Способ склеивания полимерных материалов

Способ склеивания полимерных материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистиивских

Республик

О е е И С А Н И Е (и),622831

ИЗОБРЕТЕН ИЯ (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлеио08.01.76 (21)2323460/23-05 с присоединением заявки Ие (23) Приоритет (51) М. Кл.

С 09 3" 5/00

Гооудеротеенный квинтет

Совете Мнннотров SCCA ео делам нзобретеннй и открытнй (45) Дата опубликования описания 25.07.78 (72) Авторы изобретения

Л. С. Генель, В. Л. Вакула и М. H. Фокин (71) Заявитель

Всесоюзный научно-исследовательский институт по защите металлов от коррозии (54) СПОСОБ СКЛЕИВАНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ например, наждачной бумагой, нанесение полимерного клея и соединение склеиваемых поверхностей (2)

Однако этот способ склеивания не обеспечивает получения прочного и надежного клеевого соединения трудносклеиваемых материалов. Это обусловлено тем, что основная масса образовавшихся при механическом воздействии (обработке

10 наждачной бумагой) реакционноспособных групп (свободных радикалов и ионов) на поверхности полимера к моменту нанесения клея на поверхность полимера успевает прорелаксировать» или провзаимо

15 действовать с окружающей средой. На поверхности полимера сорбируются слои газов, паров и других веществ, что значительно снижает адгезионные способности механически обработанной поверх20 ности.

11ель изобретения — увеличение прочности клеевого соединения.

Указанная цель достигается тем, что при склеивании попимеров, включающем

25 операции подготовки поверхности, нанеИзобретение относится к технологии склеивания полимерных материалов и иэ делий иэ них, преимущественно к технологии склеивания трудносклеиваемых полимеров, таких как полиэтилен, полипропилен, политетрафторэтилен, вулканизаты бутилкаучука»фторкаучука» атиленпропиленового каучука и др. Способ может найти широкое примейение в ряде отраслей народного хозяйства (химической, машиностроительной, строительных материалов и др), где требуется высокая прочность и надежность крепления полимерных материалов друг к другу или к другим материалам.

Известен способ склеивания полимерных материалов, по которому клей, с целью улучшения адгезионных свойств подУ вергают деформациям сжатия и сдвига.

Эту операцию проводят перед нанесением клея на склеиваемые поверхности Я .

Наиболее близким к предлагаемому иэ известных является способ склеивания изделий из полимеров, предусматривающий обе зжиривание, механическую обработку, (43) Опубликовано05.09.78.Бюллетень МеЗЭ (53) УДК678.029. .42 (088.8 ) 622831 сения полимерного клея, соединения склеиваемых поверхностей, механическм воздействие на поверхность полимерногоматериала осуществляют одновременно с нанесением клея или после нанесения

er o. 5

Механическое воздействие на систему клей» полимер инструментом сопровождается рядом явлений, способствующих образованию прочных и надежных адгееионных связей: а) разрушением поверхности полимера и деформацией клеевого слоя, что сопровождается возникновением реакционноспособных свободных радикалов и ионов одновременно как. в клеевом слое, так и

t5 на поверхности полимера. Свободные радикалы и ионы при взаимодействии между собой образуют прочные химические связи (rtpoacxoä0ò привитая с ополнмеризацпя

20 компонентов клея к поверхности полимера, что подтверждается данными инфракрасной спектроскопии);

6) шерохованием поверхности иоттимера и вдавлнианттем клея инструментом, что

25 приводит к увеличению тцтощади контакта между клеем и поверхностью полимера, а также образованию клеевых замков; в) пополнением контактттого слоя клея частицами, диспергировапными с поверхЗ0 ности полимера, что приводит к снижению величины и равномерному перераспределению напря>кений, возникающих ца границе контакта клей — полимер в процессе усадки, температурного расширения и аксплуа3s тации; г) петемешиванием клея, что способствует подведению новых реакционноспособных групп к границе контакта клей полимер и к удалению с полимерной под-.

40 ложки слабозакрепивщихся клеевых и сорбнрованных слоев.

Для механического воздействия ра .систему клей - полимер в качестве инструмента может быть использован ннс- 4» трумент, обычно рименяемый для механической обработки поверхности твердых тел: щетка, иглофреза, резец, абразивный инструмент, магнитостриктор, дробеструйный инструмент и др. Это позволяет для 50 осуществления предлагаемого способа ис- польэовать широко применяемые- на рактике механизмы, например, пескоструйные и дробеструйные аппараты, ультра- - звуковые установки, щероховальные маши- 55 ньт и т.д.

Нанесение клея может быть произведено инструментом, оказывающим меха.ническое воздействие на систему клей Ь полимер, Например, дробь при дробоструйной обработке, захватывает своей поверхностью слой клея и переносит его на поверхность полимера, производя в следующее мгновение мехацическое воздействие на нанесенный ею слой клея и па поверхность полимера„Таким образом„можно исключить операцию промазки, а следовательно, и промазочные устройства, что упро пает,аппаратурное офоомление способа, а также повышает производительность процесса склеивания.

Для каждой пары клей - полимер существуют оптимальные режимы механического воздействия инструментом.

Пример . Эксперимент проводят на установке, представляющей собой вращающийся с заданной угловой скоростью (Ю ) диск и держатель образна из полимерного материала. На поверхность диска наклеивают инструмент для механического воздействия, например наждачную бумагу, или закрепляют абразивный круг,:

Держатель образца прижимают к диску с помощью груза (P ), Скорость перемещения инструмента (V ) отттосительно поверхности полимерного образца рассчитывают по известному соотношеттттю где К вЂ” расстояние от центра диска до обраэца1.

Удельное давление прижима (- ) рассчи тываю т по формуле

М

p+ p tI = 7 где P - вес держателя и образца;

5 - плошадь контакта образца и инструмента.

В качестве наиритового клея используют клей марки 88Н.

Этот некострукционный клей широко применяют на практике для склеивания различных материалов, в том числе и полиэтилена, с обработанной поверхностью, . Для склеивания полимеров в основном используют традиционные для них клеи.

Однако применяют и другие клеи.

Предлагаемый способ испытывают при склеивании большой группы полимерных материалов: полиатилен (ПЭ), полипропи-, лен (ПП), полиизобутилен, различные марки,фтороплас тов, . поливинилхлорид пластифицированный и жесткий (ПВХ), полиуретан, каучуки бутадиенстирольный, бутадиеннитрильные, фторкаучуки и дру- гие, используя клеевые составы: наириПолиэтилен ВНВКоА HJIQTpîñrè (ПЭНП)-стеклоткань (наиритовый клей марки 88Н) 0,4 Адгеэионный (на границе клейполимер) Когеэионный (по стеклоткани) 3,7

ПЭН П вЂ” хлопчатобумажная корсажная ткань (88Н) Когеэионный (по ткаии) 0,5

То е

ПЭНП - поливинилхлоридный кожеэаменитель (ПВХ) (88Н) Адгеэиоиный (клей - ПВХ) 0,4

1,8

ПЭНП - сталь 3 (88Н) 4,0

0,4

Адгези ониый (клей — сталь) ПЭНП вЂ” сталь Х18Н10Т (88Н) 0,4

То же

3,3

Смешанный (клей, клей -алюминий) ПЭНП - алюминий (88Н) 4,4

0,4

ПЭНП - медь (фольга) (88Н) 3,1

0,6

Адгезионный (клей - медь) 5 622831 6 товые, фенолформальдегидные, эпоксид- верхности полимера 0,5-50 м/с при удель-. ные, полиуретановые, латексные и дру- ном давлении прижима 0,1-5 кгс/см*, гие. Причем склеивают как однородные, Режимы указаны для процессов, проводятак и разнородные объекты. шихся при температуре 20 С.

И таблице приведены результаты испытаний на прочность при отслаивании При склеивании образца 12 скорость о под 180 клеевых соединений, выполнен- перемешения наждачной бумаги относипых по предлагаемому и известному спо- тельно поверхности полимера составляет собам, Испытания проводят на разрывной 0,02 м/с прн давлении прижима75 кгс/см, машине ХМ-40 при скорости движения для образца 15-350 м/с и. 0,03 кгс/см

30 нижнего зажима 100 мм/мин. соответственно. Для остальных образцсе

Для склеивания изделий иэ полиэтилена используют режимы, указанные для обраэполнхлоропреновым клеем (образец 1) ца 1. производят механическое воздействие аб- Аналогичные результаты получают разивпым инструментом на систему клей - при нанесении клея с помощью дробеI 15 полимер со скоростью относительно по- струйного аццарата.

622831

О,S

0,3

0,5

0,3

0,5

0,4

0,8

0,2

То же

1,2

0,4

То же

0,2

0,7

0,4

То же

2,4

0,2

3,3

0,1

ПЭНП - стеклоткань (фенолформальдегидный клей БФ-2) ПЭНП - стеклотк.ань (наиритоиый НТ)

ПЭНП - стекложань(полиизобугиленозый

П-1 18) ПЭНП«стеклоткань (полиуретан овый

Двсмокол 400 ) ПЭНП - стекложань (апоксидный Л-4) ОЭЯП - стеклоткань (фтороплас тоапоксидный

ЛФЭ23х) ПЭНП- ПВХ (линолеум) (латексный клей

СКН4ОГП-1) ПВХ (линолеум) - ПВХ (линолеум) (СКН4ОГП-1) 0,7

ПИХ (кожезаменитель)-хлопчатобумюкная ткань (наирит НТ) Полите трафторатилен (Ф-4)-стеклоясань (888) 2,5

Ф-4 - сталь 3 (88Н) Ф 4 — сталь Х18Н10Т . (88Н) Адгевионный (клей - ПЭНП) Когезнонный; (по стеклоткани) Когезионный (по клеевому слою) Адгезионный (клей - ПЭНП) Адгезионный (клей — стеклоткань) К огезионный (по клею) Адгезионный (клей - ПВХ) Адгезя онный (клей - Ф-4)

То же

Адгезионный 0,1 (клей — Х18Н 10Т) Продолжение таблнпы

62283 1

Продолжение таблицы 3,5

0,2

0,3

2,8

0,1

1,1 Адгезионный (клей - стеклоткань).

То же

0,2

1,6

0,4

1,0

То же

0,3

0,2

0,9

0,4

1,5

4,1

К оге зионный (СКС-30) 45

2,4

Адгези онный (клей — ПУ) Когезионный (ПУ) 3 1-.

4,3

То же

То же

3,1

3,5

Ф-4 — алюминий (88Н) ф-4 - медь (88H) Ф-4 — стеклоткань (ф торопластоэпоксидный

ДФЭ23х) Ф-4 - стеклоткань (ЛФЭ36х) Ф-4 - стеклотквнь (ЛФЭЗ2х) ф-4 - стеклоткань (ЛФЭ42х) Ф-4 - стеклоткань (БФ-2) ф-4 - медь (ЛФЭ42х) r Бутадиенстирольный каучук СКС-30 — ткань (кирза) (наири т НТ) СКС-30 — кожа (наирит НТ) СКС-3 0 — п олиуре тан овое покрытие на ткани (ПУ) (наирит НТ) ПУ вЂ” ткань (кирза) (наирит НТ) (Адгезионный (клей- Ф -4) Адгезионный (клей - медь) 2, 1 Адгезионный (клей - Ф-4) Адге зи онный (кожа - клей) Смешанный (CKC-ЗО, СКС-ЗО— клей) Ад ге зи он ный (кожв — клей) Способ склеивания полимерных мате13 риалов, включающий механическое воздейЪ

11 622831 l2

Использование предлагаемого способа ствие на поверхность материала, нанесе« склеивания полимерных материалов обес- ние клея на основе полимера и соединепечивает следующие преимушества: воэ- ние склеиваемых поверхностей, о т л и— момыость получения прочного и надежного ч а ю шийся тем, что, с целью увеклеевого соединения трудносклеиваемых личения прочности . клеевого соединематериалов; воэможность прочного склеи- ния, механическое воздействие на поверхS вания полимеров клеями, ранее не при- ность полимерного материала осуществляют менявшимися для этих целей, например одновременно с нанесением клея нли послатексными клеями, для приклеивания по ле нанесения его. лиэтилена к другим материалам. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1, Авторское свидетельство СССР формула изобретения %192329,кл.СОЭ 3 3/14,1Э67.

2. Лебедев P. А. и др. Напыление сварка, скленвакиэ; Л;; Химий, 1Э73, . 82.

Составитель В. Балгин

Редактор Л. Ушакова Техред О. Андрейко -KoppeKTop Л. Небола

Заказ 4831/25 Тираж 826 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/S филиал ППП .Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4