Klijuojame plyteles ir retai susimąstome, kas vyksta po jomis. Tačiau toje plonoje sluoksnio erdvėje rutuliojasi sudėtingi cheminiai procesai – molekulės juda, jungiasi, transformuojasi. Ir nuo to, kaip tiksliai tai vyksta, priklauso, ar plytelė išliks vietoje dešimtmečius, ar nukris po kelių sezonų.
Adhezija: mokslas apie prilipimą
Klijai veikia adhezijos principu – gebėjimu vienai medžiagai prilipti prie kitos. Skamba paprastai, tačiau už šio žodžio slypi kelios skirtingos fizikinės jėgos, veikiančios vienu metu.
Pirmoji – mechaninė adhezija. Klijų mišinys įsiskverbia į mikroskopines paviršiaus poras ir nelygumas, sukietėja jose ir fiziškai „įsitvirtina” tarsi tūkstančiai mažyčių inkarų. Todėl paviršiaus paruošimas toks svarbus – lygesnis paviršius reiškia mažiau taškų, kur klijai gali įsikibti.
Antroji – cheminė adhezija. Kai kurių plytelių klijai savo sudėtyje esančios molekulės formuoja tikras chemines jungtis su paviršiumi. Tai jau ne tik prilipimas – tai dviejų medžiagų susijungimas molekuliniu lygmeniu.
Trečioji – elektrostatinė trauka. Skirtingų krūvių molekulės traukia viena kitą. Šis efektas silpnesnis už pirmuosius du, tačiau prisideda prie bendro sukibimo stiprumo.
Epoksidinė revoliucija: dvi dalys, viena reakcija
Įprasti cemento pagrindo klijai sukietėja džiūdami – vanduo išgaruoja, lieka kieta masė. Procesas paprastas, bet ribotas: drėgnoje aplinkoje džiūvimas sulėtėja, stiprumas nukenčia.
Epoksidiniai klijai veikia visiškai kitaip. Jų pagrindas – dviejų komponentų cheminė reakcija, vadinama polimerizacija.
Pirmasis komponentas – epoksidinė derva, klampus skystis, sudarytas iš molekulių su reaktyviomis epoksidinėmis grupėmis. Antrasis – kietiklis, paprastai amino junginys. Atskirai jie stabilūs ir gali būti laikomi ilgai.
Tačiau sumaišius prasideda magija. Kietiklio amino grupės atakuoja dervos epoksidines grupes, molekulės pradeda jungtis į ilgas grandines, grandinės susikryžiuoja tarpusavyje. Per kelias valandas skystas mišinys transformuojasi į kietą, tankų tinklą – polimerą.
Šis procesas nepriklauso nuo drėgmės ar džiūvimo. Reakcija vyksta net po vandeniu. Būtent todėl epoksidiniai klijai naudojami baseinuose, pramoninėse virtuvėse, laboratorijose – visur, kur įprastos technologijos nepakankamos.
Elastingumas: kodėl kietas ne visada reiškia geras
Intuityviai atrodo, kad kuo kietesni klijai, tuo geriau. Realybė sudėtingesnė.
Pastatai „kvėpuoja” – temperatūros pokyčiai sukelia medžiagų plėtimąsi ir susitraukimą. Betonas, plytelės, klijai – visi juda, tik skirtingais tempais. Jei klijų sluoksnis pernelyg kietas, jis negali absorbuoti šių mikrojudesių. Įtampa kaupiasi, kol galiausiai kažkas lūžta.
Todėl šiuolaikiniai klijai projektuojami su kontroliuojamu elastingumu. Jų formulėse – specialūs priedai, leidžiantys sukietėjusiam sluoksniui šiek tiek lankstyti be įtrūkimų. Tai ypač svarbu grindų šildymo sistemoms, terasoms ir kitoms konstrukcijoms, patiriančioms didelius temperatūrų svyravimus.
Laboratorijose elastingumas matuojamas preciziškai: kiek milimetrų klijų sluoksnis gali deformuotis, kol praras sukibimą. Geriausios formulės pasiekia iki 2,5 mm deformaciją – tai reiškia, kad sistema atlaikys net ekstremalias sąlygas.
Tiksotropija: klijai, kurie „supranta” situaciją
Viena įdomiausių šiuolaikinių klijų savybių – tiksotropija. Tai gebėjimas keisti klampumą priklausomai nuo mechaninio poveikio.
Ramybės būsenoje tiksotropinis mišinys yra tirštas, beveik nekrentantis nuo vertikalaus paviršiaus. Tačiau pradėjus maišyti ar tepti – jis „suskystėja”, tampa lengvai paskirstomas. Nustojus veikti – vėl sutirštėja.
Ši savybė lyg intelektas medžiagoje. Klijai „žino”, kada reikia tekėti ir kada laikytis vietoje. Praktinė nauda akivaizdi: galima dirbti ant vertikalių sienų be baimės, kad mišinys nutekės, kol dedama plytelė.
Reakcijos laikas: balanso menas
Kiekvieni klijai turi „atvirą laiką” – periodą nuo užtepimo iki momento, kai paviršius pradeda formuoti plėvelę ir nebepriima plytelės. Per trumpas laikas – neįmanoma dirbti. Per ilgas – procesas užtrunka neracionaliai.
Chemikai balansuoja šį parametrą modifikuodami reakcijos greitį. Lėtikliai atideda sukietėjimą, greitikliai – pagreitina. Profesionalūs klijai dažnai siūlomi keliomis versijomis: „greiti” mažoms patalpoms, „lėti” dideliems projektams.
Ateities kryptys: išmanieji klijai
Mokslas nesustoja. Laboratorijose kuriami klijai su savybėmis, kurios dar prieš dešimtmetį atrodė fantastika.
Savigydinantys polimerai – medžiagos, gebančios „užlopyti” mikroįtrūkimus be išorinio įsikišimo. Termochominiai indikatoriai – priedai, keičiantys spalvą ir signalizuojantys, kai mišinys pasiekia optimalų sukietėjimą. Antibakterinės formulės – aktualu medicinos ir maisto pramonės objektams.
Paprastas klausimas „kaip plytelė laikosi ant sienos” atveria duris į sudėtingą pasaulį, kuriame chemija, fizika ir inžinerija susitinka kasdienėje statyboje.
Ir kiekvieną kartą, kai žingsniuojame ant plytėlių grindų, po mūsų kojomis tyliai dirba molekulės, susijungusios prieš metus ar dešimtmečius – ir ketinančios laikyti dar ilgai.
