Крепление резины к металлам (стр. 2 из 3)
2.3. Крепление с помощью клеев.
Горячее крепление резины к металлу с помощью клеев широко распространено, т.к. не требует сложной и дорогостоящей подготовки металлической поверхности (как при латунировании), обеспечивает динамическую и температуростойкость изделия. Клеями крепят резину к стали и другим металлам.
Технологический процесс крепления сводится к очистке металлической поверхности, обезжириванию и нанесению на неё тонкого слоя клея. После просушки арматуры с нанесённым слоем клея на неё накладывают резиновую смесь и проводят вулканизацию детали.
2.3.1. Крепление с помощью латексно–альбуминных и термопреновых клеев.
Плёнка альбумина 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.
Термопреновые клеи были открыты в 1927 году Г. Фишером.
Очищенную поверхность металла покрывают слоем жидкого термопренового клея (78%-ного). После сушки этого слоя на него наносят ещё 1-2 слоя обычного резинового клея и сразу накладывают и прикатывают невулканизированную резину, поверхность которой предварительно "освежают" бензином.
Изделие бинтуют влажным бинтом и вулканизуют в котле. По окончании вулканизации в котёл вводят сжатый воздух под давлением 2-3 атм и дают остыть изделию до 50-60 °С.
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
200 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.