Лако-красочные материалы — производство

Каждый тип клея, рассматриваемый в данной книго, имеет собственную методоло­гию, показывающую каким образом он должен быть использован. Если предпола­гаемое использование клея предусматривает создание элемента конструкции, кото­рый является чувствительным к повышенным температурам, нет никакого смысла применять клей, требующий отверждения в сушильной камере. Если существует заметно»? различие между коэффициентами линейного термического расширения субстратов, также неразумно использовать клей горячего отверждения. В табл. 11.3 приведены возможные условия отверждения и нанесения, необходимые для опре­деленных классов клеев.

К сожалению, те клеи, которые демонстрируют максимальные эксплуатацион­ные свойства, представляют собой материалы, для которых необходимы наиболее сложные условия применения. Липкие клеи в виде лент являются, по-видимому, наиболее простыми для использования. В случае применения этих клеев для по­лучения соединения ист необходимости удаления растворителя или выполнения каких-либо других технологических операции. Однако их характеристики под нагрузкой не превышают одного килограмма на квадратный дюйм. Для клеев па основе крахмала, целлюлозы, каучука и протеина необходимо использование спе­циальных устройств для их нанесения, а также способа удаления носителя (воды или растворителя). В условиях промышленного производства клеи этого типа на­катывают на поверхность субстратов. В случае клеев на основе крахмала их сушат под нагревательными лампами или в сушильной камере. Для целлюлозных клеев характерна аналогичная ситуация. Если клей представляет собой обойную мастику, его просто наносят и дают возможность воде испаряться в атмосферу или штука­турку. Каучуковые клеи представляют очень большой класс материалов и для них сложно описать все возможные способы нанесения. Эти клеи могут быть прикатаны к поверхности субстратов, но их также можно наносить способом распыления. Как правило, для удаления растворителя или воды применяют нагревательные лампы. Однако если клей типа RBA представляет собой мастику, его наносят на одну из склеиваемых поверхностей изделия и после короткого времени, необходимого для удаления раст ворителя, к этой поверхности прикладывают другой субстрат. Имен­но так используют клеи RBA для крепления керамической пли гкн или штукатурки, когда требуется только набрать клей на шпатель или удалить с него.

Клеи-расплавы наносят вручную или с применением какого-либо ручного аппли­катора. При применении в промышленном масштабе аппликаторы для нанесения расплавов могут быть автоматизированы. В некоторых случаях клен-расплавы мо­гут быть при нанесении вспенены или структурированы для увеличения удельной поверхности клея на один кг массы или для обеспечения некоторого уровня проч­ности.

Р;Лс-эмульсии наносят способом накатывания или с помощью ручного дозиру­ющего устройства (например, пластиковых бутылок). При нанесении покрытий в домашних условиях или в деревообрабатывающей промышленности соединяемые детали обычно должны находиться в прижатом состоянии в течение длительного времени, так как продолжительная выдержка необходима для удаления воды.

Цианакрилагныс и анаэробные клеи очень просты в использовании, просто не­обходимо обращать внимание на процессы их нанесения и отверждения. Однако в случае применения этих клеев существуют два ограничения. Использование циан­акрилатов требует дополнительного введения нуклеофильного вещества. Вода до­статочно нуклеофильна для того, чтобы инициировать процесс отверждения, одна­ко влажности окружающей среды не всегда оказывается достаточно для этой цели. Кроме того, некоторые субстраты имеют кислотный характер, до некоторой степе­ни ингибирующий отверждение клея, даже если в атмосфере присутствует доста­точное количество воды. В таких случаях па субстраты до начала полимеризации клея может быть нанесен какой-нибудь аминосодсржащнй грунт. Анаэробные клен для своего отверждения требуют лишь отсутствия кислорода, однако необходимо, чтобы субстрат был черным или каким-то другим металлом, который уменьшает содержание пероксида в клее. Если склеиваемая деталь не в состоянии уменьшить содержание пероксида, то может быть использован грунт, как описано ниже при­менительно к конструкционным акриловым клеям. Другим важным моментом яв­ляется запах акриловых клеев, который может быть неприятным. Поэтому эти клеи должны использоваться только в помещениях с хорошей вентиляцией.

Некоторые типы акриловых клеен требуют для отверждения нанесения грунта на одну и смеси мономеров на другую поверхности. Как показано выше, для отвер­ждения этих клеев необходимо применение двух химических веществ пероксида и восстановителя. Одно из этих веществ может быть нанесено на один субстрат в качестве грунта. Смесь мономеров, наносимая на другой субстрат, может содержать другой химический продукт. Существуют также акриловые клеи, выпускаемые в виде двухкомпонентных систем, которые должны смешиваться перед применени­ем. В условиях промышленного производства для быстрого нанесения смешанного клея на деталь необходимо применение дозирующего смесительного оборудования. В мелкосерийном или непроизводительном производстве простым способом нане­сения этих клеев является использование ручных дозирующих устройств с двумя узлами шприцевания. Акрилаты отверждаются очень быстро, поэтому редко воз­никает необходимость в применении сильной фиксации деталей.

Двухупаковочные эпоксидные и полиуретановые клен наносят практически тем же способом, что и двухупаковочные акриловые клеи. Для этих двух типов клеев используют аналогичное дозирующее смесительное оборудование и ручные дози­рующие устройства. По сравнению с акрилатами они отверждаются намного мед­леннее, поэтому часто бывает необходима фиксация деталей. Возвращаясь к раз­делу, в котором приведены Г-Г-Г-диаграммы, можно видеть, что для реализации оптимальных эксплуатационных свойств соединений с использованием днухупако — вочных эпоксидных или уретановых клеев необходима операция доотверждения.

В табл. 11.3 показаны также две отверждающиеся на свету клееные системы эпоксидная и полиуретановая. В обоих случаях необходимо использование света, имеющего определенный точный спектр излучения. Для того чтобы обеспечить эффективное отверждение, спектр излучения лампы должен перекрывать спектр поглощения катализатора, присутствующего в клее. Акриловые клеи лучше отвер­ждаются в отсутствие кислорода и в тех случаях, когда субстраты являются прозрач­ными материалами. Отверждающиеся на свету эпоксидные клеи наносят на субстра­ты и подвергают воздействию света, после чего к клеевому соединению может быть приложено давление. Завершение процесса отверждения эпоксидных клеен может осуществляться в темноте.

Все остальные клеевые системы, приведенные в табл. 11.3, намного сложнее ис­пользовать, чем клеи, описанные выше. Эти системы имеют латентный характер отверждения и должны храниться в замороженном состоянии, обеспечивающем со­хранение необходимой стабильности при хранении. Отверждение может осущест­вляться различными способами. Наиболее часто деталь зажимают в приспособлении и помещают в нагревательную камеру на определенное время при заданной темпе* ратурс. В более сложных случаях может быть использован пресс с обогреваемыми плитами. В еще более сложных случаях, когда к сборке предъявляются повышен­ные требования (например, в элементах изделий авиационно-космической техники), для получения качественного соединения используют автоклав. При использовании пленочных клеев их обычно разрезают на заготовки заданной формы и наносят на

изделие вручную. Деталь укладывают в приспособление, имеющее форму готового изделия, и собранный узел помешают в «вакуумный мешок». Па деталь подают ва­куум в течение начальных стадий отверждения и после этой (или во время этой) опе­рации прикладывают положительное давление. Обычная температура отверждения эпоксидных и фенольных клеев лежит в ннтервхіе от 82 до 171 ‘С. Для бисмалси — мидных и полиимндных клеев температура отверждения обычно составляет более 200 ‘С. R случае полнимндов необходимо прикладывать высокое давление, чтобы удалить воду из клеевого слоя.

Одним из моментов, который рассматривался выше, является необходимость обеспечения определенных реологических свойств для конкретных случаев приме­нения клеев. Если клей наносят на вертикальную поверхность, его рецептура долж­на быть подобрана таким образом, чтобы он имел предел текучести, после достиже­ния которого клей свободно течет. Такие материалы называют «тиксотропными». Указанные свойства желательно получать для всех мастичных клеев, так как в этом случае клей должен оставаться на месте до тех пор, пока не будет приложен вто­рой субстрат. В некоторых случаях предел текучести неотвержденного клея должен быть достаточно низким, чтобы можно было легко получить соединение. Одним из таких случаев является применение анаэробного клея для фиксации резьбовых со­единений. В случае пленочных клеев текучесть регулируется молекулярными мас­сами полимеров, использованных в рецептуре клея, и соответствующим режимом отверждения при приложении в определенное время нагрева и давления.

Некоторые специфические типы клеев не рассматривались в данной книге, но заслуживают упоминания в этой главе. Первым из них является клей PSA горяче­го отверждения, который может быть использован в тех случаях, когда требуется повышенная устойчивость под нагрузкой. Этот клей может обеспечивать самофнк- сацию детали, но затем после нагревания приводит к получению по крайней мерс полуконструкцнонного соединения. Находит применение интересный способ сое­динения стальных субстратов. Преимущество этого способа в том, что материалы на основе черных металлов будучи помещены в электромагнитное иоле оказываются восприимчивы к быстрому подъему температуры; этот способ известен как индук­ционный нагрев. Стальные детали могут быть нап>еты от комнатной температуры до 200 *С в течение нескольких секунд. Рецептуры клеев подбирают таким обра­зом. чтобы реализовать преимущество такого быстрого повышения температуры. Эта технология обеспечивает получение умеренной прочности в течение короткого промежутка времени.