Крепление посредством клеев на основе синтетических смол

2.3.3. Крепление посредством клеев на основе синтетических смол.

Этот метод разрабатывался одновременно с методом крепления посредством клеев на основе ХК и ГХК.

Определённые фенольные, эпоксидные и некоторые другие смолы обладают хорошей адгезией и к резинам, и к металлам. Особенно применимы эти смолы для крепления резин на основе полярных каучуков: неопренов, бутадиен-нитрильных (СКН, Пербутан).

При применении одной синтетической смолы образуется хрупкая плёнка клея, поэтому, чтобы получить эластичную плёнку, применяют композиции из каучука и синтетической смолы.

Существует множество запотентованных клеев и методов крепления резины к металлам, основанных на различных синтетических смолах. Пример: смола Дюрез № 12987 - термореактивная фенолформальдегидная смола, растворимая в спиртах и кетонах. Используется для крепления к металлам резин из бутадиеннитрильных каучуков горячим креплением, хотя так же используется для крепления вулканизованной резины к металлу при нагреве.

Слой такого клея наносят на чистую поверхность металла, плёнку высушивают, после чего на неё накладывают резиновую смесь и деталь отправляют на вулканизацию. Применяют для крепления резины к обычной и нержавеющей стали, латуни, меди, олову.

Клеи на основе синтетических смол не получили такого широкого применения, как клеи на основе ХК и ГХК. Причинами этого являются: несовместимость большинства синтетических смол с каучуками, прибавляемыми для придания плёнкам из смолы эластичности, нерастворимости синтетических смол в тех растворителях, в которых растворяются каучуки и необходимость термической обработки клеевых плёнок при 90 - 120° С (иногда даже неоднократном) после их нанесения на металл. Кроме того, актуальность внедрения этого метода снизилась в связи с появлением клеев на основе изоциантов.

2.3.4. Крепление клеями на основе изоцианатов.

Изоцианаты были впервые использованы для крепления резин к металлам О. Байером в Германии. До этого они были известны как органические соединения.

Процесс получения изоцианатов состоит в конденсации аминов в виде свободных оснований с фосфогеном. Технический интерес для целей крепления представляют ди- и триизоцианты органических соединений.

Один из первых клеев на основе изоцианатов был получен в Германии и назывался Десмодур R. В нашей стране получил распространение клей Лейконат. Оба этих клея основаны на растворе n, n', n'' – триизоцианаттрифенилметане (Лейконат – в дихлорэтане, Десмодур R – 20%^ный в метиленхлориде). Формула n, n', n'' – триизоцианаттрифенилметана приведена на рис.2.

NCO

 OCN C

H NCO

Рис. 2.

Изоцианатные клеи неустойчивы. Основная причина этого – влажность, из-за которой изоцианат разлагается, поэтому в помещениях, где идут работы с изоцианатами, влажность не должна превышать 60 - 70%, а клеи должны использоваться в течение короткого времени. Однако практикой установлено, что при правильном обращении эти клеи можно хранить годами.

При работе с изоцианатами могут применятся только такие растворители, которые не содержат групп NH₂ и OH, т.к. иначе изоцианат вступит в реакцию. Пригодные растворители: дихлорэтан, бензол, хлорбензол, толуол, ксилол. Непригодные: спирт, ацетон, бензин.

Изоцианаты и применяемые для изоцианатных клеев растворители ТОКСИЧНЫ. Поэтому при работе с ними должны быть соблюдены все соответствующие правила охраны труда.

Посредством Десмодура R резины хорошо крепятся к сталям, чугуну, алюминию и его сплавам, бронзам, латуни. Плохо крепятся к меди, магнию и его сплавам.

Прочность крепления резины к металлам посредством Десмодура R при испытаниях на отрыв составляет около 50 кг/см². При применении твёрдых резиновых смесей этот показатель возрастает.

Прочность крепления резины на основе СКН к стали посредством Лейконата достигает 100 кг/см².

В отличие от крепления посредством латунирования, крепление Десмодуром R не чувствительно к действию паров серной кислоты, воздействию которой подвергаются, например, резинометаллические детали на подводных лодках. Данный факт позволил этому клею широко распространиться во время Второй Мировой Войны.

Большое значение при креплении изоцианатными клеями имеет то, как тщательно подготавливалась поверхность металла. Высокая прочность при креплении резины к металлам посредством клеев Лейконат или Десмодур R достигалась при выполнении следующих подготовительных операций:

- обезжиривание поверхности металла растворителем, водой, паром.

- пескоструйная обработка.

- промывка растворителем (бензином или бензолом).

- сушка.

Клей наносят на металл кистью, распылением или маканием. Достаточно нанести один тонкий слой клея. Резиновый клей или резину можно накладывать сразу после высыхания изоцианатного клея (т.е. через 30-40 минут). Однако плёнка клея под действием воздуха, влаги и света может потерять свои свойства, поэтому металлическую арматуру, покрытую клеем необходимо сразу же обернуть бумагой или целлофаном. При длительном хранении покрытой клеем арматуры прочность крепления к ней резины резко падает, поэтому вулканизацию резино-металлической детали рекомендуется проводить не позднее, чем через 6-8 часов после нанесения клея на металл.

Вулканизацию проводят в формах под давлением (в прессе) или в вулканизационных котлах в среде горячего воздуха.

Достоинства метода: чрезвычайная стойкость крепления к действиям масел, жидкого топлива, растворителей. Стойкость к воздействию холодной и горячей воды, кислот, щелочей. Крепление превосходит по теплостойкости крепления, сделанные посредством ХК и ГХК, синтетических смол, уступая только креплению посредством латунирования.

Для крепления резины к металлам применяют также клеевые композиции на основе изоцианатов.

3. Холодное крепление резины к металлам.

Крепление вулканизированной резины холодным способом (при 25-30° С) также является важным, так как многие материалы не выдерживают длительного нагревания при высоких температурах; кроме того, холодное крепление широко применяют при изготовлении крупногабаритных изделий.

Процесс холодного крепления резины к металлу состоит из тех же стадий, что и при горячем методе крепления, за исключением стадии вулканизации.

Первыми клеями для холодного крепления были клеи на основе бутумов и нефтяных пеков, иногда в смеси с каучуком или гуттаперчей. Широкое применение находят клеи на основе хлоропренового каучука.

Отсутствие стадии вулканизации даёт холодному креплению определённые преимущества перед горячим, но развитие холодного крепления тормозится отсутствием таких клеев для холодного крепления, которые давали бы прочность при отслаивании более 15-20 кН/м. Также, резинометаллические изделия, изготовленные методом холодного крепления уступают изделиям, изготовленным методом горячего крепления по тепло- и маслостойкости, по стойкости к агрессивным средам и вибрациям.

Подготовка поверхности металла к холодному креплению состоит прежде всего в обезжиривании, а затем в очистке её механическими способами или пескоструйной обработкой (шероховатость играет важную роль).

Подготовка поверхности резины сводится к шероховке её наждачной бумагой вручную или на шероховальном станке незадолго до начала склеивания. Перед нанесением клея поверхность резины промывают растворителем.

Одной из особенностей метода холодного крепления является то, что клей наносится одновременно на поверхность металла и на поверхность резины. Число слоёв определяется заранее опытным путём. Если нужно нанести 2-ой слой, то первому слою дают высохнуть, наносят второй, но сушат его не до полного высыхания, а до тех пор, пока образованная им плёнка ещё сохраняет липкость. В этот момент резину накладывают на металл, прикатывают к нему с помощью роликов для создания хорошего контакта. Если есть такая возможность, то после прокатки на резину накладывают груз из расчёта 0,1 … 0,2 кг/см² и оставляют соединённую деталь на 24 … 48 часов (до полной полимеризации клея).

Первая стадия полимеризации клея измеряется часами, вторая длится несколько суток, третья, последняя, может происходить в течение нескольких месяцев.

Литература для реферата:

Жеребков С.К. "Крепление резины к металлам", М.: Госхимиздат, 1956 г.

Иванова В.Н., Алешникова Л.А. "Технология резиновых технических изделий", Ленинград: Химия, 1988 г.

Кошелев Ф.Ф., Корнев А.Е., Буканов А.М. "Общая технология резины",М.: Химия, 1978 г.