Лако-красочные материалы — производство

Каучуковыми клеями называют растворы каучука или смесей каучука и синтетических смол в органических растворителях. Сырьем для клеев служит регенерированная резина, бутадиенстирольный, бутадиенакрилонитрильный и полихлоропреновый каучу­ки. Вязкие коллоидные растворы каучуков хорошо смачи­вают поверхности, распределяются по ним тонким слоем и быстро переходят в гелеобразное состояние, прочно удерживая соединяемые детали без длительной запрес­совки.

Почти все каучуковые клеи дают эластичные клеевые соединения, отличающиеся ползучестью при статических нагрузках, т. е. постепенно деформирующиеся в направ­лении приложенного длительно действующего усилия. Однако эти соединения хорошо сопротивляются ударным нагрузкам, вибрации, действию воды и масел.

Одно из главных преимуществ каучуковых клеев — простота применения. Технологический процесс состоит из нанесения клея, подсушивания клеевой пленки, соеди­нения склеиваемых деталей и сообщения минимального давления для полного контакта поверхностей. Многие каучуковые клеи, называемые контактными, вообще не требуют давления (запрессовки). Отверждаются каучу­ковые клеи как при нагревании, так и при нормальной температуре, причем скорость отверждения (схватыва­ния) минимальна, например наиритовые клеи отверж­даются за несколько часов.

Каучуковые клеи, как правило, делят на две группы: вулканизующиеся и невулканизующиеся. К первой груп­пе относятся клеи, в состав которых, кроме каучуков, входят вулканизующие агенты. После вулкани­зации, протекающей при повышенной (до 150—155°С) или при нормальной температуре, эти клеи образуют проч­ные, нерастворимые клеевые прослойки. Чтобы избежать преждевременной вулканизации клея, готовят обычно два компонента: в один вводят ускоритель, а в другой вулка­низующие вещества. Смешивают компоненты непосред­ственно перед склеиванием.

Вторую группу представляют растворы натурального или циклизованного каучуков, образующие при испаре­нии растворителя сравнительно непрочные, но эластич­ные пленки клея.

Растворителями каучуков при изготовлении клеев обычно являются алифатические, ароматические и хлори­рованные углеводороды. Наибольшее применение нашел бензин «галоша».

Промышленные предприятия получают каучуковые клеи в готовом для употребления виде — жидком. Одна­ко некоторые клеи необходимо дополнительно разводить до рабочей концентрации (от 8 до 60%). До нужной концентрации клей доводят постепенным (с перемешива­нием) добавлением растворителя. Клеи, получаемые в сухом виде, например «Термопрен», сначала измельчают, а затем замачивают в двойном или тройном по весу ко­личестве растворителя. После набухания (через 12—24 ч) Добавляют растворитель до требуемой концентрации. Готовые клеи необходимо хранить в герметически закры­вающейся посуде, в прохладном помещении.

Прочность клеевого соединения зависит от свойств каучуков и смол-добавок, от качества подготовки склеи­ваемых поверхностей и вида материала, от толщины кле­евой прослойки, от полноты (сплошности) контакта, от точности соблюдения технологических приемов.

Вследствие того, что в состав каучуковых клеев вхо­дят бензин, ацетон,- дихлорэтан, бензол, они горючи и токсичны. Поэтому при работе с каучуковыми клеями необходимо соблюдать правила по охране труда и пожар­ной безопасности. Вблизи от рабочего места должен быть огнетушитель и желательно — асбестовое одеяло.

Универсального каучукового клея пока не существует. В зависимости от назначения и технологии склеивания каучуковые клеи делят на следующие группы: а) для склеивания резины с резиной; б) для склеивания резины с металлами; в) для склеивания металлов и неметалличе­ских материалов.

А. Для склеивания резины с резиной и резино-ткане — выми материалами применяют клеи, в большинстве своем представляющие растворы резиновой смеси на основе ак — рилонитрильного каучука в сочетании с феноло-формаль — дегидными смолами и другими каучуками (натуральным, полихлоропреновым). Концентрация этих клеев от 7 до 20%, вязкость по вискозиметру ВЗ-1 15—50 сек. Раство­рителями служат бензол или смеси бензола с ацетоном, дихлорэтаном, бензином.

Б. Для склеивания резин с металлами чаще все­го применяют клей № 61, К-50, ВДУ-3, «Термопрен» и др.

Для приклеивания холодным способом резиновых де­талей к неокрашенному или окрашенному нитролаком металлу, используют клей № 61, т. е. раствор резиновой смеси № 61 в бензине.

Клей К-50 состоит из жидкого тиокола и эпоксидной смолы; перед употреблением к нему добавляют полиэти — ленполиамин. Используют этот клей в качестве подслоя при склеивании металлов с тиоколовыми герметиками.

Клей ВДУ-3 применяют для крепления акрилонит — рильных и хлоропреновых резин к металлам. Он состоит из смеси акрилонитрильных резин и феноло-формальде — гидной смолы ВДУ, растворенных в бензолоацетоновой смеси или в смеси бензола, толуола, ацетона, и этилаце- тата.

Клей «Термопрен» состоит из смеси натурального кау­чука (100 вес. ч.) и п-фенолсульфокислоты (7,5 вес. ч.), подвергнутых термообработке. Его приготовляют, раст­воряя мелкие кусочки каучука в смеси бензина и бензола (2:1) до 9—11 %-ной концентрации. Клей применяют для приклеивания тонких металлических пластин к резинам. Перед склеиванием поверхности металла и резины обра­батывают наждачной бумагой и обезжиривают. Чтобы не образовалось окисной пленки, препятствующей склеива­нию, сразу после зачистки металла наносят клей.

В. Для склеивания металлов и неметаллических ма­териалов (резин, пластмасс, кожи, древесины, бетона, стекла и тканей) могут быть применены клеи 88-Н, 88-НП, НТ, СН-57 и СН-58, ГЭН 150/В, КС-1, Л-НТ. Наи­большее применение нашли клеи 88-Н и ГЭН 150/В.

Клей 88-Н (наиритовый) — раствор резиновой смеси и бутилфеноло-формальдегидной смолы марки 101 в сме­си этилацетата и бензина «галоша» (2:1). Это жидкость серого цвета с желтоватым оттенком, содержащая 30% сухого остатка. Клей 88-Н должен иметь вязкость 250— 500 спз, расход 200 г/м2 — для резины, 400 г/м2 — для ру­лонных отделочных материалов, 800 г/м2 — для бетона. Клей отличается большой скоростью отверждения (схва­тыванием): через 4 ч после склеивания соединение имеет рабочую прочность. Клей 88-Н применяют для склеива­ния при нормальной температуре резин с металлами, де ревом, стеклом, бетоном, а также для приклеивания пено — полистирола, слоистых пластиков и рулонных отделочных материалов к металлам. Прочность на отрыв соединения резины со сталью составляет 13—15 кГ/см3. Клеевое сое­динение характеризуется высокой водостойкостью, виб­ростойкостью. Соединение не теряет прочности при тем­пературе от —40 до +60° С, но склонно к ползучести, старению и нестойко по отношению к нефтяным маслам и бензину. Срок хранения клея при температуре до 20° С 3 месяца.

Более высокой стабильностью отличается клей 88-НП, рекомендуемый преимущественно для крепления резин к металлам холодным способом. Изготовленный из наирита НП, клей сохраняет рабочие свойства в течение 9 меся­цев. Его свойства и технология такие же, как и клеев 88 и 88-Н.

Клей ГЭН-150/В состоит из смеси бутадиеннитриль — ного каучука СКН-40 и смолы ВДУ. Изготовляют его в виде вальцованных темно-коричневых листов (шкурок) толщиной 2—4 мм. Перед употреблением шкурки наре­зают мелкими кусочками и заливают смесью растворите­лей (ацетон 50 вес. ч., бутилацетат 35 вес. ч., толуол 15 вес. ч.). После набухания клей разбавляют смесью растворителей до 20% — ной концентрации. Жизнеспособ­ность клея в сухом виде и в растворе не ограничена. Этим клеем склеивают металлы, резины с металлами, древесину, ткани, кожу. Предел прочности клеевого сое­динения при отрыве достигает 80—100 кГ/см2. Соедине­ния стойки к бензину, маслам, воде и могут работать при температуре от—70 до +150° С, кратковременно при +200° С. Клей наносят в два слоя (расход 100 г/м2), под­сушивают каждый слой в течение 45—60 мин, соединяют склеиваемые поверхности под давлением 3—5 кГ/см2 и отверждают соединение при 143° С в течение 45 мин. Благодаря хорошим эксплуатационным качествам клей ГЭН-150/В применяют при ремонте двигателей внутрен­него сгорания, для посадки подшипников, восстановления натягов и др.

Каучуковые клеи нашли широкое применение в строи­тельстве, особенно для крепления различных облицовоч­ных материалов и термоакустической изоляции. Наири — товые клеи используют, например, для крепления листов резины к внутренним поверхностям цистерн и емкостей с агрессивными жидкостями. Быстросхватываюгций клей НИТХИ-62, созданный на основе наирита НТ с добавкой индено-кумароновой смолы, крепит резиновые, тканевые и другие материалы к основанию из древесных плит и бетона.

Каучуковыми клеями заменяют цементные растворы при креплении керамических плиток. Эластичность рези­новых клеев компенсирует изменение размеров плиток, происходящее вследствие температурных колебаний и поглощения влаги, поэтому растрескивание и отставание плиток от основания исключается.

Среди каучуковых клеев в последнее время получили распространение так называемые контактные клеи, изготовляемые преимущественно из полихлоропренового каучука, синтетической смолы и растворителя.

Полихлоропреновые контактные клеи отличаются вы­сокой тепло — и влагостойкостью, сохраняют эластичность и адгезию в наиболее неблагоприятных атмосферных ус­ловиях. Эластичность клеевых прослоек допускает боль­шую разность термических деформаций склеенных мате­риалов, что особенно важно при склеивании металлов и пластмасс, коэффициенты линейного расширения кото­рых различны. В зависимости от вязкости смеси и скоро­сти высыхания растворителя контактные клеи наносят на поверхности кистью, накаткой, выдавливанием, распы­лением, поливом и другими способами. Распыление обес­печивает быстрое нанесение клея и испарение раствори­телей, наибольшую однородность и экономичности покрытия, наименьшее поглощение клея пористыми по­верхностями и лучшее качество склейки. 1 л контактного клея покрывает при распылении 7—8 м2 поверхности ме­талла или 4—5 м2 поверхности древесины.

Контактные клеи сохраняют клеящую способность примерно в течение 12 ч с момента их нанесения. Если покрытые клеем поверхности оказались несомкнутыми, клеящую способность можно восстановить даже через месяц (но не более), обрабатывая клеевой слой раствори­телем или нагревая его до температуры 120° С и выше. Соединения на контактных клеях, в том числе модифици­рованных феноло-формальдегидными смолами, сохраня­ют прочность в течение многих лет в условиях сырости, температурных колебаний и других воздействий.

Интересна особенность контактных клеев: находясь в эластичном состоянии, они, на первый взгляд, не могут смачивать вторую (при­кладываемую) поверхность. В связи с этим факт прочного склеивания вступает в противоречие с основным положением теории адгезии, утверждающим, что прочное склеивание достигается лишь при воз­можно более полном смачивании. Объяснить это противоречие мож­но тем, что макромолекулы высокоэластичного полимерного компо­нента контактных клеев обладают весьма большой подвижностью, которая приближает их свойства к свойствам жидкости, так что со­прикосновение под давлением представляет в некотором смысле сое­динение с жидкой фазой.

Контактные клеи используют для крепления слоистых пластиков, линолеума, рулонных отделочных материалов к деревянному или металлическому основанию, а также при облицовке пластиками бетонных поверхностей, в том числе стен плавательных бассейнов и резервуаров для хранения масла, топлива. Большая скорость отверждения (схватываемость) контактных клеев повышает произво­дительность труда в 5—8 раз как за счет высокой скоро­сти облицовки, так и за счет простоты приспособлений. Например, при приклеивании рулонного пластика доста­точно кратковременного прижима ручным резиновым ва­ликом.

Все более широкое применение находят клеи на осно­ве каучуковых латексов. Их используют для склеивания резин с металлами, особенно в тех случаях, когда необходимо наносить клей на большие поверхно­сти. В состав клея, кроме латекса, входят альбумин, сера, окись цинка, водный раствор извести, меркаптобензотиа — зол и формалин (для повышения водостойкости клеевых прослоек).

Для склеивания на предварительно очищенную по­верхность металла наносят 1—2 слоя клея общей толщи­ной 2—3 мм. Каждый слой просушивают при 65—70°С в течение 0,5—1 ч, после чего металлическую деталь выдер­живают 30—60 мин при 100—120° С. После охлаждения накладывают резиновую смесь и деталь поступает на вул­канизацию.

Иногда латексы могут быть использованы в составе клеев для соединения цветных металлов. Например, для склеивания меди применяют бутадиенакрилонитрильный латекс (80 вес. ч.) в смеси с крезоло-формальдегидной смолой (100 вес. ч.). В клей добавляют 15 вес. ч. муравьи­ной кислоты и разбавляют смесь метилэтилкетоном (800 вес. ч.). Соотношение акрилонитрила и бутадиена в латексе 25 :75.

В технологическом отношении латексные клеи более удобны, чем растворы каучуков, менее огнеопасны, срав­нительно дешевы.

Особую группу образуют латексцементные клеи, представляющие собой смеси латексов, цемента, наполнителя, стабилизатора и воды. Для этих клеев ис­пользуют бутадиенстирольные латексы СКС-30-ШР, СКС-50-ГП, СКС-65-ГП, наирит, поливинилацетатную эмульсию, казеин, портландцемент, молотые асбест или песок.

Клеи приготовляют на месте работы, смешивая ста­билизированный латекс с цементом или смесью цемента с наполнителем. На 1 вес. ч. латекса берут 1—2 вес. ч. цемента. Приготовленный состав наносят на поверхность при помощи мастерка, шпателя и т. п. Толщина клеевого шва в зависимости от вида поверхности от 1 до 5 мм. Влажность склеиваемых материалов не имеет сущест­венного значения, но лучше наносить клей на сухие, а также очищенные от пыли и масел поверхности. Склеи­вание происходит при нормальной температуре, причем за сутки прочность соединения достигает 30%, а за 4— 7 суток—-100%. При понижении температуры нараста­ние прочности замедляется, а при повышении—ускоряет­ся. Если температура воздуха превышает 40° С, вода из клея быстро испаряется, что приводит к снижению проч­ности склеивания. Эксплуатация при повышенной темпе­ратуре снижает прочность клея вследствие старения кау­чука, но в меньшей степени, чем в чисто каучуковом клее. Ценным свойством латексцементных клеев являет­ся невоспламеняемость и отсутствие токсичности.

Соединения на латексцементных клеях отличаются эластичностью, прочностью, водонепроницаемостью. Воз­можность надежного сцепления этих клеев с разными ма­териалами — керамикой, стеклом, бетоном, позволяет применять их в различных строительных работах для приклеивания облицовочных плиток, стеклоблоков, ре­монта бетонных поверхностей, нанесения защитных гид­роизоляционных и декоративных покрытий, уплотне­ния швов.