Практическая реализация процессов отверждения

Практическая реализация процессов отверждения связана с обеспечением необходимой температуры нагрева и давления на склеиваемые поверхности. Но во многих клеях содержатся растворители, при нагреве вызывающие вспенивание и получение пористого клеевого слоя, отличающегося низкими механическими свойствами и теплостойкостью. Для удаления основной массы растворителей каждый слой клея необходимо подвергать открытой выдержке в течение определенного времени (обычно в пределах 10 – 60 мин в зависимости от вида композиции). После этой операции можно применить давление и нагрев под отверждение.

Известны следующие способы нагрева под отверждение.

Прямой нагрев осуществляется при помощи различных печей, жидких ванн и прессов для горячего прессования. Наиболее широко используются печи, так как их легко совместить с устройствами для приложения давления. В них осуществляется медленная теплопередача конвекцией, внутрипечное пространство разогревается неравномерно (кроме печей с замкнутой циркуляцией воздуха). Применение жидкостей (воды, минеральных и кремнийорганических масел) ускоряет конвективный нагрев склеиваемых заготовок. При горячем прессовании используются электронагреватели сопротивления или водяной пар, нагревающие оснастку, в которой осуществляется соединение. Используется также и отверждение в автоклавах с использованием пара или сжатого воздуха, где заготовки нагреваются и подвергаются давлению.

Радиационное отверждение, осуществляемое под воздействием инфракрасных радиационных ламп, существенно ускоряет теплопередачу по сравнению с прямым нагревом в печах. Этот способ эффективен для выпаривания растворителей из клеевых растворов.

Внутренний разогрев клеевого шва осуществляется с использованием различных электронагревателей, в качестве которых выступают токопроводящие клеи, проводники, вводимые в шов или находящиеся рядом с ним (металлические полосы, а также войлоки, пряжи и ткани на основе углеродных волокон). В данном случае достигаются точное регулирование температуры и равномерность прогрева шва (особенно при введении токопроводящего слоя в его материал), сокращение расхода энергии и длительности отверждения. Данный способ применяется для отверждения клеев-расплавов.

Высокочастотный диэлектрический нагрев особенно эффективен при отверждении клеев на основе меламино-, резорцино- и фенолоформальдегидных, а также поливинилацетатных смол на материалах с плохой электропроводимостью (дерево, пластмассы, пластики и др.). Данный процесс основан на поглощении энергии заготовками с клеевым слоем при размещении их в переменном (частоты порядка 10 – 15 МГц) электрическом поле. При этом теплота возникает в результате колебаний молекул материала. Его можно использовать и для склеивания металлов, но при этом не допускается разнотолщинность клеевого слоя, ведущая к электрическому пробою и неоднородности отверждения. Существуют такие варианты данного процесса, как нагрев шва (электроды размещены около него), поперечный нагрев (электроды размещены со стороны поверхностей заготовок, параллельных поверхностям склеивания), нагрев блуждающими токами. Недостатком диэлектрического нагрева является трудность контроля и регулирование температуры.

Индукционный нагрев осуществляется с использованием элемента, называемого индуктором (цельный или полый токопровод) и создающего в качестве источника энергии переменное поле с вихревыми токами. Способ аналогичен по принципу диэлектрического высокочастотного нагрева и используется в основном при склеивании металлов. Скорость нагрева высока благодаря тому, что теплота генерируется в самих заготовках. Применение индукционного нагрева целесообразно при серийном и массовом производстве крупногабаритных деталей, конвективный нагрев которых будет очень долгим (1 ч и более).

Нагрев токами (500 – 1000 А) низкого напряжения (3 – 12 В) применяется при склеивании дерева. Оборудование (основной элемент – понижающий трансформатор переменного тока) для его осуществления проще и дешевле, чем для диэлектрического или индукционного нагрева. Наилучшее качество соединения в этом случае достигается при толщине клеевого слоя в пределах нескольких миллиметров. Недостаток способа – неравномерность нагрева крупногабаритных заготовок.

При активации ультразвуком нагрев идет за счет энергии, возникающей при передаче механических колебаний от ультразвукового преобразователя к клеевому шву. В зависимости от природы клея может происходить как отверждение (реактопластов), так и расплавление (термопластов). Следует отметить, что клеи с термореактивной основой маловосприимчивы к ультразвуковому воздействию. Применение данного способа улучшает механические свойства соединения, делает его однородным по структуре, а также снижает требования к склеиваемым поверхностям и объему их предварительной подготовки.

Использование давления также осуществляется различными способами в зависимости от характера производства.

Сборочные стапели, пневматические и гидравлические прессы, автоклавы используются для массового и серийного производства. Переносные зажимные приспособления (струбцины и др.), а также вакуумное оборудование характерны для опытного и штучного производства.

Пневматические и гидравлические прессы для склеивания по способу передачи давления бывают шланговые (с несколькими камерами сжатия), подушечные (со сплошной камерой давления в виде мешка) и цилиндровые. Для экономии производственной площади прессы состоят из нескольких секций, расположенных друг над другом. Принципиальные схемы таких секций для склеивания плоских изделий приведены на рис. 11.14. В них прессование осуществляется между плитами - цулагами 4 и 6. Через трубы 5 осуществляется подача пара (для нагревания) и воды (для охлаждения).

Рис. 11.14. Схема гидравлических и пневматических прессов для склеивания с передачей давления с помощью шлангов (а) и пресскамеры (б): 1, 8 – нижняя и верхняя опорные плиты; 2 – шланги и пресскамера; 3, 7 – теплоизоляция; 4, 6 – плиты – цулаги; 5 – трубы для пропуска воды или пара

В автоклаве (рис. 11.15) процесс склеивания осуществляется так. Изделие 2 размещается в подвижном кондукторе 1 с подсоединенной к его диафрагме трубой 5 для отвода воздуха. После включения вакуумного насоса диафрагма обжимает изделие внутри кондуктора. В автоклав через трубу 4 подается пар для нагрева склеиваемого изделия.

Рис. 11.15. Схема склеивания с прессованием в автоклаве: 1- кондуктор; 2 – изделие; 3 – корпус автоклава; 4 - труба для подвода пара; 5 – труба вакуумного насоса

Режим давления и нагрева выдерживается в течение необходимого времени, после чего кондуктор с изделием извлекается из автоклава.

Дата добавления: 2015-09-05