Каучуковые клеи

Содержание

1. Клеи

В настоящее время в быту и промышленности используют очень большое число различных клеев. Их можно разделить на минеральные, растительные, животные и синтетические. К минеральным клеям иногда относят и такие связующие материалы, как известь и гипс, но у них отсутствует одно из основных свойств клеев – липкость. Силикатный клей или, что то же самое, жидкое стекло полностью удовлетворяет всем свойствам, присущим клею. Однако о силикатном клее уже написано в предыдущем разделе.

Из растительных клеев до сравнительно недавнего времени был наиболее известен гуммиарабик. Он выпускался еще в 50-х годах, но сейчас для потребительских целей не используется. Гуммиарабик (на латинском гумми – камень, сок деревьев; арабик – аравийский) – прозрачная жидкая масса, выделяемая различными видами аравийских и африканских акаций. Она затвердевает на воздухе. Твердая масса измельчалась, а для приготовления клея распускалась в воде. Для склеивания бумаги и картона гуммиарабик был очень удобен. Сейчас о нем вспоминают, лишь когда встречаются с ним в художественной или технической литературе.

Другим растительным клеем, также весьма почтительного возраста, является мучной клейстер. Он применялся уже в производстве папируса. До сих пор мучной клейстер иногда используют для оклейки комнат обоями.

В Древнем Риме для наклеивания золотой фольги на бумагу применяли яичный желток. Древними живописцами в качестве связующего для пигментов в темперных красках использовался казеин. Первые патенты на казеиновые клеи были выданы в 1850 г. Широкое промышленное распространение на рубеже XX в. получили клеи на основе казеина и извести. Однако казеин – это уже не растительный, а клей животного происхождения. К данной категории с некоторой натяжкой можно отнести и яичный желток.

К растительным клеям можно было отнести раствор натурального каучука в бензине, получающегося из сока дерева гевеи, произрастающего в тропической Америке. Более 150 лет он широко использовался в обувной и других отраслях промышленности. Однако в последние десятилетия был заменен синтетическими клеями.

Много веков в народе используется столярный клей. Что это такое? В чем его достоинства? Столярных клеев много, их получают из различного сырья и они различаются по составу. Однако все они животного происхождения. Правда, один из видов столярного клея изготавливают из отходов при переработке рыб. Столярный клей прост в употреблении и весьма надежен в изделиях. По прочности на разрыв он уступает только металлам. Если разрывать бруски прочной древесины, соединенные столярным клеем, то разрушится древесина, а не клеевая прослойка. Столярный клей быстро схватывается, не оставляет пятен и при всем при этом он довольно дешев.

Лучшие свойства высохшая клеевая прослойка имеет при содержании в ней 10...14% воды. Следует отметить, что в зависимости от влажности воздуха столярный клей то отдает, то поглощает влагу. Частые изменения влажности со временем приводят к ослаблению клеевого слоя. Однако старению подвергаются не только столярный, но и любые другие клеи.

2. Каучуковые клеи

Каучуковыми клеями называют растворы каучука или смесей каучука и синтетических смол в органических растворителях. Сырьем для клеев служит регенерированная резина, бутадиен-стирольный, бутадиен-акрилонитрильный 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.

3. Классификация каучуковых клеев

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-тканевыми материалами применяют клеи, в большинстве своем представляющие растворы резиновой смеси на основе акрилонитрильного каучука в сочетании с феноло-формальдегидными 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 полиэтиленполиамин. Используют этот клей в качестве подслоя при склеивании металлов с тиоколовыми герметиками.

Клей ВДУ-3 применяют для крепления акрилонитрильных и хлоропреновых резин к металлам. Он состоит из смеси акрилонитрильных резин и феноло-формальдегидной смолы ВДУ, растворенных в бензолоацетоновой смеси или в смеси бензола, толуола, ацетона, и этилацетата.

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 пенополистирола, 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 бутадиеннитрильного 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. Наиритовые клеи используют, например, для крепления листов резины к внутренним поверхностя цистерн и емкостей с агрессивными жидкостями. Быстросхватывающий 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.