17.2. Склеивание

17.2. Склеивание
Это метод неразъемного соединения разнородных или однородных ПО виду поли* черного материала заготовок в изделие. Достоинства клеевых соединений: полное со¬хранение структуры, физических и декоративных свойств соединяемых деталей в зоне шва; возможность регулирования площади шва и таким образом получение вы¬сокопрочных соединений при сравнительно невысокой прочности самого клея; МММ потребление в процессе образования клеевого шва внешней тепловой или иного вида энергии или ее полное исключение; возможность веления операций склеивания в экст¬ремальных условиях, например под водой; возможность придания клеевым соединени¬ям НОВЫХ СВОЙСТВ за счет особых качеств клеевого материала (электринроводность, теп¬лопроводность, акустические свойства, барьерные свойства и пр.); применимость клея как в крупносерийном, так и в мелкосерийном производстве.
Эти и другие (не перечисленные) достоинства клеев являются причиной непре¬рывного и быстрого роста интереса к их производству и использованию. Известно, что. например, в автомобильной промышленности в период с 1978 ПО 1987 г. количе¬ство клея, расходуемого на производство одного автомобиля, возросло с 9-11 до 22-25 кг. В современных автомобилях доля клея составляет до 1,2% массы. Широко известны примеры применения клеев в самолетостроении, скоростном судостроении и в других областях.
Создание клеев стало самостоятельной и весьма сложной отраслью технологии пластмасс.
Взаимодействием клеевого слоя с подложкой, химическими и физическими про¬цессами в клеевых соединениях занимается новая отрасль полимерной науки — адге¬зии л огня.
Получение клеев, их индивидуальные СВОЙСТВО и технология находятся вне тема¬тики ДВШЮЙ книги. Для зашггересошпшого читателя в конце главы приводится пере¬чень литературы но этим проблемам.
В производстве изделий из пластмасс склеиванием необходимо учитывать следующее.
Качество получаемых соединений определяется:
— правильностью выбора клея:
— тщательностью подготовки склеиваемых поверхностей;
— точностью выполнения технологических условий склеивания, зависящих от свойств выбранного клея;
— тщательным контролем качества выполняемых операции.

НЗак 411

Перечисленные условия, ни сути, являются технологической последовательно* егью процесса склеивания. Необходима отчетливо понимать, что несоблюдение хотя бы одного из перечисленных условий может вместо полож1ггедьного эффекта при вести к отрицательному результату, перекрывающему достоинства клеев.
Выбор клея. Существует великое разнообразие предлагаемых промышленностью клеевых материалов, свидетельствующее, в частности, что универсальных клеев не бывает. Есть клен, в большей нлн меньшей степени специализированные для конкретного производства. Например, обувной клей для конвейерного производства спортивной обуви из пластифицированного ПВХ н синтетической ткани определен¬ного состава, с использованием инфракрасных нагревателей, является специальным. Бытовой клей, пригодный для несложного разнообразного бытового применения -скрепления бумаги, кожи, дерева и пр. -- называют универсальным, хотя он и не обес¬печивает максимальной прочности соединений при всех видах его использования.
При выборе промышленного клея прежде всего учитывается природа соединяе¬мых материалов, называемых также подложкой, влияющая на полярность, реакцион¬ную способности структуру, текстуру и растворимость поверхностей клеевого шва.
Конструктивные, технологические, экономические и другие условия являются хотя и важными, но вторичными.
Как правило, при склеивании пластмасс рекомендуется использовать клен, близ¬кие но химической природе к соединяемым материалам. В этом случае свойства кле¬евого слон и ПОДЛОЖКИ будут различаться мало, условия формирования клеевого шва будут близки к условиям формирования соединяемых изделий н это, в свою очередь, будет способствовать монолитности соединения,
По физическому состоянию к моменту использования, то есть по морфологиче¬скому признаку, клен подразделяются на: клен-растворы; клен-расплавы; лаковые клеи; клен порошковые и клеи пленочные.
В производстве изделий из пластмасс с использованием иеразьемных клеевых соединений применяются [данным образом клеевые составы в виде растворов или расплавов. Последнее определение довольно условно, скорее оно свидетельствует об отсутствии в таком составе растворителя. Так или иначе, перечисленные разновидно¬сти клеев представляют собой жидкости различной вязкости от легкотекуч их до близких к пастам.
Для склеивания термопластов в самом общем случае рекомендуются текучие клен, приведенные в табл. 17.4.
Таблица 17.4
Клен для соединения термопластов
Термопласты Клеи*
Легко склеиваемые
Полнпкрнллтм 1,2.3.4,5
Полиииинлхлорид ненллетпфиипронанпып 3, (5. 7.8, 9. 10. 11
Патнстнрол исополнжрыстирола 1.3.5.7.8, 10. 11.12
Ниш карбонат 1.8,11.13

Окончание табл. 17.4
Тсриен1дасты Клен*
УСЛОВНО ЛСТКО ГКЛГНПЛСМЫС
Пап шип и-1 хлорид пластифицированный 1.3,14.15. 16.17
Пи к '.н л li и р. '| I.I.I.I: 1.3. 6. 11. 18
Полиамиды 1.3.4.10. 19
Нентаиласт 1,3.8.20
Полис||емнлсноксид 1.11
][олисул1.фон 1.11, 13,23
Трудно склеиваемые
Политисы 1.3,7,15,21,22
Полипропилен 1.2.3.11,15
Фюроплагты 1.6.10.11.13.23
Пмматяи 1.8,13.20

* 1 — ::ti in4"-|.iFiuli'J!l. 2 — JIKlKCiaiBl-IHt.ilIJMИДИUflI .1 - M(i.in\.-KipiipijllIL1UKIIIUIi: 4 — ||к'11(1Л1>ПЫ11.
5 - :и■..iI.Iкi'11- i;nиuii; 6 — поЛ1Пкр|идгаын; 7 - iiaiiiBiiiiiuiaiieTniiiHii;8 - полиэфирный; 9 - игрхлор-■ и.' i и. .;.r 10 - ШТрИЛЬИЫЛ; II — «ОКСИДНЫЙ 12 — НО-ШсуЛьфиДНЫЙ; 13 - фсжеюКЛуЧуШВЫЙ: 14 — iiaiii:»|uipH№i|iiaiiaTiiMM: 15 — патнизониан.пиый: 16 - на основе сополимер;! м никл ацетата и И1111илх.1<1|1нла: 17 — на основе сополимера ни пил плен хлорида н акрило нитрила; 18 — на основе нена¬сыщенных iii■ in H]I:I]3>IH; 1'.' мпii.:i|iiiiiiiiii,iMii,ihi>iii; L'O — иноксидно-иолисулы^идный; 21 — iiawiionc каучука ii наоцилната; 22 — наоснонс сополимера эгилена и нннплпнетата; 23 - к|х>мпнйоргапичсскип.
8251
Для счелеиинпня изделий иэтерМОреективных пластиков, в том числе на КОЛ! позицион¬ных армщюнапных пластмасс (стекло-,угле-, гибридные пластики на олигомерном пропи¬тывающем составе) рекомендуется исполыювать клеи, перечисленные н табл. 17.5.
Соединяемые ПМ Клеи

Клеи для отвержденпых реактопластов
Подготовка поверхности к склеиванию состоит прежде всего в удалении загряз¬нений и следов масел, жира и любых других веществ, ухудшающих адгезионное взаи¬модействие. Поскольку в поверхностном слое изделий из пластмасс могут формиро¬ваться внутренние напряжения, мнкротрещнны и другие дефекты, то в ряде случаен рекомендуется зачистка и активация поверхностей деталей н зоне клеевого шва. Основной способ подготовки поверхностей из реактопластов — механическая обра¬ботка (наждачной бумагой, пес костру иная, шлифование) с последующим обезжири¬ванием. Большое значение имеет операция так называемой «подгонки поверхностей* в целях их плотного соприкосновения. Подготовка необходима при использовании клеев-расплавов, образующих в клеевом шве пленку микронной толщины. Наличие неплотностей в соединяемой поверхности может привести к разрыву клеевого шва.
Использование клеев-занолнптслен (клей без растворителей) не требует тщатель¬ной подготовки поверхностей.
Более СЛОЖНОЙ является подготовка поверхностей изделий из термопластов, которая также может производиться механическим, физическим или химическим способом. Не-иолярные пластики (ПЭ, ПП и др.) перед склеиванием подвергаются специальной обра¬ботке для создания на поверхности изделий полярных групп. В отдельных случаях ИСПОЛЬЗуюТ сильные окислители, применяют метод поглаживания пламенем горелки до появления глянца, обрабатывают поверхность сканирующим коронным разрядом.
Обработку наждачной бумагой используют для жестких термопластов (ПММА, ПВХ-вииипласт, ПС, ПК), но чтобы не ухудшать декоративных свойств изделий, «нрошкуреные* поверхности обрабатывают растворителем и проводят термообра¬ботку при Т= 7р.
При химической обработке по одному из рецептов поверхность ПЭВП и ПЭНП обезжиривают ацетоном, затем обрабатывают it течение 30 мин при 60 "С составом из Юм.ч.бихромата калия, 90 м. ч. серной КИСЛОТЫ и40м.Ч. воды, затем обильно промы¬вают водой и сушат. Поверхность ПП после обезжиривания ацетоном подвергают травлению хромовой кислотой при 70 'С в течение 15 мин с последующей обильной промывкой и сушкой при 75 "С (2-5 мин).
Поверхности изделий из ПВХ очищают 2-3-кратной обработкой трихлорэтнле¬ном, для изделий из ПС. УПС, АБС используют изопроииловый пли метиловый спирт.
Сравнительно новые рецепты химической подготовки поверхностен изделий из термопластов приведены в табл. 17.6.
Таблица 17.6
Способы химической подготовки к склеиванию поверхностей изделий из термопластов
Режим обработки
Термопласт Состав ванны темпера- продолжи- Примечания
тура. *С тсльность, с
Фторопласт--1 Натрии — 23 г. 20 600 Перед обработкой по-
Нафталин — 12Н г, верхносп. иромыидет-
Тетрагидрофуран — I л ся аистовом, а носче
обработки — нзонра-пнлевовым спиртом и водой
Приготовление клея. Эту операцию лучше доверить специализированным пред¬приятиям, поскольку составы современных клеев многокомпонентны и их смешение требует специализированного оборудования и технологии.
И тем не менее о некоторых операциях приготовления клеев необходимо знать. Дело в том. что промышленность производит клеи одноупаконочные — готовые к непо¬средственному употреблению, и двухупаковочные — поставляемые в виде двух соста¬вов, которые перед использованием необходимо смешать. Как правило, это терморсак-тнпные клен, требующие обезатслыюго использования отпердителей. В рецептуре такого клея указывается соотношение олнгамер-отверднтель. Например, для широко распространенного двухупаковочного клея на основе энокендианоной смолы ЭД-20 н отвердителя НЭПА (нолиэгиленнолнамина) рекомендуется соотношение 10 :1.
Жизнеспособность жидких клеев после смешения исчисляется в лучшем случае часами, поэтому их приготовление должно происходить быстро, в количествах, определяемых производственной необходимостью. Не допускается при смешива¬нии компонентов образование в нем пузырьков воздуха, которые будут снижать прочность клеевого шва.
Нанесение жидких клеев осуществляется кистью, шпателем или иным способом. Выбор способа нанесения определяется размерами и конфигурацией клеевых швов, масштабами и технологическими особенностями производства изделия.
Жидкие одноупаконочные клеи, поставляемые в тубах, наносят непосредственно на склеиваемые участки с применением наконечников.
В крупноссрииных пгюнзводствах (нанесение клея па бумагу, тскспить, стеклоткань и пр.) нс1кх1ьзуются iciee-iKviHiuiiiK', каково-ракельные, ватковс>-гютапрннтныс маши¬ны, применяется воздушное распыление, нанесение в .электростатическом поле.
Сборка клеевого соединения пластмассовых деталей выполняется но технологии, oiT редел я ем ой свойствами ИСПОЛЬЗуеыого клея. Вместе с тем продолжают действо¬вать п общие рекомендации:
— толщина клеевой пленки не должна превышать 0,1 мм;
— слой жидкого клея выдерживают при температуре нанесения определенное время, как правило, до «отлина»;
— для сборки клеевых конструкций рекомендуется ислолыншать технологиче¬ские приспособления, способствуют не ПЛОТНОСТИ И равномерности прижатия соединяемых поверхностей;
давление на клеевой шов должно быть равномерным;
— клеи, не требующие нагревания, выдерживаются по их паспортизованной тех¬нологии.
При производстве изделии склеиванием необходимо тщательное соблюдение тре¬бований техники безопасности и экологической чистоты процессов.
Техника безопасности. Синтетические клеи обычно содержат токсичные вещест¬ва и поэтому окалывают вредное воздействие при вдыхании и попадании на кожу. I По¬тому на участках склеивания предусматриваются различные санитарно-гигиенические мероприятия:
1) местная приточно-вытяжная вентиляция в помещениях нанесения клея, сбор¬ки, запрессовки изделий и нагревания;
2) взвешивание компонентов клеев и их смешивание производится в вытяжных шкафах- а для больших количеств клея — в смесителях, снабженных местной венти¬ляцией;
3) работающий с клеем должен быть в спецодежде в виде комбинезона из плотной ткани, фартука из прорезиненной ткани нлн полимерных пленок, головного убора и очков для предохранения глаз от брызг.
Закончив работу, работник должен смыть клей с рук и перчаток растворителем и теплой водой с мылом, после чего принять горячий душ.
Такие сотрудники подвергаются ежемесячному медицинскому освидетелытвов;!-нню и при обнаружении кожных заболеваний временно нлн постояшю (по заключению врача) переводятся на другой участок работ, не связанный с синтетическими клеями.
Ниже приведены предельно допустимые концентрации некоторых токсичных га¬зов и паров (в МГ/М3) в рабочих помещениях:

Аммиак 20 Ксилол 50
А питав 20» Спирт этиловый 1000
Нсвзнл 300 Толуол 50
Певзол 20 Фенол в
Гексамстилеилиамнн 1 Формальдегид 1
Гексамсписнднизощшкат 0.05 Фурфурол 10
Дихлорэтан 10

При работе с циапакрнлатньши клеями требуется особенно тщательное соблюде¬ние правил техники безопасности (очки, перчатки, респиратор, соблюдение правил гигиены).