книги из ГПНТБ / Евзович В.Е. Влияние клеевых прослоек на качество ремонта шин

что наиболее полно обеспечить указанные требования позволяют механизированные способы нанесения клея методом пульверизации или маканием.

Влияние метода нанесения клея на прочность связи шиноремонтных

материалов с материалом покрышки

Нанесение клея на ремонтируемую шину и шиноремонтные ма­ териалы путем пульверизации сжатым воздухом впервые в произ­ водственных условиях начало применяться в США в 1952—1953 гг.

К началу 1956 г. в США 80% (8 тыс.) шиноремонтных предприятий применяли этот метод. В настоящее время этот метод широко рас­ пространился в Канаде, Южной Америке и Европе.

В СССР также осваивается этот метод нанесения клея. НИИАТом в 1957 г. была разработана технология распыливания

клея сжатым воздухом, выбран оптимальный состав резиновогоклея, определены основные конструктивные параметры оборудова­ ния [3]. Применение пульверизационного метода нанесения клея обеспечивает:

а) значительное повышение производительности труда; б) сокращение (или даже исключение) времени сушки клея, а

следовательно, и сокращение производственных площадей;

в) значительное сокращение расхода клеевой резины и бензина;,

г) повышение качества ремонта шин.

В задачу настоящего раздела входит рассмотрение методов на­ несения клея лишь с точки зрения прочности связи шиноремонтных, материалов с покрышкой.

Для этих целей перед сборкой на заготовки для модельных об­ разцов наносился саженаполненный клей кистью и на пульвериза­ ционной установке. При динамических испытаниях на многократное

сжатие модельные образцы, приготовленные с применением метода-

пульверизации, имели выносливость на 70% большую, чем образ­

цы, при изготовлении которых клей наносился с помощью кисти.

Аналогичные результаты дали и производственно-эксплуатацион­ ные испытания, описание которых представлено в специальном раз­ деле брошюры (см. ниже).

Повышение прочности связи склеенных материалов объясняется тем, что при пульверизации наносится более равномерный и более тонкий слой клея (10—12 мк вместо 100 мк). При ручной промазке кистью в производственных условиях не удается нанести достаточно тонкий слой клея, так как вследствие большой неравномерности клеевой пленки при намазке небольшого количества клея очень трудно получить непрерывную пленку.

Определение режима сушки клея

Разработка режимов пульверизации и определение оптимальной

толщины клеевой пленки вызвали необходимость изучения кинети­ ки ее сушки в зависимости от указанных факторов.

29'

Оценка содержания бензина в клеевой пленке по мере ее высы­ хания производилась путем взвешивания на аналитических весах через определенные промежутки времени опытного образца резино­ вой пленки с клеем, нанесенным на ее поверхность. Слои клея раз-

.личной толщины наносились методом пульверизации и кистью, Сушка производилась в обычных комнатных условиях при температуре 180.

Опыты показали, что содержание бензина в тонкой клеевой

пленке непосредственно после ее нанесения методом пульверизации буквально ничтожно по сравнению с толстыми пленками, нанесен­ ными с помощью кисти. Например, в пленке оптимальной толщины

.30

5,7 мк непосредственно после ее нанесения бензина содержится

лишь 0,5 мг!см2, а в пленке толщиной 108 мк (характерной для на­ несения клея кистью) —36 мг!см2, т. е. в 70 раз больше.

На основании обработки полученных данных были составлены графики изменения процентного содержания бензина в клее по мере его сушки для пленок различной толщины (рис. 14). Из гра­ фиков видно, что при нанесении клея методом пульверизации плен­ ка толщиной 11,1 мк (наиболее близкая к оптимальной) в течение 1—2 мин. сушки теряет около 90% первоначально содержащегося в клее бензина, в то время как та­

кое же количество, в процентном

выражении, бензина испаряется из пленки толщиной 108 мк в те­ чение 30 мин.

Влияние толщины клеевой пленки на время сушки клея до полного испарения бензина и. до содержания его в клеевой пленке

в количестве 6 и 13% представле­ но на рис. 15. Содержание 6 и 13% бензина в клеевой пленке ха­

всеми микроскопическими неров­ ностями обеих поверхностей. Затем эти остатки растворителя по­

степенно удаляются в результате диффузии через клеевой слой и склеенные материалы [10, 11].

Из полученных данных видно, что при нанесении клеевой плен­ ки оптимальной толщины методом пульверизации практически не требуется специального времени для сушки клея.

Влияние смачивания бензином склеиваемых поверхностей на прочность связи

При склеивании, как и при смазке, большую роль играет смачи­ ваемость жидким веществом твердой поверхности [12, 27]. Мак-

Бэн и Гопкинс считают, что принципиального различия между сма­ зывающим и склеивающим действием нет. Если вызвать затверде­ ние пленки смазывающего вещества между двумя поверхностями,

то получается склейка. Так, например, можно получить склейку предметов водой, вызвав ее замерзание; склейка при этом получает­ ся достаточно прочной [28].

31

Смачиваемость имеет решающее значение с точки зрения техно­ логии нанесения клея на склеиваемую поверхность. Клей должен образовывать тонкий непрерывный слой, который должен оста­ ваться на месте при дальнейшем склеивании и прессовке. При пло­ хом смачивании склеиваемых поверхностей клеем эти требования невыполнимы. Вводя в состав клея поверхностноактивные вещест­ ва, адсорбируемые твердой поверхностью, повышают смачивае­ мость [10].

Академик П. А. Ребиндер отмечает, что необходимым условием

прочной связи является смачиваемость подкладки адгезивом, на­ ходящимся в жидком состоянии, чтобы обеспечить полный контакт и полное вытеснение воздуха с поверхности подкладки [29].

Смачивание склеиваемых поверхностей осуществляется раство­ рителем. В некоторых отраслях резиновой промышленности перед

нанесением клея для улучшения условий смачивания склеиваемые

поверхности предварительно промывают растворителем, например, промывают бензином зашерохованную поверхность резиновой по­ дошвы при изготовлении и ремонте обуви [10].

В описываемых ниже опытах оценивается влияние .предвари­ тельной промывки бензином склеиваемых поверхностей на качество ремонта. С этой целью были проведены параллельные сравнитель­ ные испытания на динамическую прочность связи модельных образ­ цов, изготовленных различными способами.

Результаты испытаний, представленные в табл. 3, показывают, что:

1) наименьшую прочность связи имеют образцы, приготовлен-

32

h

ные без клея, при этом промывка бензином склеиваемых поверх­ ностей несколько повышает прочность связи;

2) предварительная промывка бензином зашерохованной по­

верхности вулканизированной пластинки протекторной резины по­ высила прочность связи на 20% по сравнению с обычной методикой ремонта, что вполне объяснимо с точки зрения диффузионной тео­ рии адгезии [30];

3) замена промазки клеем прослоечной резины только одним «освежением» ее бензином понижает прочность связи и не может

быть рекомендована для практического применения.

Влияние на прочность связи времени хранения и температуры контакта склеиваемых материалов перед вулканизацией

Имеющийся опыт склеивания в различных отраслях производ­ ства и многочисленные экспериментальные данные свидетельствуют о повышении прочности склеивания с увеличением длительности контакта адгезива и субстрата и с увеличением температуры об­ работки адгезионного шва. Авторами диффузионной теории адгезии это явление рассматривается как практическое подтверждение указанной теории, так как с точки зрения других теорий адгезии , (электрической теории и теории межмолекулярных сил) отмечен­ ное увеличение прочности связи необъяснимо [30, 31].

В связи с изложенным представлялось целесообразным прове­

сти ряд опытов для оценки влияния данных факторов на прочность склеивания в системах, характерных для ремонта шин. При этом прочность связи определялась как до, так и после вулканизации

методом статического расслаивания на динамометре. Образцы

после дублирования хранились в обычных комнатных условиях при температуре 19° под нагрузкой 0,3 кг/см? в течение 0; 0,5; 3; 6 и 24 час. Другая партия образцов'после дублирования хранилась под такой же нагрузкой в течение 1 часа при различных температу­

рах: 18, 50, 70, 90 и 110°.

Из полученных результатов испытаний (рисунки 16 и 17) вид­ но, что с увеличением времени контакта склеиваемых материалов под нагрузкой перед вулканизацией прочность связи в первый пе­ риод возрастает (до 6 час.), а затем начинает постепенно снижать­

ся. Повышение температуры контакта перед вулканизацией также повышает прочность связи. Это показывает, что явления диффузии

молекул клея в граничные слои склеиваемых материалов имеют место и в данных системах.

Таким образом, можно сделать вывод, что подпрессовка покры­ шек в горячих пресс-формах перед вулканизацией должна давать положительный эффект. Поэтому следует одобрить практику пред­

варительной опрессовки покрышек в кольцевых вулканизаторах

с последующей вулканизацией их в котле. Однако данная рекомен­

дация может рассматриваться лишь как временная мера на период

нехватки кольцевых вулканизаторов, которые обеспечивают более высокое качество ремонта шин.

33

Отмеченное выше некоторое снижение прочности связи при хра­ нении образцов под нагрузкой перед вулканизацией свыше 6 час.

может быть объяснено процессами окисления, развивающимися в. плоскости стыка и снижающими прочность склеивания. Более дли­ тельное хранение сдублированных резин перед вулканизацией,

особенно без нагрузки, характеризуется резким снижением прочно­ сти связи. Например, в результате хранения собранных образцов перед вулканизацией в течение 15 суток их выносливость при ис­ пытании на многократное сжатие снизилась с 43 до 26 мин., т. е.

Очевидно, что и в производственных условиях длительное хране­ ние ремонтируемых покрышек перед вулканизацией также снижа­

ет качество ремонта. Следовательно, вулканизация покрышек

должна производиться вскоре после окончания операций наложе­

ния протектора и заделки местных повреждений. Такая же реко­

мендация дается и в зарубежной литературе [32].

Существенное влияние на качество ремонта оказывает также длительное хранение каландрованных резиновых смесей перед дублированием. Например, хранение шиноремонтных материалов в течение 30 суток при температуре 18° в темном помещении выз­

вало снижение выносливости модельных образцов при испытании на многократное сжатие с 19,5 до 13,2 мин., т. е. на 32%. Учитывая это явление, для крупных шиноремонтных предприятий с объемом

производства 100—250 тыс. ремонтов в год представляется целесо­ образным каландрование шиноремонтных резиновых смесей (или

даже их изготовление) производить непосредственно на заводе, что, с одной стороны, улучшит качество ремонта, а с другой — значи-

34

тельно сократит расходы на транспортирование и упаковочные ма­ териалы.

Шероховка протекторной резины после 30 суток хранения не­ сколько повысила выносливость модельных образцов при испыта­

нии на многократное сжатие (почти на 10%). Можно предполагать,

что шероховка профилированных протекторных лент при ремонте-

шин методом наложения нового протектора (также, как и при из­ готовлении новых шин с протектором из СКС) целесообразна и может улучшить качество ремонта шин.

Влияние степени старения вулканизированной резины покрышки на прочность связи склеиваемых материалов

Качество ремонта шин определяется не только качеством при­ меняемых шиноремонтных материалов и правильностью выполне­ ния технологических операций, но и состоянием ремонтного фонда. В частности, существенное влияние на качество ремонта оказывает степень старения покровной ре­ зины ремонтируемой покрыш­ ки.

Свулканизированные в лабо­ ратории пластинки протектор­

ной резины были подвергнуты старению в термостате при температуре 70° в течение раз­ личного времени (от 1 до 5 су­ ток). После старения пластин­

На рис. 18 видно, что степень старения покровной резины по­

крышки оказывает значительное влияние на прочность связи. Пред­

ставляется необходимым провести в дальнейшем специальные ис­

следования для определения предельно допустимой степени старе­ ния резины покрышек, выше которой ремонт шин становится мало­

эффективным и нерентабельным.

Влияние режимов вулканизации на прочность связи склеиваемых материалов

Динамическая прочность связи склеиваемых материалов в зна­ чительной мере зависит от времени вулканизации (рис. 19). Откло­ нение от оптимальных режимов вулканизации резко снижает проч-

35

ность связи шиноремонтных мате­ риалов с материалом покрышки.

Полученные результаты испы­

таний подчеркивают важность и необходимость строжайшего со­ блюдения установленных опти­ мальных режимов вулканизации ремонтируемых шин.

Рис. 19. Влияние времени вулкани­ зации модельных образцов на ди­ намическую прочность связи при

Глава 5. ПУЛЬВЕРИЗАЦИОННАЯ УСТАНОВКА НИИАТ

Как указывалось выше, НИИАТом был разработан механизиро­

ванный метод нанесения клея путем распыливания его сжатым воздухом. Институтом эта проблема разрешалась комплексно: был

предложен клей с наиболее высокими рабочими свойствами, обес­

печивающий хорошую прочность связи, разработаны технология

нанесения клея, технические требования и основные конструктив­ ные параметры необходимого оборудования [3].

Наряду с этим для ускорения внедрения в производство указан­ ного прогрессивного метода нанесения клея институтом была по­ ставлена задача создать установку, которая, во-первых, отвеча­ ла бы всем основным требованиям эксплуатации и, во-вторых,

уже в настоящее время могла быть легко изготовлена любым ши­

норемонтным предприятием без затраты больших средств.

В соответствии с этим при проектировании в качестве основных узлов и агрегатов установки использовались изделия, выпускаемые отечественной промышленностью.

Установка состоит из 2 основных агрегатов: один предназначен

для вращения ремонтируемой покрышки и имеет электродвигатель, станину, валки для навешивания покрышек, систему передачи для вращения валков; другой агрегат предназначен для распыливания клея и имеет пистолет-распылитель, бак для клея, воздушные ре­ дукторы, воздухоочиститель и резиновые шланги (рис. 20).

Вкачестве станины использовалея стенд ГАРО для ремонта дви­

гателей ГАЗ-51. В конструкцию стенда были внесены следующие изменения: увеличена на 400 мм высота стойки, удален кронштейн стойки, приварены площадка и планки для. монтажа на станину двигателя клеевого бака и шкивов клиноременной передачи.

Вкачестве двигателя использован взрывобезопасный электро-

36

Рис. 20. Общий вид пульверизационной установки НИИАТа:

/-пистолет-распылитель; 2 —валки для вращения покрышки; 3 — стойка станины; 4 — кожух клиноременного привода валков;

включатель; 15 — шланг клеепровода

37

двигатель ГАРО для топливозаправочных колонок. Для пуска дви­ гателя используется взрывобезопасный включатель ГАРО.

Баком для клея служит красконагнетательный бак марки 0-20

Вильнюсского завода покрасочных аппаратов. В* баке имеется

внутренний резервуар (ведро на 20 л). В крышке бака укреплены: заборная трубка для клея с металлической сеткой для устранения засорения клеепровода и форсунки пистолета частичками нерастворенной клеевой резины, манометр, кран для выпуска сжатого воз­ духа, клеемешалка, воздушный редуктор, герметизирующая про­

кладка. Таким образом, описанный бак почти полностью удовле­ творяет необходимым требованиям. В конструкцию бака были вне­ сены лишь следующие незначительные изменения: в крышке сдела­ на заливная горловина для заполнения бака клеем; вместо клеемешалки установлена трубка с отверстиями для перемешивания клея

спомощью сжатого воздуха методом барботирования.

Вкачестве распылительного пистолета используется краско­

распылительный пистолет модели 0-45 того же завода. Этот писто­

лет снабжен запорным воздушным клапаном и клапанами для ре­ гулировки подачи клея и воздуха, что соответствует требованиям

эксплуатации. Однако испытания пистолета показали недостаточ­

ную степень распыливания клея вследствие неудачной конструкции распылительной головки и отсутствия регулировки величины кону­

са распыления. Для устранения последнего недостатка необходимо

обеспечить регулировку распределения воздуха между боковыми и центральными отверстиями распылительной головки: когда тре­ буется увеличить величину конуса распыления и степень дисперс­ ности клея, должна увеличиваться и подача воздуха из боковых

•отверстий. Чтобы обеспечить регулировку распределения воздуха, клапан подачи воздуха был подвергнут соответствующей передел­ ке. НИИАТом были изготовлены чертежи модернизированного пи­ столета, общий вид которого показан на рис. 21.

Модернизация пистолета заключалась в следующем:

1)изготовлены новая распылительная головка, распредели­ тельная муфта, клеевая форсунка, заглушка и накидная гайка;

2)переделаны игла клапана клеевой форсунки и воздушный распределительный клапан;

3)в корпусе пистолета просверлены 2 дополнительных канала для доступа воздуха в центральное отверстие распылительной го­ ловки.

Наряду с модернизацией НИИАТом был спроектирован новый

•пистолет для серийного заводского изготовления.

Для регулировки давления воздуха, поступающего к пистолету,

используется воздушный редуктор Вильнюсского завода и ма­ нометр.

Кроме модернизации указанных изделий, для монтажа установ­ ки вновь изготавливаются следующие узлы: воздухоочиститель, со­ стоящий из лабиринта водомаслоотделителя и войлочного фильтра (рис. 22); валки для вращения покрышки и клиноременная передача.

38