Склеивание металлов и пластмасс - Ковачич Л.
Скачать (прямая ссылка):
Хорошо информированный потребитель отдает предпочтение той спецификации, в которой указан состав клея. Однако в большинстве случаев изготовитель приводит данные о применении, в которых указывается, что можно данным клеем склеивать и какова получаемая прочность. Реже приводятся сведения о теплостойкости, стойкости к растворителям и т. п. Эти данные обычно напечатаны на упаковках, однако их явно недостаточно для использования того или иного клея в промышленных условиях.
56
Основное правило при выборе большинства клеев — чтобы клей по своим свойствам приближался к склеиваемым материалам. Требования, которым должен удовлетворять клей, следующие:
1) когезия клея и его адгезия к субстрату должны быть максимально высокими, но не меньше 1/10 когезионной прочности склеиваемого материала;
2) деформационные характеристики клея (модуль упругости и т. п.) должны совпадать или приближаться к таковым субстрата;
3) перечисленные выше свойства не должны сильно изменяться в широком температурном интервале (для соединений, работающих в средней климатической зоне — приблизительно от —30 до 80 °С);
4) клей должен иметь максимальную стойкость к воздействию внешних факторов (основное значение имеет степень снижения адгезии и когезии), а также минимальные гигроскопичность и проницаемость для веществ из окружающей среды; стойкость к прямому влиянию химических и биологических реагентов и температуры; стойкость к каталитическому действию субстратов и т. д);
5) клей при отверждении должен иметь минимальную усадку;
6) клей должен иметь требуемые диэлектрические свойства;
7) клей не должен при отверждении выделять вещества, которые могли бы корродировать или другим образом отрицательно влиять на субстрат;
8) подготовка поверхности субстрата перед склеиванием должна быть по возможности минимальной;
9) желательно, чтобы клей отверждался без нагревания и давления;
10) клей должен иметь продолжительный срок хранения и наноситься простыми средствами.
Удовлетворять всем перечисленным требованиям могут только немногие клеи. В большинстве же случаев клеи с высокими прочностными показателями имеют низкую теплостойкость, другие— невысокую химическую или коррозионную стойкость и т. д.
Правильный выбор клея очень важен и является одним из трех основных факторов, которые влияют на конечную прочность:
правильная подготовка поверхности субстратов;
конструирование соединения с учетом его геометрии;
выбор клея, который при данном коэффициенте формы и при наиболее эффективной подготовке поверхности субстрата обеспечит максимально возможную прочность.
Выше уже говорилось о том, что из-за отклонений от закона подобия (от точного соблюдения коэффициента формы) и от оптимального технологического процесса значение конечной
57
прочности может отклоняться от среднего значения до 30%. Влияние обработки поверхности и коэффициента формы можно свести до минимума только при тщательном выборе клея для данного соединения.
К выбору клея могут быть разные подходы. Предложенный ниже подход мы считаем наиболее исчерпывающим, который, однако, в некоторых случаях может быть упрощен. Итак, при выборе клея необходимо учитывать и анализировать:
1) условия эксплуатации соединения: вид нагрузки (статическая, динамическая); способ нагружения (растяжение, сдвиг, отдир); величина нагрузки (при динамическом нагружении и частота); температура (пределы и частота изменений); среда (концентрация вредных веществ и пределы ее изменения);
2) требуемые свойства соединения: теплостойкость, химическая стойкость, прочность при данной нагрузке, деформатив-ность при данной нагрузке, долговечность в данных условиях, безопасность и надежность соединения (возможность аварийной ситуации в результате нарушения клеевого шва в случае резких изменений условий эксплуатации);
3) склеиваемые материалы и их сочетания: полярные (металл— металл, ПВХ — металл и т. п.); неполярные (полиэтилен— полиэтилен, полиэтилен — политетрафторэтилен); высокопрочные, малопрочные (по значению модуля упругости); эластичные, хрупкие; твердые, мягкие; гладкие, шероховатые; пористые, непористые; размеры (толщина) склеиваемого материала; геометрическая форма субстрата (пластина, призма, труба и т. п.);
4) способ получения соединения: при комнатной температуре, при повышенной температуре; без давления, при повышенном давлении, химическое отверждение (ионная или радикальная полимеризация), вулканизация; открытая и закрытая выдержка; нанесение клея в жидком виде (намазывание, распыление, налив), в порошкообразном (посыпанием, наплавкой), с помощью специальных приспособлений и устройств (например, в автоклаве) или без них; число компонентов и операций, необходимых для получения соединений (иногда для каждого субстрата требуется свой клей); время достижения промежуточной (технологической) прочности (цикл производственного конвейера) ;
5) требования к клею: помимо перечисленных в начале этого раздела — оптимальная вязкость и требуемый сухой остаток для выбранного способа нанесения; иногда клей должен иметь такой же цвет, как субстрат; вязкость клея не только должна соответствовать выбранному способу нанесения, но в условиях отверждения способствовать тому, чтобы клей не вытекал из шва; в зависимости от давления вязкость определяет толщину клеевого слоя.