Адгезия резины к металлу
Обновлено: 06.10.2024
Тема 2.2. Промоторы адгезии резиновых смесей к металлической арматуре
Повышение прочности в системе эластомер-металл
Большинство эластомерных изделий представляют собой сложные конструкции, состоящие материалов с различными физико-механическими характеристиками. Наиболее сложным объектами являются эластомер-металлические изделия. Использование металлической арматуры (проволока, листовая арматура, тросы, металло-корд и т.п.) обеспечивает изделию высокую прочность, повышенную жесткость и сопротивление деформированию. Такие композиционные материалы в виде армированных эластомеров обладают уникальными механическими свойствами, которые не могут быть достигнуты в однородных материалах. В то же время, именно серьезные различия в механических характеристиках материалов, состаявляющих композит, обуславливают значительные напряжения, возникающие на границе их раздела, что делает эту зону наиболее уязвимой при разрушении, особенно в условиях динамического нагружения или при воздействии агрессивных сред. Важность повышения прочности связи на границе армирующий материал-резина обуславливает значительный объем научных исследований, проводимых в данной области, что подтверждается в данной работе.
Основные способы крепления резины к металлам - это холодный (крепление клеем при комнатной температуре) и горячий (крепление к металлу в процессе вулканизации). Холодное крепление реализуется за счет использования клеев и, как правило, обеспечивает существенно меньшую прочность связи по сравнению с горячим. К горячему креплению относятся крепление с помощью клеев, через эбонит и через слой латуни. Вопросам именно горячего крепления посвящена данная часть образовательной программы.
Крепление резины к металлам с помощью латунирования является наиболее распространенным методом, обеспечивающим высокую прочность (в том числе и в динамических условиях нагружения) и температуростойкость композита. Основное преимущество данного метода заключается в его технологичности - в условиях резиноперерабатывающих предприятий не требуется нанесения дополнительных (например, клеевых) слоев при обрезинке и, соответственно, дополнительных технологических операций, оборудования, персонала. Метод основан на способности резин прочно крепиться к поверхности латуни. Основной подготовительной операцией при этом способе является латунирование арматуры, проводимое при ее изготовлении на предприятиях металлургической отрасли. Крепление резины к металлам с помощью латунирования широко используется при изготовлении изделий на основе эластомеров в которых предполагается работа в условиях высоких динамических нагрузок.
В то же время, без использования дополнительных модифицирующих компонентов в составе резиновых смесей прочность связи на границе латунь-резина не удовлетворяет крайне высоким современным требованиям по работоспособности композиционных материалов в составе сложных многокомпонентных изделий, к которым, без сомнения, нужно относить и певматические шины. Практически применимым подходом, повышающим прочность композита металл-эластомер, на сегодняшний день считается введение в резиновые смеси специальных добавок - химических модификаторов (промоторов) адгезии в сочетании с латунированием поверхности металла.
В качестве модификаторов для повышения прочности крепления резины к латунированному металлокорду (промоторов адгезии) известно несколько типов химических соединений, относящихся к различным классам: природные и синтетические смолы, смолообразующие вещества, галогенсодержащие соединения и др. Основные представления о механизме крепления резины к латунированному металлокорду и действии промоторов адгезии были сформулированы в конце 1980-х годов. Суть их сводится к следующему: за формирование адгезионной связи резины с латунью ответственен образующийся на межфазной границе нестехиометрический сульфид меди. Прочность связи резины с металлокордом максимальна при образовании на поверхности тонкого и механически прочного слоя сульфида меди, образующегося при взаимодействии ионов меди с серой. Оптимальный слой сульфида меди формируется при наличии в резине комплексообразователей средней активности, которыми могут являться противостарители или компоненты вулканизующих систем.
В качестве промоторов адгезии известно применение разнообразных модификаторов: смесь фруктозы и сорбозы, полисульфидные олигомеры, эфиры фосфорной кислоты, производные иминодиуксусной кислоты,п-аминобензойная кислота, производные антрахинона, АФФС, полихлоропренфенололигомеры, бензотриазол, циклогексиламины и фениламины, карбоновые кислоты и их соли с алкоксисодержащим металлическим соединением, цинксодержащие мочевиноформальдегидные олигомеры, эфиры канифоли, бисфенолы, замещенные фенолы совместно с производными меламина, эфиры двухатомных фенолов, полиалкенгуанидины и др. Повышение прочности связи резины с металлом предложено осуществлять за счет применения нефтеполимерной смолы, полученной радикальной сополимеризацией пипериленовой фракции, стирола и жидкой фракции пиролиза углеводородов, нитроны.
Широкое применение в настоящее время нашли кобальтсодержащие промоторы адгезии, роль которых в повышении адгезионных свойств заключается в модификации сульфидов меди сульфидом кобальта. На этом принципе, например основано решение об обработке поверхности металла металлоорганическим агентом, имеющим функциональные группы (амино-, амидные, азольные). При этом увеличиваются механическая прочность и стабильность межфазного сульфидного слоя. Введение солей кобальта в резиновую смесь существенно повышает стабильность прочности связи в системе резина-металлокорд при действии влаги, повышенной температуры и хлористого натрия, так как в их присутствии задерживается образование слабых граничных слоев ZnO/Zn(OH)2. Однако чрезмерное количество соединений кобальта в резине может снизить стабильность прочности связи, так как под действием влаги возможно образование на поверхности латуни мелкозернистой пленки металлического кобальта. Эффективность солей кобальта проявляется в большей степени при высоких дозировках серы.
Во многих патентах указывается, что для повышения эффективности кобальтсодержащих систем крепления резины к латунированному металлокорду, в резиновые смеси могут дополнительно вводится соли, содержащие небольшое количество влаги в виде кристаллогидратов.
В качестве промоторов адгезии могут быть использованы: нафтенат, стеарат и олеат, ацетилацетонат, бензоат, пропионат кобальта их смеси в различных соотношениях, соли кобальта совместно с органическими нитросоединениями, тиоколами, производными резорцина, АФФС, алкилрезорциновых смол модифицированных гексаметилентетрамином, гексаметоксиметилмеламином.
В настоящее время широко используются промоторы адгезии, содержащие в своем составе бор, кобальт и остаток синтетической жирной кислоты. Среди борсодержащих промоторов адгезии наибольшее применение имеют продукты, выпускаемые под торговой маркой Манобонд, характеризующиеся наибольшей эффективностью. Продукт Манобонд 680С повышает прочность крепления вулканизатов на основе изопреновых и стирольных каучуков к металлам, особенно при старении во влажной среде.
Применяются и другие соединения кобальта. Кобальтовые соли амида малеиновой кислоты и акрилаты кобальта повышают стойкость адгезионной связи резины с металлокордом при старении.
На втором месте по активности после кобальта стоят аналогичные соединения никеля, но соединения никеля с трудом образуют сульфиды, поэтому в меньшей степени влияют на адгезию резин к металлокорду. Тем не менее, использование солей никеля также описано в научной литературе. Имеются сведения о том, что при сочетании никеля и кобальта в составе одной молекулы существует возможность получить промоторы адгезии, превосходящие соединения кобальта.
Достаточно эффективными промоторами адгезии являются борсодержащие соединения никеля, а также гидросиликаты никеля.
При определенных условиях эффективными промоторами адгезии могут оказаться соединения висмута и титана, лантаноидов (в том числе и при использовании совместно с кобальтсодержащими промоторами адгезии) и ряда других металлов.
Другим типом модификаторов адгезии являются неорганические со единения, подающие в систему ионы кобальта или никеля по мере возникновения потребно сти в них. К таким модификаторам относят полиборосиликаты кобальта и никеля, неорганические силикатные ионообменные соединения, на сыщенные ионами кобальта или никеля , а также соли кобальта или никеля, распределенные в инертной среде.
Перспективно использование в качестве промоторов адгезии твердых отходов гидроочистки нефтепродуктов. Эти продукты содержат в своем составе оксиды металлов переменной валентности. Однако их использование в резинах невозможно без дополнительной обработки и после дующего измельчения до необходимой степени дисперсности.
Таким образом, для повышения прочности адгезионной связи между резиной и металлом могут находить применение многие вещества, относящиеся к различным классам, но наибольший эффект достигается при использовании кобальт(никель)содержащих соединений. В то же время, многие используемые промоторы имеют ограниченную применимость, а наиболее широко распространенные модификаторы (промоторы адгезии к металлу) являются импортными продуктами, имеющими высокую стоимость. Поэтому разработка новых промоторов адгезии, по эффективности не уступающих известным импортным, производимым на доступном сырье и обладающим относительно низкой стоимостью , представляется актуальной задачей научных исследований.
Чем приклеить резину к металлу: ТОП-8 клеев
Поверхности из разнородных материалов сложно соединить. Каждого из видов сырья не только разное строение, но и отличные параметры эксплуатации. Чтобы процедура прошла без осложнений, надо знать, как приклеить резину к металлу намертво. В обзоре подробно рассмотрим подходящие вещества.
Характеристики состава
Металлические и резиновые детали нельзя фиксировать универсальными смесями. Соединить поверхности с разной адгезией поможет средство на основе каучука. Клей равномерно застывает, сохраняя эластичность шва. Вещество позволяет намертво скрепить материалы с неодинаковой структурой.
Состав для резины и металла проникает в мельчайшие полости, трещинки, заполняя пространство фиксирующей массой. Чтобы усилить или изменить начальные характеристики базового сырья, в смесь часто добавляют:
- вулканизаторы;
- пластификаторы;
- смолы полимерные;
- сшивающие ингредиенты.
У клея для резины и металла высокие параметры адгезии. Вещество намертво соединяет поверхности разной структуры. Эластичная сцепка обеспечивает долгосрочную эксплуатацию. Прочный фиксирующий шов не разрушается в течение нескольких месяцев после застывания.
Состав не изменяет характеристик при перепаде температур. Хороший клей для металла и резины работает в диапазоне от -40 до +100 С. Средство не боится воздействия агрессивных химических растворов. Фиксирующее вещество не допускает проникновения влаги, которая опасна для металлических поверхностей.
Клей различают по типу склеивания. В бытовых разновидностях используют холодный метод нанесения. Процедуру проводят при комнатной температуре. Состав застывает очень медленно, постепенно набирая прочность. При работе с горячим вариантом фиксации поверхности прогревают до 70-100 С. По мере остывания массы средство твердеет, создавая крепкий шов.
По типу упаковки вещества различают на промышленные и бытовые. Первые виды выпускают в объемных банках, ведрах, нанесение проводят при помощи профессионального оборудования. Средства из второй категории фасуют в компактные флаконы или тубы.
Виды клея: ТОП-8
В строительных и хозяйственных магазинах предлагают огромное разнообразие фиксирующих растворов. Не каждый вариант из представленных в продаже подходит для склеивания металла с резиной. Разберем восемь популярных видов.
Раствор состоит из смолы фенолформальдегидной, этилацетата и каучука. Вязкая масса бежевого цвета подходит для разнородных поверхностей. Универсальное вещество используют как для мелких бытовых работ, так и для крупного промышленного ремонта. По типу склеивания выпускают холодные и горячие виды.
У клея «88» высокие показатели термо- и влагоустойчивости. После высыхания шов выдерживает температуру в пределах от -30 до +85 С. Фиксирующий состав быстро схватывается, после чего не боится механического воздействия. Ингредиенты безопасны для человека и домашних животных, поэтому можно применять в закрытых помещениях.
При долгом хранении в открытом виде клей «88» густеет. Чтобы восстановить первоначальную текучесть, можно разбавить массу этилацетатом (1:1). Средство готово к использованию уже через 10 часов.
Если надо клеем приклеить резину к металлу, то лучше остановить выбор на сверхпрочном водостойком лодочном виде. Вещество на основе каучука прочно соединяет поверхности из разных материалов. После высыхания появляется прозрачный эластичный шов, устойчивый к механическим воздействиям и большим нагрузкам.
Фиксирующий состав не разрушается от влияния высоких температур (до +50 С). Средство наносят по холодной технологии. Если клей загустел, то восстановить текучесть поможет нефрас. Единственный недостаток – резкий химический запах, поэтому работать надо на открытом воздухе.
«Резиновый Момент»
Средство сделали на основе синтетического каучука. Клей отличается устойчивостью к влажности и высокими характеристиками адгезии. После высыхания материал формирует ровный эластичный шов. Фиксирующий состав не боится больших нагрузок, а температурный диапазон варьируется от -40 до +100 С.
«Момент» используют для соединения металла с твердой и вспененной резиной. Вещество не разрушается под воздействием воды, химических растворов и масел. Клей идеально подходит для мелкого бытового ремонта и профессиональных строительных работ.
«4НБ-УВ»
Фиксирующий материал используют для ремонта гидрокостюмов и водных транспортных средств. После полимеризации получают эластичный шов с остаточной липкостью. Единственный недостаток – средняя устойчивость к высоким температурам. Параметры теряет уже при +60 С.
«Резиновый марки «А»
Средство на основе натурального каучука просто в использовании, быстро сохнет. Прозрачность – главное преимущество состава. После высыхания клей формирует аккуратный невидимый шов. Эластичный стык устойчив к влаге, маслу и бензину. Перед нанесением поверхность не нужно обезжиривать.
«Радикал»
Средство используют для ремонта лодок и байдарок. Вещество не разрушается в соленой и пресной воде, не боится щелочей. Фиксирующая жидкость выдерживает высокое давление и сильные механические нагрузки.
«Loctite 406»
Клей низкой вязкости на основе этила идеально подойдет для приклеивания сложных поверхностей (пористых, рельефных). Быстротвердеющий состав улучшает адгезию материалов, поэтому резина легко прилипает к металлу. Вещество схватывается через 10 секунд, набор твердости происходит в течение суток.
Фиксирующая жидкость работает в температурном диапазоне от -40 до 120 С. Чем тоньше слой клея, тем прочнее связка. Высокая стоимость – единственный недостаток «Loctite 406». Флакон объемом в 50 мл стоит 2000 тысячи рублей.
«Kernil»
Цианокрилатный состав характеризуется быстрым высыханием и надежной фиксацией. Между резиной и металлом возникает очень тонкая, прочная пленка, которая совмещает разнородные материалы. Средство не боится:
Полученные соединения устойчивы к механическим воздействиям и неблагоприятным внешним условиям. «Kernil» работает в температурном диапазоне от -60 до +80 С. Максимальная прочность клея возникает при тонком слое, поэтому не стоит заполнять веществом большие прорехи и объемные щели.
Видео описание
СК401-Универсальный клей для резины, металла и стекла.
Как правильно использовать
Перед приклеиванием поверхности надо подготовить. С металла счищают остатки ржавчины шлифовальной машиной или наждачной бумагой. С резины смахивают пыль, убирают загрязнения, стараясь не повредить основу. Оба материала обезжиривают спиртом или ацетоном.
Холодный способ
Склеивание разнородных поверхностей проще осуществить холодным методом. Клей наносят тонким слоем на обе детали. Чтобы равномерно распределить массу, используют кисточку или узкий шпатель. Элементы крепко прижимают один к другому. Для надежности берут специальные тиски (струбцины) или сверху кладут тяжелый предмет. Заготовку оставляют на полчаса.
Через 30 минут наплывы из шва срезают строительным ножом. Неровные края выравнивают наждачной бумагой или слегка обрабатывают шлифмашинкой. Предмет готов к эксплуатации через сутки.
Горячее соединение
Метод чуть сложнее холодного способа. Окружающая температура не должна превышать +17 С, иначе высыхание станет протекать быстрее. Первый слой клея наносят на обе детали, оставляют на 10 минут, второй – на полчаса.
Обе поверхности прогревают до +80-95 С, потом крепко прижимают одна к другой. Температуру увеличивают горелкой или строительным феном на минимальном режиме. Запрещено использовать открытое пламя, иначе резина с клеем могут загореться. Предмет готов к эксплуатации через 6 часов.
Особенности работ
Капли, пятна на поверхности рекомендуем убрать до полимеризации, иначе потом придется удалять специальным растворителем. Слой вещества аккуратно поддевают шпателем или деревянной лопаткой с плоским краем. Во время работы важно не повредить поверхность резины или металла.
Если фиксирующий состав засох, тогда нужен «Антиклей». Средство наносят тонким слоем на сухое пятно, медленно распределяют зубочисткой или спичкой. Через 30 минут полимеризованное вещество размягчается. Грязь убрать можно сухой тряпкой или бумажной салфеткой.
Как намертво склеить пластик, железо, стекло, резину и другие материалы: супер способ.
Заключение
Из-за разных характеристик адгезии резину и металл сложно соединить. Для приклеивания используют специальные фиксирующие составы на основе натуральных или синтетических каучуков с добавками. Выбор вида зависит от задач, которые средство должно выполнять.
Способы крепления резины к металлу в процессе вулканизации.
В промышленности РТИ применяются несколько видов горячего крепления:
а) эбонитом в качестве промежуточного слоя;
б) термопреновым клеем;
в) нанесением тонкого слоя латуни на поверхность металла;
г) специальными клеями (из производных каучука, изоцианатными и др.).
Горячее крепление
Для изготовления деталей применяется сырая резина, приобретающая необходимые свойства в процессе вулканизации.
В процессе горячего крепления резина присоединяется к металлу либо непосредственно, либо через промежуточный слой.
Непосредственно прикрепляются к металлам эбонит или резина, в состав которых введены соединения меди, железа или некоторых других металлов. Объясняется это тем, что основным звеном, связывающим каучук с металлом, является сера, наличие которой в резиновой смеси является обязательным. Сера, находящаяся в резиновой смеси, вступая в реакцию с металлами, образует сульфидные соединения, обеспечивающие крепление резины к металлической поверхности. Наиболее активно сера вступает в реакцию с медью, в результате которой образуются сульфиды меди, дающие прочное соединение.
В качестве промежуточных слоев при креплении резины к металлам используются эбонит, латунь и различные клеи, обладающие способностью хорошо прилипать как к металлам, так и к резине в процессе ее вулканизации.
1) Крепление с применением латунирования - крепление через промежуточный слой латуни - является наиболее современным, известным методом,
С помощью этого метода крепят резину к стали, алюминию, бронзе и др.
Сущность способа заключается в предварительном электролитическом осаждении тонкого (0,00125—0,0015 мм) слоя латуни (например, из цианистых электролитов) на поверхность металлических деталей, подлежащих обрезиниванию, и непосредственном креплении резины к латунированной поверхности металла.
После промывки и сушки латунированная арматура поставляется на вулканизацию. Резиновая смесь должна быть свежекаландрованной или свежеэкструдированной. Формы с латунированными деталями иногда заполняют резиновой смесью методом литья под давлением.
Латунирование состоит из трех основных операций: обезжиривания, травления и электроотложения, сопровождаемых промывками водой. Для удаления углерода, остающегося на поверхности металла после травления, применяется механическая обработка стальными щетками (так называемое крацевание). Для удаления пленки окислов применяется химическая обработка (так называемое декапирование). Основные операции проводятся в электролитических ваннах при определенных режимах. Промывка производится в горячей (40—80 °С) и холодной проточной воде, а сушка — в термостате при 80—100 °С с продувкой воздуха
Достоинства метода: высокая прочность, наибольшая температуростойкость, масло- и бензостойкость, хорошее сопротивление ударам и вибрациям. При этом резина хорошо крепится только к латуни, свободной от оксидов или каких-либо поверхностных загрязнений.
Недостатки: метод пригоден в основном для крепления резины к небольшим деталям, т.к. на поверхность больших деталей сложной конфигурации трудно равномерно и прочно осадить латунь. Также метод требует сложных подготовительных операций, требующих специального оборудования.
Применяется для производства латунированного металлокорда, используемого для изготовления автопокрышек и безбандажных массивных шин.
2) Крепление через слой эбонита - наиболее простой и достаточно надежный способ крепления резины к металлам
Этим способом крепят резину к стали, дюралюминию, латуни, бронзе и другим сплавам.
Способ заключается в подготовке поверхности металла (очистке, обезжиривании), нанесении эбонитового клея и слоя эбонитовой смеси, наложении резиновой смеси, формовании и вулканизации под давлением.
Прочность соединения эбонитов с металлами достигает 15—20 МПа.
Высокая прочность крепления резины с металлом через эбонитовую прослойку обусловливается межмолекулярным взаимодействием полярных серосодержащих групп эбонита с металлом, малой деформируемостью эбонита и высокой прочностью связи между эбонитом и резиной в результате совместной вулканизации.
Наличие молекулярного контакта между резиной и слоем эбонитовой смеси к началу вулканизации не является обязательным, так как связи между ними возникают значительно позже, когда эбонитовая смесь и резина находятся в стадии размягчения и опрессование полностью заканчивается.
К преимуществам крепления через эбонитовую прослойку относятся простота и надежность метода. Однако имеются и существенные недостатки, обусловленные специфическими свойствами самого эбонита.
Недостатки метода: вулканизация эбонита - процесс длительный, что снижает производительность оборудования и плохо отражается на свойствах резины. Эбонит хрупок, чувствителен к ударам и вибрациям, что исключает использование изделий с эбонитовой прослойках в условиях динамического нагружения. Эбонит не температуростоек. При температуре выше 60 °С эбонит размягчается, что снижает прочность крепления в несколько раз. Термический коэффициент линейного расширения у эбонита в 3—5 раз больше, чем у металла, поэтому при резких изменениях температуры эбонит нередко отслаивается от металла, а при низких температурах — растрескивается.
Применяется в производстве массивных шин применяется довольно часто.
3) Специальные клеи.
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. Значительная прочность крепления клеями из хлоркаучука объясняется тем, что высокое содержание хлора создает сильную поляризацию каучуковых молекул, образующих прослойку между металлом и резиной.
Для крепления резины из бутадиен-нитрильного каучука рекомендован клей из хлоркаучука с содержанием хлора 65—68%, дающий прочность крепления 300—400 Н/см2 при температуре до 100 °С; с дальнейшим повышением температуры прочность такого клея сильно падает. Для крепления резин на натуральном каучуке применяют клей Q; для резин нефтестойких — клей S; имеются и другие виды этого клея, в том числе и для крепления без вулканизации. Базой этих клеев является гидрохлорид каучука. Ряд клеев рекомендован Научно-исследовательским институтом резиновой промышленности, в том числе клей 88Н для крепления резины к металлу без нагрева и лейконат для крепления в процессе вулканизации. Лейконат представляет собой раствор триизоцианаттрифенилметана в дихлорэтане. Раствор этого же изоцианата в метиленхлориде известен под названием десмодура R. Прочность связи с применением изоцианатов достигает 500—1000 Н/см2. Крепление мягких резин с помощью изоцианатов достаточно прочно и устойчиво к теплу, растворителям, к ударной нагрузке. Известно также применение клеев из хлорированных каучуков и фенольных смол и клеев из хлорированных каучуков и изоцианатных растворов.
Крепление с помощью термопреновых клеев.
При действии на натуральный каучук серной кислоты и сульфокислот образуются термопрены. В зависимости от условий получения и количества серной кислоты можно получить термрпрены разной твердости.
Термопрены термопластичны, способны размягчаться при нагревании.
Получение термопренов. Сульфокислоты (нелетучи и равномерно распределяются в каучуке) 6-7% смешивают с натуральным каучуком на вальцах, полученную резиновцю смесь при 140°С нагревают в течении 3-5 ч. После термообработки промывают смесь для удаления кислот и сушат . Состав термопрена близок к (С5Н8)х.
Получают термопреновый клей, растворяя термопрен в бензине в обогреваемой клеемешалке при 50 °С. Соотношения термопрена и бензина в термопреновом клее 1 :8 и 1:12.
Подготовленный к обкладке металл промазывают 2—3 раза термопреновым клеем, сначала жидким, а затем более густым, с тщательным просушиванием каждого слоя промазки. Далее следуют накладка и прикатка обкладочных смесей.
Вулканизация. Обкладку на термопреновой прослойке целесообразно вулканизовать в котле при давлении пара 2,5—3-10 5 Па, затем следует охлаждение в котле под давлением, достигаемое подачей в котел сжатого воздуха и вбрызгиванием холодной воды. Давление воздуха доводится до 6-10 5 Па и поддерживается, пока температура не понизится до 60—70 °С, т. е. до температуры затвердевания термопрена, при которой и происходит сцепление термопрена с резиной и металлом.
Применение термопренового клея позволяет прикрепить предварительно вулканизованную пластину мягкой резины к металлу или дереву.
Чтобы обеспечить лучшее сцепление вулканизованной резиновой обкладки с термопреновым слоем, поверхность пластины делают шероховатой, закатывая пластину перед вулканизацией на барабан с прослойкой грубой ткани. На швы обкладки накладывают ленточки из сырой, быстро вулканизующейся смеси. Разогрев термопренового слоя и вулканизацию швов производят при 100 °С.
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. Однако несложность, и возможность термопренового крепления вулканизованной мягкой резины к металлу, с прочностью на отрыв порядка 100 Н/см2, сохраняют некоторую практическую зависимость. Прибавление 8% гексаметилентетра-мина (в пересчете на сухое вещество в термопреновом клее) повышает прочность крепления до 130 Н/см2.
Крепление с помощью латексно-альбуминных и термопреновых клеев.
Плёнка альбумина ( Альбумин - это серосодержащий водорастворимый белок, который коагулирует (слипается) при нагревании) обладает хорошей адгезией к металлу, но она не эластична. Поэтому к ней добавляют латекс, получая эластичную плёнку с хорошей адгезией.
На очищенную поверхность металла наносят 1-2, а иногда и большее число слоёв клея. Общее число слоёв клея при этом должно составлять толщину 2…3 мм. Каждый слой клея сушат при температуре 65-70°С в течение 30-60 минут, а затем металлическую деталь с нанесённым на неё клеем нагревают в термостате при 100-120° С также в течение 30-60 минут. После охлаждения детали на неё накладывают резиновую смесь передают деталь на вулканизацию.
Достоинства метода: нетоксичность латексно - альбуминных клеев.
Недостатки: необходимость тепловой обработки клеевых плёнок, нестабильность самого клея, необходимость применения натурального латекса.
Методы горячего крепления резины к металлу посредством латексно-альбуминных и термопреновых клеев в промышленности на данный момент практически не используются.
Крепление посредством клеёв 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 прочность 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.
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.
Крепление клеями на основе изоцианатов
Изоцианаты ( органические соединения, содержащие функциональную группу −N=C=O) были впервые использованы для крепления резин к металлам О. Байером в Германии. До этого они были известны как органические соединения.
В производстве массивных шин применяется в основном клей «лейконат».
Способ крепления резины к металлу при помощи клеев по сравнению с креплением через латунную или эбонитовую прослойки проще, дешевле, позволяет механизировать производство. Массивные шины с клеевым креплением резины к бандажам или ободам-ступицам более выносливы в тяжелых динамических и температурных условиях, хорошо переносят ударные нагрузки и вибрации.
Прочность крепления на границе клей—металл обусловливается химическим взаимодействием изоцианатных групп с оксидными и гидроксидными группами на поверхности металла и прочностью образующихся связей. Прочность крепления с резиной определяется взаимодействием изоцианатных групп с молекулами каучука, а также диффузией изоцианата в слой каучука с дальнейшей полимеризацией в нем.
Хорошая адгезия достигается при тщательной очистке поверхности металла.
На прочность крепления оказывают влияние такие факторы, как толщина клеевой пленки, температура и продолжительность сушки, влажность воздуха, давление при формовании и вулканизации. Разбавление клея дихлорэтаном в отношении 1 : 1 или 1 : 3 не снижает прочности крепления, но дает возможность получить более равномерную и тонкую пленку.
Изоцианаты являются реакционноспособными веществами, поэтому пленка лейконата, нанесенная на поверхность металла, изменяет свои адгезионные свойства под действием кислорода воздуха, влаги, света. Особенно влияет на адгезионную способность изоцианатов влага.
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.
Н-р, Посредством полиизоцианатов 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.
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:
- обезжиривание поверхности металла растворителем, водой, паром.
- промывка растворителем (бензином или бензолом).
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.
Крепление посредством клеев на основе синтетических смол.
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 - 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.
Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.
Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.
Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.
© cyberpedia.su 2017-2020 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!
Читайте также: