25381-1 (Крепление резины к металлам), страница 2

Данным способом можно крепить и вулканизованную резину. Её накладывают на покрытую термопреновым клеем поверхность металла, затем деталь нагревают в воздухе или в воде при 100 С.

Охлаждения под давления в таком случае не требуется, т.к. при 100 С не происходит образования газов и размягчения термопрена не происходит.

Способ применяют для крепления резины к стали и алюминию. Состав резиновой смеси особого значения не имеет.

Удовлетворительная прочность крепления при использовании термопреновых клеев достигается только при охлаждении под давлением детали после вулканизации.

Недостатки: понижение прочности крепления с повышением температуры, т.е. невысокая теплостойкость.

Методы горячего крепления резины к металлу посредством латексно-альбуминных и термопреновых клеев в промышленности на данный момент практически не используются.

2.3.2. Крепление посредством клеев на основе хлорированного и гидрохлорированного каучуков.

В 50-х годах прошлого века были разработаны клеи на основе хлорированного (ХК) и гидрохлорированного (ГХК) каучуков, которые обеспечивали такую же просность крепления резины к металлу, как латунь, а также такую же масло- и теплостойкость.

С 1946 года метод крепления резины к металлу посредством ХК и ГХК стал конкурировать с методом крепления посредством латунирования.

Из данных об устойчивости ХК следует, что для приготовления клеев следует брать ХК с содержанием хлора около 60%. Такой ХК во время вулканизации резинометаллической детали в течение 20-60 минут при 140-150 С сохраняет достаточную устойчивость. Он не горюч, стоек к действию холодной и горячей воды, кислот (серной, соляной, азотной), к действию щелочей и окислителей.

Раствор ХК (клей) применяют для крепления резины к чугуну, стали, алюминию и его сплавам, магнию, цинку и другим материалам.

Прибавление серы к клеям из ХК способствует повышению адгезии при креплении. С их помощью крепят резины из неопрена к латуни.

Клеями из ХК можно крепить к металлам резины из хлоропренового каучука (неопрена) и бутадиен-нетрильного каучука (СКН, Пербунан). При креплении резин из натуральных каучуков и бутадиен-стирольных каучуков между клеем и резиной вводиться промежуточный слой клея из хлоропренового каучука или прослойка резины из него. Резины из бутил-каучука крепятся плохо.

Достигаемая прочность крепления резины к металлу при испытания на отрыв: 40-60 кг/см². С повышением температуры прочность падает до 20-30% начальной.

Достоинства метода: хорошая сопротивляемость старению, стойкость к действию кислот, щелочей и морской воды (в этом способ крепления резины к металлу посредством ХК превосходит даже крепление латунированием).

Недостатки: крепление неустойчиво к воздействию ароматических углеводородов, животных и растительных масел, эфиров и кетонов.

Гидрохлорированные каучуки впервые были получены при пропускании влажного HCl через хлороформенный раствор каучука. По окончании реакции происходит резкое падение вязкости раствора. Теоретическое содержание хлора в ГХК равен 33,9%. В технических продуктах содержится 28 … 30% хлора.

Клеи на основе смеси ХК и ГХК.

В состав некоторых клеев наряду с ХК входит ГХК. Одна из марок такого клея – Тай-Плай (Ty-Ply). Плёнка из ГХК способствует более прочному креплению резины 5 металлу. На схеме2 показаны разновидности клей марки Ty-Ply.

Ty-Ply

R, Q, QA S и SA

(крепление к металлам резин (для крепления резин

из натурального каучука, бутил- из неопрена и СКН)

каучука)

Схема 2.

При изготовлении резинометаллических деталей на металл наносится только один слой клея, для высушивания которого при комнатной температуре требуется 20-30 минут, при нагреве до 50 С – 10 минут, а при 60-80 С всего лишь 5 минут. Нанесённая на металл плёнка клея, защищённая от пыли может сохранять свои клеящие свойства в течение нескольких дней.

Прочность крепления клеями на основе ХК и ГХК на отрыв достигает 70 кг/см² и выше.

При хранении детали прочность увеличивается. Пескоструйная обработка поверхности металла не способствует повышению прочности крепления, но прочность зависит от толщины плёнки (см. рис.1).

кг/см²

80

60

40

2 0

0 3 6 12 26

толщина плёнки, микрон

рис.1.

Достоинства: высокая теплостойкость крепления (можно вынимать детали из горячих форм), крепление хорошо переносит тепловое старение и устойчиво к воздействию спирта, тяжёлых масел, щелочей и некоторых кислот.

Клеи смешанного состава.

Возможно применение клеев, на основе ХК совместно с клеями из других каучуков, например, на основе неопрена.

Хороший клей на основе ХК должен содержать два компонента: один- для связи с металлом, другой – для связи с резиной. Лучше всего, если компонент, обладающий хорошей адгезией к металлу оседал и концентрировался на поверхности металла, тогда другой, верхний слой будет является хорошим компонентом для крепления к резине.

Клеи на основе ХК и ГХК нашли широкое применение для крепления резин к металлам и считались лучшими до появления клеев на основе изоциантов.

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.