Файл: Евзович В.Е. Влияние клеевых прослоек на качество ремонта шин.pdf

личественного содержания в клее ускорителей, в частности, ди-

фенилгуанидина и дибензотиазолилдисульфида. Наряду с этим не­ обходимо было выявить зависимость между содержанием ускорите­ лей и оптимумом вулканизации систем, дублируемых через клеевую пленку, так как этот вопрос имеет существенное значение для тех­ нологии ремонта. Для этих целей было приготовлено 7 саженапол­ ненных клеевых резиновых смесей на основе натурального каучука с содержанием ускорителей от 0,7 до 2,5 весовых частей.

юо

-iOO- 90

гро­ so

гро- е-

х60'

gr

Iw'

Р

2D-

Рис. 8. Влияние содержания ускорителей — дифенилгуанидина (ДФГ) и дибензотиазолилдисульфида (альтакса) на оптимум вулканизации модельных образцов и динамическую прочность связи

Оптимум вулканизации модельных образцов в зависимости от

содержания ускорителей в клеевой резине определялся путем со­ поставления результатов испытаний на динамическую прочность связи образцов, свулканизированных за различные отрезки времени.

Результаты испытаний на прочность связи модельных образцов, приготовленных с применением опытных клеев, представлены на рис. 8. Изменения свойств клеевой резины в зависимости от содер­ жания ускорителей показаны на рис. 9. Из полученных данных можно сделать следующие выводы.

1.Содержание ускорителей в рассматриваемых саженаполнен­ ных клеях в указанных пределах не оказывает заметного влияния на оптимум вулканизации резиновых . систем, сдублированных с применением этих клеев, несмотря на то, что оптимум вулканизации

самих клеевых резин резко изменился.

2.Динамическая прочность связи модельных образцов в точке ■оптимума вулканизации также практически не зависит от содержа­ ния ускорителей в клеевой резине. При этом характер кривых из­

19

менения динамической прочности связи в зависимости от времени вулканизации для всех случаев остается одинаковым.

Полученные результаты, очевидно, объясняются значительной диффузией вулканизирующей и ускорительной групп между гранич­

ными слоями дублируемых резин и тонкой .клеевой пленкой во вре­

Во время вулканизации ремонтируемый участок покрышки на­ гревается неравномерно, и поэтому в случае серьезного влияния состава клея на оптимум вулканизации было бы необходимо нано­ сить на различные шиноремонтные материалы и зашерохованные поверхности покрышки клеи с различным оптимумом вулканизации (содержанием ускорителей) в зависимости от кинетики нагрева того или иного места покрышки. Однако, поскольку оптимум вулка­ низации определяется в основном свойствами дублируемых мате­ риалов, то, очевидно, применяя различные починочные резины, можно обеспечить одинаковую степень вулканизации по всему ре­ монтируемому участку при использовании клея только одного со­

става, что значительно упрощает технологический процесс ремонта.

Влияние пластичности каучука и клеевой резины на прочность связи и скорость ее растворения

Известно, что размеры молекул высокополимера, на основе ко­ торого изготавливается клей, оказывают существенное влияние на прочность склеивания.

20

Адгезия полимера повышается с уменьшением (в определенных пределах) его молекулярного веса. Диффузионная теория объяс­ няет эти явления тем, что с уменьшением размеров молекулы ее подвижность и диффузионная способность возрастает, следова­ тельно, должна возрастать и адгезия [14].

С. С. Воюцкий и Б. В. Штарх на примере полиизобутиленов раз­ личного молекулярного веса показали, что скорость диффузии последних увеличивается с уменьшением степени их полимеризации,

несмотря на одинаковую энергию активации. Авторы объясняют

это тем, что концы молекул, которых больше в низкомолекулярных полимерах, диффундируют быстрее, чем серединные участки цепей [15].

Однако с уменьшением молекулярного веса понижается коге­ зионная прочность высокополимера, поэтому оптимальным являет­ ся такой средний молекулярный вес, который обеспечивает доста­ точную адгезию и высокую механическую прочность.

Пластикация натурального каучука или приготовленной из него клеевой резины уменьшает длину молекул каучука, что про­

является в снижении вязкости растворов каучука и прочности клеевой резины [16, 17]. Уменьшение длины молекул, вызываемое пластикацией каучука, повышает подвижность молекул, что способ­ ствует проникновению клея в наиболее мелкие поры склеиваемых поверхностей резины, увеличивает диффузию молекул клеевой ре­ зины в толщу соседнего слоя клеевой пленки и в результате повы­ шает прочность склеивания..

В задачу описываемой работы входило оценить влияние указан­ ного фактора в применении к рассматриваемым системам и опреде­ лить примерные режимы пластикации клеевых резин.

Для исследования этого вопроса были приготовлены наполнен­ ные. клеевые резиновые смеси из натурального каучука различной

пластичности— от 0,31 до 0,69 по Карреру. Каучук пластицировался на вальцах. Из полученных клеевых резин были приготовлены клеи концентрации 1 : 10 (9,1%). Результаты испытаний, представ­ ленные в табл. 2, полностью подтверждают высказанные выше тео­ ретические предпосылки.

Повышение прочности склеивания по мере увеличения пластич­ ности клея и клеевой резины соответствует диффузионной теории

адгезии.

Как видно из таблицы, увеличение пластичности каучука и клеевой резины сопровождалось понижением вязкости клея почти в два раза, что позволяет значительно сократить количество раство­ рителя и повысить рабочие свойства клея при распылении его сжа­ тым воздухом [3].

Изучение процесса растворения клеевой резины различной пла­ стичности показало, что пластикация клеевой резины на вальцах

наряду с повышением ее пластичности резко увеличивает скорость растворения резины в бензине. Например, пластикация клеевой ре­ зины на лабораторных вальцах в течение 30 мин. без подрезания

со средним запасом резины в зазоре снизила время ее растворения с 6,6 до 3,4 час., т. е. в 2 раза.

Дальнейшая пластикация не повышала пластичности клеевой

резины и, соответственно, скорости ее растворения.

Таблица 2

Пластичность НК по Карреру

Показатели

Результаты работы, представленные в настоящем разделе, поз­ воляют рекомендовать шиноремонтным предприятиям пластикацию клеевой резины перед ее растворением с целью повышения качества ремонта, сокращения количества растворителя и увеличения про­ изводительности участков клеемешалок.

Концентрация клея

Одно из основных требований к клеям — обеспечивать равно­ мерную тонкую пленку и проникать в мельчайшие поры склеивае­ мых поверхностей. В этих целях клей должен наноситься в идеаль­ но жидком состоянии с минимальной вязкостью. Снижение вязкости

клея улучшает также его рабочие свойства при нанесении методом распыливания сжатым воздухом [3].

Вязкость клея зависит не только от пластичности каучука и клеевой резины, а в значительно большей степени определяется кон­ центрацией раствора. Для правильного выбора оптимальной кон­ центрации того или иного клея необходимо было прежде всего опре­ делить влияние ее на прочность связи шиноремонтных материалов

с материалом покрышки и, соответственно, на качество ремонта. Для этих целей были приготовлены и испытаны 6 образцов саже­ наполненного клея концентрацией от 1:20 (4,76%) до 1:5

(16,7%).

Как показано на рис. 10, вязкость раствора начинает резко воз­

растать после увеличения концентрации саженаполненного клея более 15%. Очевидно, что до указанной концентрации рабочие свойства клея при нанесении его на склеиваемые поверхности кистью и распылением ухудшаются незначительно.

22

зование специальных веществ, снижающих вязкость растворов каучука, в частности, спирта в количестве 0,5%, Для улучшения

рабочих свойств клея, снижения количества расходуемого раствори­ теля и повышения прочности склеивания.

Глава 4. ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИИ НАНЕСЕНИЯ КЛЕЯ И ДРУГИХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА КАЧЕСТВО РЕМОНТА ШИН

Прочность склеивания зависит не только от качества клея, но и от технологии его нанесения, а также от ряда других факторов, ока­ зывающих влияние на прочность связи шиноремонтных материалов

с покрышкой. Существенное влияние на качество ремонта оказы­

вают толщина и равномерность клеевой пленки, метод нанесения

клея, условия и время сушки клея, подготовка склеиваемых поверх­ ностей перед нанесением клея.

Толщина клеевой пленки

Как показали многочисленные эксперименты по технологии склеивания, толщина клеевой пленки оказывает существенное влия­ ние как на липкость клея, так и на прочность склеивания [12]. Из­ вестно, что адгезия жидкости к твердому телу уменьшается с уве­ личением толщины слоя жидкости. Разность между энергией де­

сорбции и теплотой испарения для каждого последующего слоя приблизительно в 4 раза меньше, чем для предыдущего, лежащего над ним слоя [18].

Влияние толщины пленки на прочность склеивания, мало за­ метное при толстых пленках, быстро возрастает при исследовании предельно тонких пленок. Это подтверждено многочисленными опы-

24

тами по «слипанию» оптически полированных металлических пла­ стин с помощью жидкостей [19], по склеиванию древесины, резины и т. д. По данным Хекстра и Фрициуса, предел прочности склеен­

ной древесины на срез в зависимости от толщины клеевой прослой­

максимальная прочность (зависящая от модуля резиновой смеси) достигается при толщине клеевого слоя 5—15 мк.

По данным Н. А. Кротовой, оптимальная толщина для каучуко­ вых пленок лежит в пределах 18—20 мк, а для гуттаперчи состав­ ляет 20—25 мк. При малой толщине слоя разрушение идет по по­ верхности раздела резина — клей, а при большой толщине (более

25 мк) — по клею.

Клеевой слой или пленка в клеевом соединении обладает боль­ шей прочностью как на разрыв, так и на сдвиг по сравнению с

прочностью того же клея в массе [11].

Теорией склеивания это явление объясняется ориентацией моле­ кул, понижающей свободную энергию жидкости от слоя к слою [19]. У склеивающего вещества в отличие от смазок связь между пер­ вым и последующим слоями не менее прочна, чем у первого слоя с поверхностью. В этом случае первый слой ориентированных на поверхности молекул является в это же время слоем, от которого начинают образовываться цепи ориентированных молекул, прости­

рающихся в глубь жидкого или твердого адгезива [20].

/Аетодом сдувания было показано влияние толщины пленки на вязкость, и наличие граничных слоев с особой вязкостью, что ука­ зывает, по мнению авторов, на особую ориентированную молеку­ лярную структуру в граничных фазах и скачкообразный переход к вязкости объемной фазы, где происходит обрыв ориентации на определенном расстоянии от поверхности [21]. В зависимости от на­ правления ориентации в слоях мы имеем смазки (слоистое строе­ ние) или клеи (частокол). На расстоянии 1(Г7—10* 5 см ориентация молекул спадает весьма медленно и для ряда мономеров исчезает

ях порядка <10-5 см, обнаружили, что молекулы гуттаперчи обра­

зуют частокол на поверхности подкладки [22, 23]. Авторы делают вывод, что молекулы высокополимеров (адгезивов), так же как и молекулы мономеров с длинной цепью, ориентируются длинной осью перпендикулярно (или почти перпендикулярно) к поверхности подкладки и что частокол, по-видимому, соответствует наименьше­ му запасу энергии и обеспечивает наиболее высокую прочность пленки. При этом концы цепей никогда не лежат в одной плос­ кости [22].

25