Склеивание пластмасс

Выбор клея для соединения пластических масс в значительной степени зависит от химической природы склеиваемых материалов, условий работы клеевого соединения в конструкции и технологиче­ских возможностей в каждом конкретном случае.

Независимо от химической природы практически почти все полимерные материалы, включая неполярные, подвергнутые специальной поверхностной обработке, могут быть склеены отверждающимися при обычных температурах клеями на основе полиуретанов и эпоксидов. Для склеивания при нагревании кроме полиуретановых и эпоксидных клеев пригодны модифицированные фенолоформальдегидные и др.

Во многих случаях пластики на основе термопластичных полимеров (полимеры винилхлорида, стирола, эфиров акриловой и метакриловой кислот и др.) хорошо склеиваются без нагревания (с образованием равнопрочных с материалом соединений) с помощью соответствующих растворителей или клеев, представляющих собой растворы полярных линейных полимеров в растворителях или мономерах [43, 45]. При конструировании клеевых соединений пластических материалов следует учитывать тип конструкции, величину, направление и продолжительность действия нагрузки, влияние эксплуатационных факторов, а также экономическую целесообразность изготовления клееного изделия [46, 47, 73]. Технические требования, предъявляемые к клеевым соединениям конструкционных пластиков, и факторы, определяющие прочность их клеевых соединений, во многом аналогичны рассмотренным выше и относящимся к металлам. Виды клеевых швов деталей из листовых пластических материалов приведены на рис.

Рис. Виды клеевых швов:

а — внахлестку; б —встык с подсечкой; в — встык с одной накладкой;

г — встык с двумя накладками; д — с двойной нахлесткой;

е — встык с нахлесткой; ж — на ус; з — к-—угло­вые; л — тавровые;

м — о — при изготовлении полых профилей; п — с—пазовые;

г — ф — те­лескопические (круглые); х—ч — присоединение донышка или крышки к сосуду; ш — соос­ное втулки с цилиндром;

щ — соосное двух стержней (клеевая прослойка зачернена).

Прочность клеевого соединения пластических материалов зависит от геометрической формы и жесткости соединяемых элементов, упругоэластических свойств клея, толщины клеевого слоя и соединяемых материалов, эксцентриситета приложения и характера прилагаемых нагрузок и др. Наиболее изучены простые виды соединений— внахлестку и на ус. Основное требование, предъявляемое к конструкциям — наибольшая площадь склеивания с учетом действия нагрузки в направлении максимальной прочности клеево­го соединения.

Анализ напряжений в нахлесточных соединениях эластичных материалов показал, что касательные напряжения в клеевом слое распределяются неравномерно не только по длине, но и по ширине нахлестки, причем они концентрируются по углам нахлестки [48]. Расчет нахлесточного соединения сводится в основном к установлению площади склеивания и длины нахлестки. Обычно используется зависимость, связывающая размеры с прочностными характеристиками:

x_b = BVWl

где %ъ—разрушающее напряжение при сдвиге; d — толщина клеевого слоя; l — длина нахлестки; В — коэффициент.

Наиболее эффективно соединение на ус, в особенности для материалов с одинаковыми деформационными свойствами. Поскольку в соединении на ус действуют одновременно растягивающие и сдвиговые напряжения, величина их будет зависеть от площади склеивания, т. е. от угла скоса. При соответствующем угле скоса может быть получено соединение, прочность которого будет выше прочности соединяемых материалов.

При выборе формы клеевых соединений анизотропных материалов (например, стеклопластиков) следует учитывать направление ориентации волокон.

Кроме формы и размеров клеевого соединения большое значение имеет правильный выбор клея применительно к особенностям конструкции и соединяемых материалов. Так, соединения внахлестку тонких нежестких листов требуют применения эластичных клеев при относительно большой толщине клеевого слоя. Детали сравнительно большой толщины из жестких материалов следует склеивать жесткими, прочными клеями.