Технологія склеювання полімерів, Дефекти клейових з’єднань - Зварювання, склеювання пластмас
зварювання полімерний міцність термопласт
Технологія склеювання пластмас включає наступні операції: приготування клею, підготовку з'єднаних поверхонь, нанесення клею, відкриту витримку, приведення поверхонь, що з'єднуються в контакт, затвердіння або затвердіння клею, контроль якості клейового шва. Розрахунок будь-яких технологічних параметрів процесу склеювання нині неможливий.
Приготування клею полягає у змішуванні його окремих компонентів у співвідношення та послідовності, що визначаються рецептурою. Основне правило при змішуванні – введення затверджувача або прискорювача безпосередньо перед застосуванням клею. У ряді випадків споживач отримує вже готовий клей, тому необхідність у цій операції відпадає.
Підготовка з'єднаних поверхонь є однією з найважливіших операцій у технології склеювання. Вона полягає у підготовці їх один до одного до спеціальної обробки чи очищення. Рівні, добре підігнані поверхні матеріалів, що склеюються необхідні для отримання тонкого рівномірного по товщині клейового прошарку. Особливо ретельне припасування поверхні має бути при склеюванні клеями, в момент запресування мають як малі, так і занадто велику плинність.
Спосіб обробки поверхні залежить від типу пластмаси та природи клею. Композиційні пластики та пластмаси на основі затверділих реактопластів через склеюванням обробляють переважно механічним способом. При цьому не тільки збільшується справжня площа склеювання і на поверхні матеріалу оголюються частинки, наповнювачі, що легко склеюються, але і видаляються різні забруднення, мастила і т.д.
Перед нанесенням шару оброблені поверхні промивають розчинником (кетони, бензин) або протирають тампоном, змоченим урозчиннику і сушать при 293-238 К, протягом декількох хвилин.
Поряд із механічною обробкою для деяких типів затверділих реактопластів застосовують хімічну обробку. Наприклад, фенопласти обробляють ацетоновим розчином оксипохідних бензолу та інших ароматичних сполук.
Ефективний спосіб підвищення міцності склеювання - нанесення підшарів (грунтів) з розбавлених полімерних розчинів.
Одним із сучасних способів підготовки поверхні пластиків, зміцнених волокнистим наповнювачем, служить нанесення перед формуванням деталі на ділянки, що підлягають склеюванню, шару тканини з термопластів або скляної тканини, покритої фторопластом або кремнійорганічним полімером, та видалення цього шару безпосередньо перед нанесенням клею. Ці захисні шари, які називаються іноді «жертовними», захищають пластик на стадіях переробки, що передують склеюванню, і сприяють створенню шорсткого рельєфу поверхні.
Застосування клеїв, що адсорбують жирові та масляні забруднення, виключає з технологічного процесу операції очищення.
Обробку поверхонь термопластів також роблять механічним, хімічним, фізичним або комбінованими способами.
До фізичних методів обробки поверхонь через склеювання відносяться: електрична обробка, у тому числі найбільш ефективний її різновид - обробка. Електронно-збудженим інертним газом ультрафіолетове та радіоактивне опромінення.
Прикладений тиск (запресування) під час приведення поверхонь, що з'єднуються в контакт, забезпечує фіксування деталей, досягнення більш повного контакту між клеєм і склеюваним матеріалом і створенням клейового прошарку оптимальної товщини. Чим менше товщина клейового прошарку, тим вище міцність з'єднання прирівномірному відриві чи зрушенні.
Тиск при склеюванні створюють різними способами, що залежать від конструкції виробу, форми та розмірів шва, типу клею, серійності виробництва: за допомогою вантажу, а пневматичних або гідравлічних пресах, за допомогою вакуумного мішка, в пресах з гвинтовими або екстрентиловими затискачами, стягуючими стрічками, складальних стапелях, додатково обладнаних різними затискачами, пристроями.
Затвердіння клеїв на основі реактопластів є поряд з підготовки поверхні найважливішою операцією технології склеювання. Вибір режимів (температури, тривалості, тиску) затвердіння клею заздрості не тільки від його природи, а й від типу матеріалу, що з'єднується, та умов експлуатації виробів.
Нагрівання ділянок, що склеюються, виробляють в термошафі, контактними нагрівачами високочастотним способом або за допомогою ультразвуку.
Тиск під час затвердіння необхідно збільшити порівняно з тиском у момент запресування, якщо підвищується протитиск летючих продуктів у клейовому шві.
Затвердіння термопластичних клеїв відбувається в результаті випаровування розчинника або охолодження зони шва.
Дефекти клейових сполук
Дефекти клейових сполук виникають при недотриманні параметрів процесу склеювання та при використанні неякісного клею. До дефектів відносяться: знижена міцність, непроклеїння, пористість, велика товщина шва, розшаровування та тріщини клейового шару.
Знижена міцність сполук є наслідком поганої підготовки та очищення поверхонь деталей, наявності непроклеїв, недостатнього та нерівномірного тиску, високої в'язкості клею та надто тонкого шару клею.
Пористість може утворитися внаслідок недостатньо тривалої відкритої витримки або витримкипри надто низькій температурі, коли в клейовому шарі залишається розчинник. Пористий шов утворюється при недостатньому тиску і великих зазорах між деталями.
Потовщений шов формується при недостатньому тиску, великих зазорах, занадто великій тривалості відкритої та закритої витримки, особливо при підвищеній температурі та склеюванні клеями холодного затвердіння.
Розшарування та тріщини клейового шару є результатом дії внутрішніх напруг, що виникають переважно при занадто високих тисках. Причиною внутрішньої напруги можуть бути також усадкові явища при полімеризації клею. Невеликі внутрішні напруги утворюються в клейових композиціях на основі епоксидних смол. Це з тим, що такі клеї отверждаются практично без виділення летких компонентів, а багатьох композиціях розчинники відсутні.