Все используемые в работе полимерные клеи должны сопро­вождаться паспортом, подписанным контролером ОТК. На рабо­чем месте должно находиться такое количество клея, которое может быть израсходовано в течение его жизнеспособности. Загу­стевшие клеи для склеивания непригодны.

Для нанесения клея в зависимости от конфигурации поверх­ности, вязкости клея, удобства и быстроты нанесения применяют различные способы: кистью, шпателем, роликом, специальными клеенаносящими устройствами, в электрическом поле, пульвери­затором. Последний способ пригоден только для клеев с высоким содержанием растворителей при условии использования специ ал fa-

Нанесение клея и склеивание

ного пульверизатора. При нанесении клея кисть, шпатель или ро­лик необходимо двигать в одну сторону, чтобы не образовывались пузыри. Клей можно наносить щетинными или лубяными кистями. Длина, рабочего ворса кисти должна быть 2—3 см, Шпатели из­готовляют из нержавеющей стали, алюминиевых сплавов, дельта — древесины или из упругой листовой резины. Жидкие клеи наносят равномерным слоем на обе склеиваемые поверхности.

Склеивание — это. процесс превращения при соответствующих условиях (температуре, давлений, продолжительности выдержки под давлением й без давления) клеящего вещества в клеевой слой,, прочно связывающий1 соединяемые поверхности щзделия.

Существуют различные виды клеевых соединений (рис. 21).

Прочными клеевыми соединениями, не требующими специаль­ной механической обработки поверхности, являются: одинарная нахлестка, соединение на ус, нахлестка с подсечкой, соединение с двойной накладкой, двойная нахлестка (см. рис. 21, поз. 1, 2, 4, 8 и 10); соединения со скошенными кромками, полушиповое и со скошенными накладками (см. рис. 21, поз, 3, 5 и 9)—прочные, по трудные в изготовлении; соединение встык выполнять нецелесо­образно.

Лучшим клеем для любого полимера является раствор или расплав этого же материала. Например, материалы на основе поливинил ацетата лучше всего соединять раствором поливинил — ацетата в мономере или в органическом растворителе. Склеивание изделий из фенолоформальдегидных смол может быть осуществ­лено с помощью растворов этих смол. Чаще всего для склеивания термопластичных материалов используют растворители, размяг­чающие соединяемые поверхности.

Выбор клея зависит в значительной мере от химической при­роды подлежащего склеиванию материала, технологических воз­можностей для каждого отдельного случая, а также от условий эксплуатации клеевого соединения.

Однако независимо от химической природы пластика почти все полимерные материалы могут быть склеены при обычных тем­пературах клеями на основе полиуретанов (ПУ-2) и эпоксидных смол (неполярные пластики после прохождения специальной обра­ботки поверхности также могут быть склеены этими клеями).

Для удаления из клеевого слоя растворителя, наличие которого приводит к образованию пористого шва с пониженной прочностью, производят так называемую открытую выдержку нанесенного клея.

Открытая выдержка должна обеспечить возможно более пол­ное удаление "растворителя и может быть выполнена как без на­гревания, так и при повышенной температуре. Иногда после открытой выдержки или вместо нее применяется закрытая вы­держка (выдержка без давления наложенных друг на друга склеи­ваемых поверхностей деталей).

При склеивании без нагревания не всегда получаем удовлетво­рительные результаты, так как выполненные клеями холодного отверждения соединения могут быть непрочными в условиях экс­плуатации, особенно при повышенных влажности и температуре.

Склеивание при нагревании увеличивает ассортимент клеев и повышает надежность работы клеевых соединений. Для склеива­ния при повышенных температурах применяют клеи типа БФ, ВС-ЮТ. ВС-350 я др.

На выбор клея может существенно влиять поведение склеивае­мого материала при действии растворителей и при нагревании.

Для нагревания изделий при склеивании применяют: 1) су­бтильные камеры (или шкафы); 2) обдувку теплым воздухом;

3) контактные электронагреватели; 4) рефлекторные электронагре­ватели; 5) токи высокой частоты; 6) нагревание при помощи инфракрасных лучей.

Запрессовку склеиваемых деталей проводят в пневматических, гидравлических и винтовых прессах или автоклавах, а также с помощью вакуумных приспособлений. Мелкие детали можно склеивать в переносных зажимных приспособлениях, в различного типа струбцинах. При склеивании клеями, требующими для от­верждения подогрева, прессы оборудуются электрическим или па­ровым обогревом,

В серийном производстве рекомендуется автоматизировать процесс склеивания (включение и выключение давления и регули­рование температуры и давления в соответствии с заданными ре­жимами).

Переносные зажимные приспособления можно для подогрева склеиваемых деталей помещать в обогреваемые камеры или снаб­жать их обогревающим устройством.

Величину удельного давления в пневмо — и гидропрессах рас­считывают по показаниям манометра, а при прессовании с по­мощью вакуум-приспособлений—по вакуумметру с учетом разме­ров поверхностей, передающих давление, и площади соединяемых поверхностей. Манометры соединяются непосредственно с пресс — камерой или цилиндрами прессов.

При запрессовке с помощью винтов, прессов или струбцин ве­личину давления проверяют с помощью пружинных динамометров, устанавливаемых между цулагой и прокладкой: при склеивании с подогревом необходимо проверять в процессе нагрева удельное давление, передаваемое винтами через тарированные пружины и при необходимости производить их подтяжку.

Время выдержки под давлением считается с момента достиже­ния заданной температуры в клеевом шве. Продолжительность нагрева до заданной температуры не должна превышать 60 мин.

Температуру в клеевом шве или склеиваемом изделии вблизи шва контролируют с помощью термопар и контрольных приборов. Изделия, склеенные при подогреве, после извлечения из пресса ох­лаждаются в свободном состоянии до комнатной температуры.

Изделия, склеенные клеем ПУ-2 без подогрева, до пуска в экс­плуатацию должны быть выдержаны в помещении при темпера­туре не ниже 20 °С в течение 10 суток.

В табл. 10 приведены режимы склеивания некоторыми клеями.

Склеивание материалов на основе термопластичных полимеров. Изделия из термопластичных полимеров (поливинилхлорида, поли­стирола, полиакрилата, полиметакрилата и др.) в большинстве случаев хорошо склеиваются без нагревания с образованием соеди­нений, равнопрочных с основным материалом. В качестве клеев используют растворы полярных линейных полимеров в мономерах или растворителях или соответствующие растворители (для рас­творимых полимеров).

В результате обработки растворителем или смесью раствори­телей происходит размягчение поверхности пластика. Соединение размягченных материалов при небольшом давлении дает проч­ный — обычно равный прочности соединяемых материалов, клеевой слой. Применение растворов склеиваемых полимеров позволяет обеспечить необходимую вязкость клея и получить более однород­ный клеевой шов. Клей наносят различными способами: кистью, окунанием, распылением, шприцем и т. д. До образования твер­дого клеевого слоя склеиваемые материалы находятся под дав­лением.

Рекомендуемые режимы склеивания пластмасс различными клеями

Открыта» ■ выдержка

Наименование

слоя

и маг к а — клея

темпера’ тура, °С

продолжи­те леность

ВИАМ-Б-3

5—15 [2] мин

БФ-2 (первый

15-30

30 мин

. слой)

50—60

15—20 мин

БФ-2 (второй

15-30

30 мин

слой)

50-00

15—20 мин

БФ-4 (первый

15-30

30 МИЦ

слой)

50-60

15—20 мин

БФ-4 (второй

15-30

30 мин

слой)

50-00

15—20 мин

ВК-32-200

. 15-30

30 мин

(первый слой)

ВК-32-200

15-30

30 мин

(второй слой)

ВС-ЮТ

15-30

1 ч

ВС-350

15—30

>1 ч

Клей из смолы

15-30[3]

ЭД-5 или ЭД-6 —

Эпоксид П

Без выдержек3®

ВК-32-ЭМ

Без выдержек

МПФ-! (пер-

15—301

30 мин

вый слой)

50-60

15—20 мин,.

МПФ-3 (вто-

15-30

30 мшг

рой слой)

50-60

15—20 мин

ГТУ-2-

20

10—20 мин

Псрхлорвиии-

15-25

1 — 1,5 ч

ловый

■ 15—25

4—5 ч

ГЭН-150/В

18-20

45—60 мин

(первый слой)

ГЭН-150/В

18-20

45—60 мин

(второй слой)

88-Н (первый

18-30

8—10 мин

слой)

8—10 мин

88-Н (второй’

18-30

слой) .

ИП-9 (первый слой)

ИП-9 (шестой

18—30

2 мин

18-30

24 ч

СЛОЙ)

Режимы склеивания

давление,

КГС/СМ2

темпера­

тура,

°С

продол­

житель­

ность

.выдержки

Расход клея, Т/м2

0,5-5

|

16-20 21-25 26—ЗСГ

16 ч 13 ч 10 ч

ч

| 150-200

) 8-20 J

150 ±5

1 ч

150-200

1

j 8-20

150±5

1 ч

150- 200

О

CS

1

о

175±5

1 ч

150-300

0,8-5

0,5-5

0,5-5

175±5 200±5 120-150

! 1 ч

1 Ч

4-6 ч

150-200

150-200

150-200

0,5-3

0,2-2

200

180

150

120

140±5

155±5

40 мин 2 ч 6 ч 10 ч 2 ч — 1 ч

200-250

j 150-200

| 1-5

160 ±5

1 ч

0,5-5

20-30

24-36 ч

200-250

3-5

143+2

45 мин

100

0,2-0,3

18-30

24 .ч

500-600

Полиэтилен можно склеивать двумя способами: 1) предвари­тельно обработать поверхность изделия для придания полиэтилену полярности и затем склеивать обычными клеями; 2) использовать специальные клеи, обладающие адгезией к полиэтилену.

Первый способ описан в разделе подготовки, поверхности, для применения второго способа можно использовать растворы неко­торых полимеров в растворителях, вызывающих набухание поли­этилена. Клей наносят иа полиэтилен без предварительной обра­ботки его поверхности с помощью кисти, распыления или окуна­ния. После удаления растворителя выдерживают изделие под давлением без нагревания.

Можно склеить полиэтилен обычными резиновыми клеями, предварительно обработав его раствором синтетического каучука в четыреххлористом углероде или в бензоле, а также трихлорэти­леном.

Полипропилен, поверхность которого обработана хромовой кис­лотой в течение 1 мин при 73 °С, можно склеить эпоксидно — полисульфидным клеем.

Непластифицированный поливинилхлорид склеивают с по­мощью растворителей и клеев, представляющих собой растворы поливинилхлорида или перхлорвиниловой смолы в дихлорэтане, метиленхлориде, трихлорэтилене и др. Рекомендуется 20% раствор перхлорвиниловой смолы в дихлорэтане, метиленхлориде и ацетоне. После подготовки поверхности клей наносят с помощью кисти или ролика.

Пластифицированный поливинилхлорид (различные облицовоч­ные и декоративные материалы из ПВХ) склеивают резиновыми клеями типа 88-И, полиуретановыми клеями или с помощью рас­творов некоторых вин ильных полимеров в органических раствори­телях, а также клеями, стойкими к миграции пластификатора.

Хорошие результаты получаются при склеивании пластифици­рованного поливинилхлорида клеями типа 88-Н с введением в состав клея 4—7% глицерина или других многоатомных спиртов.

Для препятствия миграции пластификатора в клеевой слой на поверхность склеиваемого пластифицированного поливинилхлорида наносят раствор перхлорвиниловой смолы в метиленхлориде, со­держащий также 3—4% глицерина, пентаэритрита или других многоатомных спиртов. Подготовленный таким образом пластикат можно склеивать клеем 88-Н или другими самовулканизирую — щимися композициями на основе нитрильншх или хлорированных каучуков и фенолоформальдегидных смол.

Непластифицированный поливинилхлорид можно склеивать клеями на основе полиметилметакрилатных, полиэфирных и эпок­сидных клеевых композиций.

Хорошо склеивает винипласт и поливинилхлоридные пластикаты друг с другом, а также с капроном, фенопластом клей ПЭД-Б. Клей наносят тонким слоем на одну или. обе склеиваемые поверх­ности. Расход клея при одноразовом двухстороннем покрытии составляет 300—400 г/м*. Склеивание проводится под давлением

2— 3 кгс/см2. Полное отверждение клея наступает через 24:—36 ч.

Пенопласты — ПС-1, ПС-4, ПВХ-1, ФК-20, ФК-40, ФФ — склеи­ваются между собой и с текстолитом клеями В И AM Б-3 или ПУ-2. Пенопласт ПС-4 склеивают клеем В НАМ Б-3, в котором раство­рителем является спирт, остальные марки пенопластов склеивают клеем ВИАМ Б-3, приготовленным на ацетоне.

На подготовленные поверхности склеиваемых деталей наносят клей ВИАМ Б-3, затем дают открытую выдержку в течение 5—45 мин и закрытую выдержку в течение 20 мин (с начала сборки до начала запрессовки). Режим запрессовки при давлении 0,5—5 кгс/см2 приведен ниже:

Температура, °С…………………………………… 16—20 21—25 26—30

Минимальная выдержка под давлени­ем, ч 5 4 3

Склеивание пенопластов клеем ПУ-2 осуществляется без на­гревания. Пенопласты можно склеивать также неопреновыми и эпоксидными клеями. При склеивании пенопластов со стекло­текстолитом применяют клеи БФ-2 и ВИАМ Б-3. Клей БФ-2 ис­пользуют в качестве подслоя, который наносят на стеклотекстолит в два приема с сушкой каждого слоя при 16^30°С не менее 30 мин или при 55 ± 5 °С в течение 15—20 мин.

Сополимеры стирола марок СНП и УП-П склеиваются клеем ПУ-2 при комнатной температуре. Полиметилстирол и эластичный полиуретан, склеиваются уретановым форполимером.

Основная трудность склеивания органического стекла заклю­чается в том, что оно очень чувствительно к органическим раство­рителям. Эта чувствительность выражается в образовании на поверхности изделий из полимера микротрещин («серебра»). Но несмотря на это и за рубежом, и у нас процесс склеивания орга­нического стекла с помощью растворителей или клеев получил широкое распространение. Клеи представляют собой растворы полиметилметакрилата в органических растворителях, например

2— 5% раствор полимера в дихлорэтане. Склеивание осуществляют при температуре воздуха не ниже 15°С. Клей наносят кистью на обе склеиваемые поверхности, не позже чем через 2 мин после нанесения клея поверхности соединяют и запрессовывают.

Закрытая выдержка должна быть не более 30 мин; запрессовку осуществляют, например, в прессах (рычажных, винтовых, пнев­матических или гидравлических), в струбцинах, при давлении 0,5—1,4 кгс/см2 для деталей толщиной 1,5—3 мм и 2,5 кгс/см2 при толщине больше 3 мм. Под давлением склеиваемые детали должны находиться в течение 4 ч, а после снятия давления’ не менее чем через 18 ч можно проводить механическую обработку.

Таким же способом можно склеивать органическое стекло рас­творами полиметилметакрилата в метилметакрилате., хлороформе, хлоргидрине, ледяной уксусной кислоте, муравьиной кислоте и т, п.

В связи с выпуском новых марок органического стекла нашли широкое применение специально разработанные клеи марок В31-Ф9, ВС-10ТМ, ВК-32-70, ПУ-2 и ПУ-2Б, которые при темпера­туре до 100 °С обеспечивают хорошие результаты.

Клей В31-Ф9 — феноло форм альдегидный клей холодного отвер­дения—состоит из смолы ВИАМ-Ф9, резорцина и этилового спирта, в качестве отвердите ля применяется керосиновый контакт. Клей го­товится смешением компонентов непосредственно перед склеиванием.

Технология склеивания клеем В31-Ф9 следующая. На обрабо­танную наждачной бумагой поверхность кистью наносят клей в один слой (на каждую поверхность). Открытая выдержка соот­ветствует 7—10 мин при 20—22 °С, а закрытая выдержка 30 мин. Выдержка под давлением 0,5—2 кгс/см2 не менее 8 ч, а после сня­тия давления до начала обработки — в течение суток. При нагре­вании до 60—65 °С выдержка под давлением сокращается до 1,5—2 ч. Вязкость клея (начальная) должна быть 40—60 с; жизнеспособность клея при 20 °С — 3,5 Ч — 5 ч. В процессе склеива­ния необходимо поддерживать температуру клея не выше 20 °С, при необходимости клей охлаждается.

Клей ВС-10ТМ получают смешивая клеи ВС-ЮТ и ВИАМ-Ф9. Клеем ВС-10ТМ органическое стекло склеивается при 145 ±5°С и давлении 1,5—2,0 кгс/см2.

При склеивании клеями В31-Ф9 и ВС-10ТМ значительно сни­жается прочность органического стекла. Клей ПУ-2 не снижает прочности органического стекла, а клей ВС-10ТМ в ненапряжен­ном состоянии не вызывает образования микротрещин.

Клей ПУ-2Б является модификацией клея ПУ-2, предназначен­ного для склеивания органического стекла, в который введен неполярный растворитель — бензин, устраняющий опасность появ­ления микротрещин.

Микротрещины не появляются также при использовании не со­держащих растворителей клеев марок ВК-32-70а и ВК-32-706 на основе полиэфиракрилатов, Режим склеивания клеями ВК-32-70а и ВК-32-706 аналогичен склеиванию клеем ВК-32-70. Продолжи­тельность выдержки в запрессованном состоянии силовых деталей, соединенных клеем ВК’32-70а, составляет 4 ч при 60—65 °С, не­силовых деталей — трое суток при 20 °С, а для несиловых деталей, соединенных клеем ВК-32-706, 1,5 суток.

Расход перечисленных клеев колеблется в пределах 100— 250 г/м2.

Склеивание клеем ВК-32-70 проводят следующим образом. На обработанную наждачной бумагой поверхность кистью наносят клей в один слой на обе склеиваемые поверхности. Через 5 мин детали соединяют и запрессовывают под давлением 0,1—0,5 кгс/см2 в течение 4 ч при 60—65 °С.

Клеи ВК-32-70а и ВК-32-706 отличаются химической природой инициатора. Клей ВК-32-70а образует клеевые соединения, более прочные, чем клей ВК-32-706, но отвердевает в 2—2,5 раза медлен­ней, чем клей ВК-32-706.

Полиформальдегид, изотактический полипропилен и пентон склеиваются полисульфидно-эпоксидным клеем.

Поликарбонат склеивают полиэфирным (на основе сополимера ненасыщенного эфира со стиролом) клеем.

Такие фторопласты, как политетрафторэтилен, полифторэтилен — лропилеп, полнхлортрифторэтйлеп, полифтор ви НИЛ и полимоно — хлортрифторэтилен склеивают после обработки поверхности рас­твором металлического натрия в смеси нафталина и тетр а гидро­фур ана. Полимер склеивают клеями на основе модифицированных ацеталями фенолоформальдегидных смол, а также полиуретано­выми, эпоксидными, полиэфирными и другими клеящими соста­вами. Для придания фторорганическим пластикам клеящей спо­собности поверхность изделий обрабатывают в среде электрически активируемого инертного газа (гелия или неона), Необходимо от­метить, что перечисленные способы склеивания фторорганическцх полимеров дают клеевой шов, химически менее стойкий, чем сами фторопласты.

Для склеивания изделий, из полиамидов применяют фенольно — спиртовый раствор данного полиамида. Можно склеивать клеем ПУ-2, но прочность клеевых соединений в 1,5 раза ниже прочности клеевых соединений, выполненных фенол I-спиртовым раствором полиамида. Прочность клеевых соединений при склеивании поли­амидов клеем ПУ-2 несколько повышается, если процесс ведется с нагреванием.

Полиамиды и полиуретаны склеивают с помошыо полиуретано­вых клеев, а также растворов полиамидов и полиуретанов в му­равьиной кислоте или муравьиной кислотой.

Склеивание материалов на основе термореактивных полимеров.

Технология склеивания термореактивных пластмасс состоит из обычных операций: подготовки поверхности, нанесения клея, от­крытой выдержки для удаления растворителя: если клей Содержит растворитель, то необходима и выдержка клеевого соединения под давлением,

В зависимости от вида выбранного клея устанавливают про­должительность, температуру и давление выдержки под прессом.

Для склеивания термореактивных пластмасс применяют фенолоформальдегидные, полиэфирные, полиуретановые, эпоксид­ные и другие клеевые композиции. В качестве примера склеивания термореактивных пластмасс рассмотрим соединение текстолитов и стеклотекстолитов.

Текстолита можно склеивать клеем ВИЛМ Б-3 (или другими фенолоформальдегидными клеями, отвердевающими с помощью отвердителя контакта Петрова). На подготовленную поверхность наносят слой клея, .дают открытую выдержку в течение 5—15 мин, после чего— закрытую выдержку до 20 мдн ^ выдержку под дав­лением 0,5—5 кгс/см2.

Продолжительность выдержки зависи7 от температуры склеи­вания:

Температура, °С………. . , 16—20 21-25 26-30

Продолжительность выдержки, ч… 10 8 6

Клеем БФ-2 соединяются текстолит и стеклотекстолит. Клей Бф-2 наносят в два слоя. Первый слой клея высушивают при 16—30 °С в течение 30 мин, Затем наносят второй слой клея, ко­торый сушат уже при 50—60°С в течение 15 мин.

Запрессовку производят в обогреваемом приспособлении (или прессе) под давлением. 5—20 кгс/см2 (нижний предел..давления для деталей простой конфигурации, верхний — для сложной). Продолжительность выдержки под давлением в зависимости от температуры должна быть (считая с момента достижения необхо­димой температуры в меевом шве):

Температура, °С………………………………. 120—125 130—135 136—140

Продолжительность выдержки, мин 50—60 25—30 20—25

Температура клеевого шва измеряется при помощи термопары. Давление снимается после охлаждения склеиваемых деталей до 40 °С.

Склеивание стеклопластиков клеями БФ-2, ВЙАМ. Б-3 и эпок­сидом П применяют в тех случаях, когда склеенные изделия будут работать при невысоких температурах (60—100°С). Для более высоких, температур эксплуатации (— 200—300 °С) склеивание стеклопластиков проводится клеями марок ВС-ЮТ, ВК-32-200 и ВС-350.

В тех случаях, когда необходимо получить клеевой шов с фи­зическими свойствами (теплостойкостью, водостойкостью, ди­электрической проницаемостью), аналогичными характеристикам склеиваемого материала, применяют клеи, по химической природе близкие к связующему стеклопластика. Например, полиэфирный стеклопластик склеивают полиэфирным клеем.