Лако-красочные материалы — производство

Склеивание резин с металлами широко применяется для предо­хранения двигателей от вибрации при помощи эластичной подвес­ки моторов, при обкладке резиной металлической аппаратуры с целью защиты металла от коррозии в химической и нефтяной промышленности, в производстве бумаги, а также в текстильной и полиграфической промышленности при обкладке валов. Приме­нение резинометаллических деталей при креплении точных прибо­ров позволяет предохранить их от толчков и вибраций. Подшипни­ки с приклеенной к металлу резиной используются в нефтяной про­мышленности при бурении скважин.

Существует три способа приклеивания резины к металлам [145]: при помощи прослойки эбонита, с применением промежу­точного слоя латуни и клеями. Технологический процесс склеива­ния резины с металлом при помощи прослойки эбонита состоит из •следующих операций:

Подготовка поверхности металла; нанесение клея на основе эбонитовой смеси; заготовка эбонитовых и резиновых смесей и подготовка их по­верхностей;

Наложение на металл прослойки эбонитовой смеси; наложение на эбонитовую смесь резиновой смеси; вулканизация; отделка.

Поверхность металла обрабатывают бензином или острым па­ром при 130—140 °С (для обезжиривания), а затем очищают шкуркой или подвергают пескоструйной обработке. После этого поверхность металла снова обезжиривают бензином и на нее нано­сят 1—2 слоя клея на основе эбонитовой смеси [146]. Эбонитовые смеси, содержащие красную окись железа (20% от массы каучу­ка), обеспечивают достаточную прочность склеивания. Концентра­ция клеев на основе эбонитовых смесей обычно колеблется от 10 до 15%. Каждый слой просушивают перед нанесением следующе­го. Одновременно покрывают клеем листы эбонитовой и резиновой смеси (толщина листов от 0,5 до 1,5 мм).

На поверхность металла, покрытую клеем, накладывают под­готовленные листы эбонитовой смеси и прикатывают их роликом. На слой эбонитовой смеси накладывают несколько слоев резино­вой смеси, которые также прикатывают роликом. После этого из­делие вулканизуют под давлением. После вулканизации изделие в случае необходимости подвергают механической обработке. Таким способом можно приклеивать резину к стали, чугуну, алю­минию и алюминиевым сплавам. Метод используется при обклад­ке аппаратуры резиной с целью защиты металла от действия агрессивных сред.

Прочность соединений резины с металлом при равномерном отрыве достигает 40—60 кгс/см2 (обычно разрушение происходит по резине), а эбонита с металлом — 150—200 кгс/см2. Однако при температуре выше 60 °С прочность снижается в результате раз­мягчения эбонита; кроме того, вследствие разницы в термических коэффициентах расширения металла и эбонита возникает опас­ность отслаивания последнего. Если же изделие вулканизуют при больших давлениях, эбонит, размягчаясь, может выдавливаться. Существенным недостатком является также хрупкость эбонита,, исключающая возможность использования метода для изготовле­ния изделий, подвергающихся воздействию динамических нагру­зок. Наконец, продолжительность процесса вулканизации эбони­та, достигающая 9 ч при изготовлении крупногабаритных изделий, делает этот метод нерентабельным и неблагоприятно влияет на свойства резины.

Приклеивание резины к металлам с применением латуни осно­вано на свойстве резиновых смесей прочно соединяться в процессе вулканизации с латунью, осажденной на металле электрохимиче­ским путем. Этот способ широко используется в технике, в особен­ности в тех случаях, когда требуется покрыть резиной относитель­но небольшие участки металлических деталей. Латунь осаждается на металле из раствора комплексных солей меди и цинка. Рези­новые заготовки изготовляют из свежевальцованной резиновой, смеси. Крепление резины к арматуре, покрытой латунью (обрези- нивание арматуры), обычно осуществляется при вулканизации в форме под давлением. Наибольшая прочность склеивания дости­гается при вулканизации под давлением, составляющим не менее 20—30 кгс/см2.

Склеивание резины с металлами с помощью различных клеев является более эффективным способом, чем описанные выше. В качестве клеев для соединения резины с металлами используют термопрен, клеи на основе хлорированного и гидрохлорированного каучуков или их смесей, полиизоцианаты и латексно-альбуминовые дисперсии. Для склеивания невулканизованных резин с металла­ми с последующей вулканизацией применяются клеи Лейконат, УР-5-18, Термопрен и 9м-35Ф. Приклеивать вулканизованные ре­зины и резинотканевые материалы к металлам без последующей вулканизации рекомендуется клеями 88НП, 88Н и КР-5-18.

Технологический процесс склеивания термопреном заключается в следующем. Предварительно очищенную поверхность металла покрывают слоем жидкого клея, высушивают, наносят еще один или два слоя клея, а затем накладывают и прикатывают невулка- низованную резину. Во избежание снижения прочности склеива­ния рекомендуется изолировать слой термопрена от серы, которая может мигрировать из резины, накладываемой поверх термопрена. Для этого на слой термопрена накладывают тонкий слой резино­вой смеси (того же состава, что и прикрепляемая), не содержащей серы. Вулканизацию склеенных деталей проводят в котле. Для до­стижения прочного сцепления резины с металлом охлаждение де­талей до 50—60 °С необходимо производить под давлением 2—3 кгс/см2.

Вулканизованные пленки клеев отличаются хорошей водостой­костью, стойкостью к действию кислот, щелочей и морской воды, длительным сроком эксплуатации. Масла, ароматические углево­дороды, кетоны и эфиры снижают прочность склеивания.

Клеящие композиции на основе гидрохлорированного каучука (например, клей Тай-Плай) пригодны для приклеивания к метал­лу резин на основе натурального и бутадиен-нитрильных каучу­ков, неопрена и бутилкаучука. Клей наносят на поверхность ме­талла в один слой, который высушивают при 20°С (20—30 мин), при 50°С (10 мин) или при 60—80°С (5 мин).

Широкое применение для склеивания резины с металлами на­шли клеи на основе смесей хлорированного и гидрохлорированно­го натурального каучука и других каучуков [146]. Для склеивания резин с металлами могут использоваться различные сочетания каучуков с фенолоальдегидными смолами. Большинство подобных клеев отверждается при нагревании.

Методы холодного склеивания вулканизованных резин с ме­таллами имеют некоторые преимущества: не требуется специаль­ного оборудования (форм, прессов или вулканизационных котлов) и склеивание можно легко проводить там, где изделия будут в дальнейшем использоваться. Однако прочность склеивания, осо­бенно при повышенных температурах, а также в условиях вибра­ции, в этом случае значительно ниже; кроме того, невысоки пока­затели маслостойкости и стойкости к действию агрессивных ве­ществ.

Клеи наносят одновременно на резину и на металл в несколько слоев, причем последний слой должен сохранять липкость до мо­мента соединения склеиваемых поверхностей. Контакт материалов достигается с помощью прикатки роликом; склеивание под давле­нием 0,1—0,2 кгс/см2 в течение 24—28 ч повышает надежность соединения.

Для холодного крепления резины к металлу предложены фено­локаучуковые клеи (88Н и 88НП), полиизобутиленовые, клеи на основе диметилвинилэтинилкарбинола и полихлоропрена, а также растворы термопрена в стироле (клей № 8) и хлоропренового кау­чука (наирита). Известны также клеящие составы для соедине­ний резин с металлами на основе бромированного и хлорирован­ного бутилкаучука [146].

Высокие показатели прочности соединения резины с металлом достигаются при использовании триизоцианатов. Клеи Лейконат и Десмодур R, представляющие собой растворы /г, п’,п"-триизоциа — ната трифенилметана в органических растворителях, пригодны для приклеивания резин к стали, чугуну, алюминию, алюминиевым сплавам, латуни и бронзе; прочность склеивания с медью и маг­ниевыми сплавами недостаточна. При склеивании этими клеями требуется тщательная подготовка поверхности металла. Ее сна­чала обезжиривают с помощью растворителя, пара или горячей воды, затем обрабатывают пескоструйным аппаратом, промыва­ют бензином (или бензолом) и сушат. Клеи наносят в один слой кистью, напылением или маканием. Открытая выдержка составля­ет 30—40 мин при комнатной температуре, после чего рекомен­дуется сразу же накладывать приклеиваемую резину. Вулканиза­ция проводится через 6—8 ч после нанесения клея на поверхность металла в формах под давлением или в котлах — с помощью го­рячего воздуха. Нижний предел давления 7—10 кгс/см2. Клеевые соединения отличаются очень высокой стойкостью к действию хо­лодной и горячей воды, масел, топлив, растворителей и растворов кислот и щелочей.

Для повышения стабильности изоцианатов предложены клеи смешанного состава, в частности на основе смеси изоцианатов с различными хлорированными и хлоропреновыми каучуками.

В отечественной практике для приклеивания резин к металлам применяется композиция ЛН, представляющая собой смесь наири­та (20%-ный раствор в дихлорэтане) с клеем Лейконат. Извест­ны также способы склеивания резин с металлами с применением клеев на основе блокированных изоцианатов, эпоксидных, феноло­формальдегидных и резорциновых смол.

Для соединения резин на основе натурального и натрийбута — диенового каучуков с металлами, главным образом при склеива­нии больших поверхностей, используют водные дисперсии, состоя­щие из каучука и альбумина. В состав дисперсий входят сера, окись цинка, водный раствор извести, каптакс, а также формалин, повышающий водостойкость клеевых пленок. На предварительно очищенную поверхность металла наносят 1—2 или более слоев клея общей толщиной 2—3 мм. Каждый слой просушивают при 65—70 °С в течение 0,5—1 ч, после чего металлическую деталь нагревают 30—60 мин при 100—120 °С. После охлаждения накла­дывают резиновую смесь и вулканизуют при давлении 35 кгс/см2.

Для склеивания синтетического и натурального каучука с ме­таллами предложены клеи на основе смеси эпоксидных смол и изоцианатов. В состав клеев вводится сажа, в качестве отвердите­ля используется малеиновый ангидрид, в качестве ускорителя — соли четвертичного аммония. Склеивание производится при 120 °С в течение 2 ч под давлением 0,05 кгс/см2. Клеевые соединения от­личаются высокой прочностью при сдвиге и отдире [147].

Клеевые композиции на основе эпоксидов и соединений, содер­жащих более одной изоцианатной группы (например, фениленди — изоцианат), представляющие собой растворы в органических рас­творителях (толуол, трихлорэтилен), которые отверждаются при 60—180°С в течение 10—30 мин в присутствии таких катализато­ров, как бромиды тетраметил — и тетраэтиламмония, диэтилметил — и дифенилметилсульфон, применяются для соединений резин на основе синтетических и натуральных каучуков с алюминием, медью, латунью, никелем, цинком, свинцом и другими металлами и сплавами [148].

Для крепления нитрильного каучука к металлам используется клей, состоящий из триглицидилизоцианурата, хлорсодержащего полимера и ароматического полинитразосоединения. Режим вулка­низации — 40 мин при 153 °С. Ери отрыве резины от металла раз­рушение происходит по резине [149].

Для соединения нитрильных и других полярных каучуков с чер­ными и цветными металлами предложено применять смеси, состоя­щие из хлорированных диеновых полимеров, эпоксидированных новолаков и отвердителей эпоксидных систем. Отверждение про­изводится при 153 °С в течение 40 мин [150].

Для прочного соединения железа, цинка, алюминия и медных сплавов предложено использовать промежуточные слои, состоя­щие из смеси сополимеров сопряженных диенов и эфиров акрило­вой и метакриловой кислоты с хлорированным натуральным кау­чуком. Отверждение производится при 143 °С в течение 50 мин под давлением 3 кгс/см2 [151].

Для крепления резин из наирита, каучука СКН-26 и натураль­ного каучука к полиамидам, поликарбонатам и полиэтилену высо­кого давления может быть использован клей Лейконат [152, 153]. Для соединения резин на основе фторсодержащих каучуков с ме­таллами предложены клеящие фторорганические системы [154, 155].