Крепление клеями на основе изоцианатов

Изоцианаты ( органические соединения, содержащие функциональную группу −N=C=O ) были впервые использованы для крепления резин к металлам О. Байером в Германии. До этого они были известны как органические соединения.

В производстве массивных шин применяется в основном клей «лейконат».
Способ крепления резины к металлу при помощи клеев по сравнению с креплением через латунную или эбонитовую прослойки проще, дешевле, позволяет механизировать производство. Массивные шины с клеевым креплением резины к бандажам или ободам-ступицам более выносливы в тяжелых динамических и температурных условиях, хорошо переносят ударные нагрузки и вибрации.

Прочность крепления на границе клей—металл обусловливается химическим взаимодействием изоцианатных групп с оксидными и гидроксидными группами на поверхности металла и прочностью образующихся связей. Прочность крепления с резиной определяется взаимодействием изоцианатных групп с молекулами каучука, а также диффузией изоцианата в слой каучука с дальнейшей полимеризацией в нем.
Хорошая адгезия достигается при тщательной очистке поверхности металла.
На прочность крепления оказывают влияние такие факторы, как толщина клеевой пленки, температура и продолжительность сушки, влажность воздуха, давление при формовании и вулканизации. Разбавление клея дихлорэтаном в отношении 1: 1 или 1: 3 не снижает прочности крепления, но дает возможность получить более равномерную и тонкую пленку.

Изоцианаты являются реакционноспособными веществами, поэтому пленка лейконата, нанесенная на поверхность металла, изменяет свои адгезионные свойства под действием кислорода воздуха, влаги, света. Особенно влияет на адгезионную способность изоцианатов влага.

Изоцианатные клеи неустойчивы. Основная причина этого - влажность, из-за которой изоцианат разлагается, поэтому в помещениях, где идут работы с изоцианатами, влажность не должна превышать 60 - 70%, а клеи должны использоваться в течение короткого времени. Однако практикой установлено, что при правильном обращении эти клеи можно хранить годами.

При работе с изоцианатами могут применятся только такие растворители, которые не содержат групп NH2 и OH, т.к. иначе изоцианат вступит в реакцию. Пригодные растворители: дихлорэтан, бензол, хлорбензол, толуол, ксилол. Непригодные: спирт, ацетон, бензин.

Изоцианаты и применяемые для изоцианатных клеев растворители ТОКСИЧНЫ. Поэтому при работе с ними должны быть соблюдены все соответствующие правила охраны труда.

Н-р, Посредством полиизоцианатов Десмодура R резины хорошо крепятся к сталям, чугуну, алюминию и его сплавам, бронзам, латуни. Плохо крепятся к меди, магнию и его сплавам.

Прочность крепления резины к металлам посредством Десмодура R при испытаниях на отрыв составляет около 50 кг/см2. При применении твёрдых резиновых смесей этот показатель возрастает.

крепление Десмодуром R не чувствительно к действию паров серной кислоты, воздействию которой подвергаются, например, резинометаллические детали на подводных лодках. Данный факт позволил этому клею широко распространиться во время Второй Мировой Войны.

Большое значение при креплении изоцианатными клеями имеет то, как тщательно подготавливалась поверхность металла:

- обезжиривание поверхности металла растворителем, водой, паром.

- пескоструйная обработка.

- промывка растворителем (бензином или бензолом).

- сушка.

Клей наносят на металл кистью, распылением или маканием. Достаточно нанести один тонкий слой клея. Резиновый клей или резину можно накладывать сразу после высыхани я изоцианатного клея (т.е. через 30-40 минут). Однако плёнка клея под действием воздуха, влаги и света может потерять свои свойства, поэтому металлическую арматуру, покрытую клеем необходимо сразу же обернуть бумагой или целлофаном. При длительном хранении покрытой клеем арматуры прочность крепления к ней резины резко падает, поэтому вулканизацию резино-металлической детали рекомендуется проводить не позднее, чем через 6-8 часов после нанесения клея на металл.

Вулканизацию проводят в формах под давлением (в прессе) или в вулканизационных котлах в среде горячего воздуха.

Достоинства метода: чрезвычайная стойкость крепления к действиям масел, жидкого топлива, растворителей. Стойкость к воздействию холодной и горячей воды, кислот, щелочей. Крепление превосходит по теплостойкости крепления, сделанные посредством ХК и ГХК, синтетических смол, уступая только креплению посредством латунирования.
Для крепления резины к металлам применяют также клеевые композиции на основе изоцианатов.

Крепление посредством клеев на основе синтетических смол.

Определённые фенольные, эпоксидные и некоторые другие смолы обладают хорошей адгезией и к резинам, и к металлам. Особенно применимы эти смолы для крепления резин на основе полярных каучуков: неопренов, бутадиен-нитрильных (СКН, Пербутан).

При применении одной синтетической смолы образуется хрупкая плёнка клея, поэтому, чтобы получить эластичную плёнку, применяют композиции из каучука и синтетической смолы.

Существует множество запотентованных клеев и методов крепления резины к металлам, основанных на различных синтетических смолах. Пример: смола Дюрез - термореактивная фенолформальдегидная смола, растворимая в спиртах и кетонах. Используется для крепления к металлам резин из бутадиеннитрильных каучуков горячим креплением, хотя так же используется для крепления вулканизованной резины к металлу при нагреве.

Слой такого клея наносят на чистую поверхность металла, плёнку высушивают, после чего на неё накладывают резиновую смесь и деталь отправляют на вулканизацию.