Склеивание резин

Крепление невулканизованных резин и прорезиненных тканей с последующей вулканизацией производится с помощью клеев ВК-4-18Б, КР-6-18, 4НБув и смеси клеев КР-6-18 с 4НБУв. Для склеивания резин клеем 4НБув поверхность склеиваемых мате­риалов протирают тканью, смоченной бензином, и покрывают дву­мя слоями клея. Каждый из нанесенных слоев высушивают в те­чение 25 мин, после чего изделия соединяют и подвергают горячей вулканизации при 143 °С. Клеевые соединения работают в интер­вале температур от —50 до 120 °С.

Для склеивания без нагревания вулканизованных нитрильных резин применяются клеи КР-5-18р, 4НБУв и ВКР-7. Перед склеи­ванием клеем КР-5-18р резины обрабатывают наждачной бумагой, промывают бензином и покрывают двумя слоями клея. После на­несения каждого слоя резину высушивают в течение 3—7 мин при 45—15°С. Склеивание производят при температуре не ниже 15°С в течение 48 ч под давлением около 1,5 МПа.

Склеивание кремнийорганических резин, предназначенных для работы при 250°С, производится с помощью клеев MAC-1, KT-15 й КТ-22, температура отверждения которых составляет; 150— 200°С. Разработан способ склеивания этих материалов при комнатной температуре без применения давления или при неболь­шом контактном давлении с помощью герметика Виксинт У-2-23. Клеевые соединения на этих композициях длительно работают при 200—250 °С. Как правило, прочность клеевых соединений выше прочности склеиваемых материалов.

Для повышения прочности соединения кремнийорганических резин с металлами поверхность металла рекомендуется предва­рительно обрабатывать составом, содержащим мелкодисперсный металлический цинк, продукт конденсации тетраалкоксисилана и органический растворитель [64].

Склеивание резин с металлами нашло широкое применение при изготовлении резинометаллических конструкций различного назначения. Склеивание резины с металлами с помощью различных клеев является более эффективным, чем крепление с применением прослойки эбонита или промежуточного слоя латуни [65,66].

К числу клеев для склеивания резин с металлами относятся термопрен, клеи на основе хлорированного и гидрохлорированного каучуков или их смесей, полиизоцианаты и латексно-альбуминовые дисперсии [66]

Для склеивания невулканизованных резин с металлами с последующей вулканизацией рекомендуются клеи ВКР-15, КР-5-18, MAC-IB, 9м-36ф и др. Крепление вулканизованных резин и рези­нотканевых материалов к металлам без последующей вулканиза­ции рекомендуется выполнять клеями 88Н и 88НП.

Высокие показатели прочности соединения резины с метал­лом достигаются при использовании триизоцианатов. Так, клей лейконат пригоден для приклеивания резин к стали, чугуну, алюминиевым и медным сплавам; прочность склеивания с медью и магниевыми сплавами невысока. Склеивание требует специальной подготовки поверхности металла: обезжиривание с помощью рас­творителя, пара или горячей воды; обработка пескоструйным ап­паратом; промывка бензином (или бензолом) и сушка. Клей наносят в один слой кистью, напылением или маканием. Открытая выдержка составляет 30—40 при комнатной температуре. Вулка­низация проводится через 6—8 ч после нанесения клея на поверх­ность металла в формах под давлением или в котлах с помощью горячего воздуха. Нижний предел давления 0,7—1,0 МПа. Клеевые соединения обладают стойкостью к действию холодной и горячей воды, масел, топлив, растворителей и растворов кислот и щелочей.

Для повышения стабильности изоцианатов предложены клеи смешанного состава, в частности смеси изоцианатов с различными хлорированными и хлоропреновыми каучуками. В отечественной практике известно применение композиции ЛН, представляющей собой смесь наирита (20%-ный раствор в дихлорэтане) с клеем лейконат.

Для соединения резин с металлами, главным образом при склеивании больших поверхностей, используют водные дисперсии, состоящие из каучука и альбумина. В состав дисперсий входят се­ра, оксид цинка, водный раствор извести, каптакс, а также форма­лин, добавляемый для улучшения водостойкости клеевых пленок. Технология склеивания этими дисперсиями сводится к следующе­му. На предварительно очищенную поверхность металла наносят 1—2 и более слоев клея общей толщиной 2—3 мм. Каждый слой просушивают при 65—70 °С в течение 0,5—1 ч, после чего склеи­ваемую металлическую деталь нагревают в течение 30—60 мин при 100—120 °С. После охлаждения накладывают резиновую смесь, и деталь вулканизуют под давлением 3,5 МПа.

Крепление к металлам невулканизованных резин на основе по-лисилоксановых каучуков может быть осуществлено с применени­ем клея MAC-IB. Клеевые соединения влагостойки и работоспо­собны при температуре от —60 до 300—350 °С. Прочность соеди­нений при отрыве при 20 °С составляет 1,2 МПа, при 250 °С—* 0,4 МПа.

Для крепления невулканизованных резин на основе фторсилок-сановых каучуков к металлам предложены клеи 9м-35ф, 51-К-15, а также фторорганические композиции [66, 67].

Для соединения различных резиновых материалов между со­бой и с металлами известны многочисленные отечественные и за­рубежные клеевые композиции на основе эпоксидов, полиакрила-тов, изоцианатов и др. [2].

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ С КЛЕЯМИ

Работа с клеями требует соблюдения мероприятий по технике безопасности и охране труда, так как многие клеи в большей или меньшей степени токсичны и огнеопасны.

Токсичность эпоксидных композиций обусловлена не только токсичностью самих эпоксидных олигомеров, но и токсичностью не­которых отвердителей. Эпоксидные олигомеры могут вызывать за­болевания кожи (дерматит, экзема). При нагревании олигомеры выделяют летучие вещества, содержащие эпихлоргидрин, толуол и другие соединения, действующие на нервную систему и печень. Гексаметилендиамин представляет собой высокотоксичное вещест­во; он вызывает изменения в составе крови и снижает кровяное давление. Большие дозы полиэтиленполиамина при попадании в организм приводят к нарушению дыхания и угнетению централь­ной нервной системы.

Пары фталевого и в особенности малеинового ангидрида вызы­вают раздражение слизистой оболочки дыхательных путей и глаз и удушье. Более подробные сведения о токсичности эпоксидных клеевых композиций изложены в [68].

Фенолоформальдегидные клеи токсичны главным образом из-за содержания в них свободного фенола и формальдегида. Фено-локаучуковые, фенолополивинилацетальные и другие модифициро­ванные фенолоальдегидные клеи значительно менее токсичны.

Токсичность полиуретановых клеев обусловлена наличием в их составе изоционатов; при использовании этих клеев требуются осо­бые меры по технике безопасности.

Клеи на основе различных производных акриловой кислоты от­носятся к слаботоксичным. Однако присутствие мономеров в со­ставе композиций значительно повышает степень их вредности.

Токсичны клеи, представляющие собой растворы полимеров в органических растворителях (полиимидные, полибензимидазольные и др.).

Токсические свойства резиновых клеев определяются главным образом токсичностью содержащихся в них растворителей, таких, как дихлорэтан, ароматические углеводороды и др.

Обеспечение безопасных условий работы с клеями требует вы­полнения всех операций по приготовлению и применению клеев в специальных помещениях, оборудованных приточно-вытяжной вен­тиляцией, гарантирующей безопасную концентрацию токсичных веществ в воздухе [69].

При работе с клеями повышенной токсичности на рабочих мес­тах должны быть установлены дополнительные вытяжные устройства — вытяжные шкафы, зонты, бортовые или низовые отсасыва­ющие приспособления. Работа с высокотоксичными веществами, в частности с клеями, содержащими изоцианаты, требует приме­нения специальных респираторов, обеспечивающих непрерывную подачу свежего воздуха в зону дыхания работающих.

В случае попадания токсичных клеев или их компонентов на кожу необходимо немедленно удалить загрязнение. Изоцианаты удаляют с кожи тампоном из ваты, смоченным ацетоном или этил-ацетатом. Фенол смывается спиртом, мыльной водой или слабым раствором питьевой соды, после чего кожу тщательно промывают водой. Формалин смывается водой.

При работе с клеями, содержащими растворители и другие лег­ковоспламеняющиеся вещества, необходимо строгое соблюдение специальных мер противопожарной безопасности [70].

МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЯ КЛЕЕВ И КЛЕЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Основные методы определения физических и физико-химических свойств клеев [2]

Внешний вид. Стеклянную палочку погружают в пробу клея (25—50 г) и поднимают над емкостью с пробой. Стекающая струя клея должна быть однородной, без сгустков и посторонних включений.

Относительная плотность. Для жидких клеев достаточно точным является определение относительной плотности с помощью пикнометра. Для этой цели можно использовать также ареометр.

Относительная плотность пастообразных и жидких клеев определяется так­же с помощью шприца. Для пастообразных клеев применяют медицинский шприц емкостью 15—30 см³ без иглы, для жидких композиций — с толстой иг­лой. Клей набирают в шприц, удаляют пузырьки воздуха, выдавливают во взве­шенную колбочку с притертой пробкой и определяют массу клея. Аналогичным образом устанавливают массу дистиллированной воды в том же объеме и вы­числяют относительную плотность делением массы клея на массу воды.

Вязкость. Вязкость является важным показателем при оценке технологиче­ских свойств клеевых композиций. Вязкость характеризует также стабильность клеев в процессе хранения.

Для определения вязкости клеевых композиций наиболее широко применяют­ся вискозиметры ВЗ-1, ВЗ-4, воронка НИИЛК, значительно реже — прибор Оствальда—Пинкевича, ротационные и электрические вискозиметры.

Вискозиметр ВЗ-1 для определения условной вязкости в пределах 10—150 с представляет собой металлический резервуар, переходящий внизу в полый конус со съемным соплом диаметром 2,5±0,025 или 5,4±0,025 мм. Резервуар устанав­ливают в ванну с водой, доводя ее температуру до 20 °С. Затем в вискозиметр наливают клей, доводят его температуру до 20±0,2°С, вынимают стержень, закрывающий сопло, и определяют время истечения 50 мл клея, характеризую­щее условную вязкость клея. Вискозиметр ВЗ-4 имеет сопло диаметром 4± ±0,2 мм. Перед заливкой клея сопло закрывают пальцем или шариковым кла­паном и определяют условную вязкость по времени истечения 50 мл клея. Прибор ВЗ-4 предназначен для измерений вязкости в пределах 20—150 с.

Воронка НИИЛК предназначена главным образом для материалов, имею­щих вязкость не менее 0,1 Па-с. Вязкость в этом случае характеризуется вре­менем, в течение которого из воронки вытекает 100 см³ жидкости.

Ротационные вискозиметры (вискозиметр РВ-7 или производящиеся в ГДР вискозиметры Реотест) пригодны для определения вязкости высоковязких систем — расплавов, суспензий и эмульсий. Прибор РВ-7, в частности, позволяет определять абсолютную вязкость в пределах 0,5—1,0 Па-с в интервале темпе­ратур от —70 до 180 °С.

Жизнеспособность. Жизнеспособность определяют главным образом для композиций, приготавливаемых путем смешения компонентов на месте примене­ния. Под жизнеспособностью клея понимается промежуток времени от момента приготовления клея до момента, когда клей становится непригодным к употреб­лению.

Как правило, о жизнеспособности клея судят по изменению его вязкости во времени. Жизнеспособность клеев регламентируется технической документа­цией на приготовление композиций; для многокомпонентных систем жизнеспо­собность не должна быть меньше 1—2 ч. Для фенолоформальдегидных клеев с кислым отвердителем для определения жизнеспособности 200 г свежеприго­товленного клея помещают в стакан емкостью 200—300 см³ и выдерживают в термостате до достижения клеем температуры 20 °С, после чего определяют исходную вязкость и повторяют ее определение черз каждые 30 мин, до тех пор пока клеевая масса не достигнет максимально допустимой вязкости.

В тех случаях, когда невозможно определить вязкость, в частности для пастообразных полиуретановых композиций, жизнеспособность определяют, на­нося клей кистью или шпателем на металлические пластины размером 20Х Х60 мм через каждые 30 мин и отмечая время, в течение которого клей при­годен для нанесения.

Можно характеризовать жизнеспособность временем, в течение которого приготовленный клей обеспечивает регламентируемую прочность клеевых соеди­нений.

Концентрация клея. Чаще всего концентрацию клея определяют путем на­гревания навески клея (1—2 ч) до постоянной массы. Концентрацию (в %) на­ходят по формуле:

В-100

где В — масса высушенной смолы; С — навеска смолы.

Содержание летучих в пленочных клеях. Эту характеристику в большинстве случаев используют для установления максимально допустимого содержания ле­тучих, выделяющихся в процессе склеивания пленочными, главным образом эпоксидными и фенолокаучуковыми, клеями. Пленку клея при испытании про­гревают по режиму склеивания. Например, для определения содержания лету­чих в пленочных эпоксидных клеях два кусочка пленки размером 50X50 мм взвешивают с точностью до 0,0002 г, надевают на тонкую медную проволоку и выдерживают в сушильном шкафу при 175±5°С в течение времени, которое необходимо для склеивания соответствующих конструкций, затем охлаждают в эксикаторе до комнатной температуры и снова взвешивают. Содержание ле­тучих веществ (в %) вычисляют по формуле:

а — ЬХ = —-_ь 100

где а — масса пленки до сушки; Ь — масса пленки после сушки.

Усадку клеев, не содержащих растворителей, можно определить по разности плотностей исходного клея и клея в отвержденном состоянии. Относительную полотность исходного и отвержденного клея при этом определяют одним из описанных выше методов.

Внутренние напряжения. Для определения внутренних напряжений можно применить консольный метод. На пластинку из металла или другого материала, консольно закрепленную в соответствующем приспособлении, наносят слой жид­кого клея. По мере отверждения клеевой пленки в ней возникает упругая сила P = G_Bba (где а_в — внутренние напряжения, Ъ — ширина и а — толщина пленки).

Под действием силы Р на конце закрепленной пластины возникает изгибающий момент, рассчитываемый по формуле:

d + aМ = о_в 2 ^Ьа

где d — толщина пластины.

Угол отклонения пластины характеризует внутренние напряжения, вызывающие деформацию пластины за счет изгибающего момента М.