Затвердіння клеїв - що важливо знати про способи затвердіння клеїв
Важливими факторами при затвердінні клеїв є температура та тиск. Температура затвердіння клеїв може бути від кімнатної до 315°C.
У процесі затвердіння при підвищеній температурі дуже важливо, щоб нагрівання було рівномірним по всій поверхні, що склеюється; в іншому випадку можуть виникнути локальні внутрішні напруги. Після процесу затвердіння охолоджувати клейові сполуки слід повільно.
Як нагрівальні прилади можна використовувати печі (термостати), нагрівальні преси, ІЧ-лампи, неізольовані нагрівачі та ін. До теплових способів відносяться також резисторний та індукційний нагрівання; можна також застосовувати ультрафіолетове, електронне, лазерне, плазмове та рентгенівське опромінення, обробку ультразвуком, струмами високої частоти, нагрівання за допомогою мікрохвиль. При застосуванні електронного та УФ-опромінення ефективно використовується відповідно 5 та 10 % енергії, тоді як при нагріванні в печі – лише 1 % енергії.
Затвердіння клеїв у полі струмів високої частоти забезпечує прискорення процесу. Для нагрівання використовують електричне поле напруженістю 150-500 В/см за частоти 20-27 МГц. Після обробки протягом 30-90 з підвищується температура склування і характеристики міцності в порівнянні з аналогічними характеристиками, отриманими, наприклад, після затвердіння епоксидних клеїв при кімнатній температурі протягом 24 год і подальшої обробки при 60-80 0C протягом 24-32 год. За даними рентгенографії термообробка у полі струмів високої частоти призводить до зростання ступеня впорядкованості надмолекулярної структури полімеру. Тривалість затвердіння скорочується у багато разів.
Клей ВК-9, що твердне при кімнатній температурі протягом 24 год з утворенням 82,3% нерозчиннихпродуктів, у полі струмів високої частоти отверждается протягом 106с з утворенням 96,8% нерозчинних продуктів. Для затвердіння деяких клеїв, при створенні яких використовують акрилові мономери, застосовують УФ-опромінення. Для генерування радикалів під дією УФ-опромінення в клеї вводять різні добавки, наприклад, карбонільні сполуки, органічні сполуки, що містять сірку, та ін.
Затвердіння під дією УФ-опромінення проводять за нижчих температур, ніж при термічному затвердінні. Це знімає ряд проблем, пов'язаних з термічною чутливістю деяких матеріалів, що склеюються.
Радіаційне затвердіння клеїв у порівнянні з іншими способами має ряд переваг: можливість швидкого затвердіння при кімнатній температурі під тиском; використання однокомпонентних клеїв та необмежене збільшення терміну життя неотвержденного клею; відсутність термічної напруги, що часто виникає в конструкціях при склеюванні при високих температурах; менша витрата енергії, викликана відсутністю термостатів та автоклавів; велика монолітність шару клею через відсутність затверджувачів та каталізаторів. Радіаційний затвердіння використовують для клеїв, що містять з'єднання з подвійними зв'язками.
При затвердінні клеїв можна використовувати постійне магнітне поле; при цьому в залежності від хімічної природи клею і типу поверхонь, що склеюються, міцність клейових сполук підвищується на 35-40 %, а в ряді випадків в 1,5-2,8 рази. На підвищення адгезійної міцності впливають напруженість поля та тривалість обробки.
Для ремонту стільникових конструкцій із алюмінієвих сплавів та полімерних композиційних матеріалів B.C. Віленцем розроблено переносну установку моделі УРП-2М (ОСА-ЗМ), застосування якої дозволяє забезпечитинеобхідні температуру, час та тиск при склеюванні.
Тиск склеювання. Тиск при склеюванні визначається типом використовуваного клею, розміром склеюваних поверхонь і якістю їх припасування і виконує ряд функцій:
1) фіксує відносне положення поверхонь, що склеюються; 2) покращує змочуючу здатність і, як наслідок, сприяє більш повному заповненню клеєм мікронерівностей поверхні; 3) перешкоджає виділенню летких продуктів, що утворюються в процесі затвердіння клею, і тим самим утворенню пористого, неміцного клейового шва.
Як правило, для рідинних клеїв, при затвердінні яких відбувається полімеризація компонентів, тиск потрібно незначне (тільки для фіксації поверхонь, що склеюються). Так, наприклад, при затвердінні епоксидних пастоподібних клеїв достатньо тиску 0,01 МПа. При використанні плівкових клеїв зі зниженою плинністю потрібен тиск 0,3-1,4 МПа, оскільки це підвищує плинність клею, сприяє покращенню змочування клеєм субстрату та забезпеченню необхідної міцності клейових сполук.
Для того щоб виключити можливість утворення пористого клейового шва при використанні клеїв, що твердіють з виділенням газоподібних продуктів, може знадобитися тиск до 2 МПа.
Надлишковий тиск може спричинити витікання клею та утворення «голодної» клейової сполуки.
Існує ряд клеїв, при склеюванні якими тиск не потрібний. До них відносяться липкі клеї, при використанні яких контакт і фіксація поверхонь, що склеюються здійснюються шляхом накочення роликом. Іноді в клеї спеціально вводять з'єднання, що надають їм липкість, для фіксації поверхонь навіть у вертикальному положенні. Це прийнятно тільки в тих випадках, коли відклейового з'єднання не потрібна висока міцність, наприклад при приклеюванні декоративно-оздоблювальних та теплоізоляційних матеріалів. Для створення тиску в процесі формування клейового з'єднання може бути використане різне обладнання. Найчастіше застосовують різні вантажі, струбцини, гідравлічні преси, гідравлічні та вакуумні мішки, автоклави. Треба пам'ятати, що преси можна використовувати тільки для плоских поверхонь. Склеювання при зниженому тиску може призвести до утворення пористого клейового шва. При склеюванні в автоклавах можливе спотворення форми виробу, що склеюється. Загальною вимогою до обладнання є рівномірність тиску, що передається.
Характеристики деякого обладнання, що використовується у технології склеювання, наведено нижче.
Характеристики деякого обладнання, що використовується в технології склеювання