Склеивание невулканизованных резин и резинотканевых материалов с последующей вулканизацией производится с помощью клеев из натурального каучука (в частности, клея 4508) и клеев ВК-4-18Б, 88НП, 88Н, КР-6-18 и 4НБув. При склеивании клеем 4НБув поверхность резины протирают чистой тканью, смоченной бензином, и покрывают двумя слоями клея. Каждый из нанесенных слоев высушивают в течение 25 мин, после чего изделия соединяют и подвергают горячей вулканизации при 143 °С.


Для склеивания без нагревания вулканизованных резин на основе нитрильных каучуков применяют клеи КР-5-18р, 4НБув, ВКР-7 и ВКР-Ю, а также клей 4508. Перед склеиванием клеем КР-5-18р резину обрабатывают наждачной бумагой, промывают бензином, а затем покрывают двумя слоями клея. Каждый слой сушат в течение 5—7 мин при 15—30 °С или 3—5 мин при 31— 45 °С. Склеивание производят при температуре не ниже 15 °С в течение 48 ч под давлением около 15 кгс/см2. Допускается повышение температуры склеивания до 60—80 °С.


Для соединения резин была применена реакция привитой со-полимеризации в присутствии инициаторов радикального типа. Сомономерами были стирол и винилтолуол, вызывающие набухание свариваемого вулканизата и легко образующие с ним привитые сополимеры [140]. Соединение вулканизатов происходит также при нанесении на соединяемые поверхности раствора инициатора в неполимеризующемся растворителе. При склеивании резины =из СКМС-ЗОАРКМ-15 вторым способом наиболее прочное соединение получается при нанесении на поверхность раствора перекиси бензоила в хлороформе в количестве 0,8—1,0 мг/см2.


При соединении резин из СКС-30 и смеси СКН-18 и СКН-26 с использованием стирола (или винилтолуола) с увеличением количества перекиси бензоила на единицу площади зоны соединения прочность соединения возрастает (рис. 111.30). При повышенных температурах прочность при расслаивании при 100°С резин на основе СКС-30, соединенных с помощью перекиси бензоила, составляет 72%, а при 140°С — 55% от первоначальной. Разрушение образцов происходит по резине. Прочность таких соединений в 2—4 раза превышает прочность соединений, полученных с помощью обычных невулканизующихся резиновых клеев.


Предложен способ «принудительного» внедрения клея в поры резиновых материалов с целью увеличения глубины проникновения клея в склеиваемую пористую резину [139].


Силиконовые резины марок 14р-2, 14р-6, 5р-129, 5л-39, 5ц-52 и облицовочные материалы СТАМ, АНТМ-1, предназначенные для работы при 250 °С, склеиваются клеями МАС-1, КТ-15 и КТ-22, температура отверждения которых [71, 72] составляет 150— 200 °С. Разработан способ склеивания этих материалов при комнатной температуре без давления или при небольшом контактном давлении с помощью герметиков Виксинт У-1-18 или У-2-28. В этом случае рекомендуется подслой Ц-11, который повышает адгезию герметика к поверхности склеиваемых материалов. Клеевые соединения, выполненные на этих композициях, способны длительно работать при 200— 250 °С.


Для улучшения адгезионных свойств силиконовых резин их поверхность рекомендуется подвергать плазменной обработке [141].


С целью получения прочного соединения силиконовых резин с металлами поверхность металла предварительно обрабатывают составом, содержащим мелкодисперсный металлический цинк, продукт конденсации тетраалкоксисилана и органический растворитель (моно- или диалкильные эфиры моноалкилен- или диалки-ленгликолей) [142]. Описаны и другие способы склеивания силиконовых резин с неметаллическими материалами и металлами [143, 144].


Склеивание резин с металлами


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/смг.


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 кау


чука (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, феноло-формальдегидных 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].