Типовые операции технологического процесса склеивания деталей.

1. Предварительная подготовка склеиваемых поверхностей

Проведение предварительной подготовки поверхностей является необходимым условием для достижения наилучших результатов склейки. Прочность склейки в значительной степени определяется адгезией между соединяемыми поверхностями и клеем. Очень важно понимать, что клеевые соединения обретают тем большую прочность, чем полнее и тщательнее проводится предварительная очистка поверхностей (рис. 3).

Адгезия улучшается, если:

удаляются нежелательные поверхностные пленки путем обезжиривания или механической очисткой
создаются новые активные поверхности путем нанесения праймеров
изменяется активность поверхности путем протравки металла, коронирующей обработки, плазменной обработки и т.д.

Рис. 3, слева: Загрязнения на склеиваемых поверхностях снижают адгезию.

Обезжиривание склеиваемых поверхностей

Для достижения наилучшего результата необходимо полностью удалить масло, смазку, пыль и другие остатки грязи с поверхности, подлежащей склейке. Для этого подходят растворители, которые испаряются без остатков. Основные растворители и их очистительные свойства приведены в таблице.

Щелочные и кислотные водные системы почти всегда содержат ингибиторы коррозии. Если они остаются на очищенных склеиваемых поверхностях, это может привести к снижению адгезии или замедлению процесса полимеризации клея. Перед использованием таких очистителей необходимо предварительно провести испытание. В каждом случае все поверхности должны быть полностью промыты и высушены.

Растворитель	Очищающая способность	Воспламеня-емость или горючесть
Гидрокарбоны (типа Изопарафина)	Хор.	Да
Кетоны (типа Ацетона)	Хор.	Да
Спирты (типа Изопропанола)	Средн.	Да
Водн. основа	Хор.	Нет

Если используются специальные обезжиривающие ванны для больших производственных линий, желательно провести предварительную очистку сильно загрязненных поверхностей, с тем, чтобы не загрязнять ванны. Часто используются испаряющиеся очистители. В этом случае раствор нагревается до точки кипения и испаряется. Достигая контакта с холодными поверхностями, очиститель конденсируется на них. Образуемая жидкость удаляет частицы грязи и смазки. Обезжиривание производится внутри герметично закрытых механизмов с использованием обезжиривающих растворов.

В большинстве случаев, достаточно предварительной обработки поверхностей быстродействующими очистителями. Они удаляют масло, смазки, остатки грязи, подготавливая тем самым поверхности для склеивания. При очистке растворителями в дополнение к химическому обезжириванию хорошие результаты удаления грязи с поверхности дает механическая обработка (протирочные ткани, щетки).

3. Механическая предварительная обработка

Загрязненные металлические поверхности часто покрыты окислами, которые не удаляются обезжириванием. В таких случаях необходима предварительная механическая обработка, типа пескоструйной обработки, шлифовки или очистки проволочной щеткой.

Пескоструйная обработка является хорошим способом для очистки больших поверхностей. Шероховатость поверхности, достигнутая таким способом, дает очень хорошие результаты для склейки, если используется не очень грубый песок. Шлифовка также дает хорошую шероховатость поверхности. В этом случае очень важно использовать соответствующее зерно шероховатости (например, 300-600 для алюминия, 100 - для стали). После пескоструйной обработки, также как и после шлифовки или обработки щеткой, детали должны быть обезжирены с целью удаления всех остатков обработки. Сильно загрязненные детали необходимо также обезжиривать перед механической обработкой с тем, чтобы используемый песок или абразив не оставляли после себя на поверхности твердые частицы. На практике, методы предварительной механической обработки очень просты и общедоступны для обеспечения адекватной прочности склеивания.

Если необходимо склеить пластмассовые или резиновые детали, загрязнения, такие как поверхностные пленки, плесневые отложения и вулканизационные пленки, также должны быть предварительно удалены. Для обработки пластмасс эффективны абразивы из чугунных шариков или окиси алюминия. Резиновые поверхности могут быть очищены растворителями или шлифовкой.

Протравка

Для протравки поверхностей используются относительно агрессивные химикаты. В зависимости от поверхности используются сильные кислоты или щелочи. Протравка приводит к изменению структуры поверхности, т.к. добавляются реактивные группы и образуются полости, которые обеспечивают места для механической фиксации клея. Результаты такой обработки варьируются в зависимости от типа поверхностей. Промышленное применение метода протравки ограничено из-за своей дороговизны.

Праймеры

Праймеры, как правило, содержат растворимые реактивные химические соединения. Праймер наносится кисточкой или распыляется на поверхность материала. Оставшиеся после обработки частицы растворителя можно нейтрализовать. В зависимости от типа праймера поверхность может быть немедленно готова для склеивания, как в случае полиолефиновых праймеров для цианоакрилатов. Поверхностные праймеры улучшают склеиваемость поверхности, действуя как химический мостик между поверхностью и клеем. Обычно, реагирующая составляющая в праймере многофункциональна с одним набором реактивных групп, вступающих в реакцию с поверхностью и дополнительными группами, которые имеют высокое сродство с клеем.

Рекомендации по подготовке поверхности к склеиванию для различных материалов

Материал	Методы обработки
	Обезжиривание	Механическая обработка	Травление	Праймеры (зависит от клея)	Коронирующий разряд	Плазма низкого давления
Металлы	xxx	xxx	x	x		x
Стекло	xxx	x	x	x	x	x
Керамика	xxx		x	x	x	x
Пластмассы	xxx	xxx	x	x	xxx	xxx
Резина	xxx	x		x	x	x
Дерево	x	xxx		x		x

xxx = предпочтительный метод
x = альтернативный метод или дополнительный метод

Испытание на смачиваемость

Подготовленность поверхности для склейки можно определить методом отталкивания воды. Несколько капель чистой воды наносится на очищенную поверхность. На недостаточно очищенной поверхности сферическая форма капли сохраняется, следовательно, поверхность надлежит очистить еще раз. Если вода растекается по обработанной поверхности, значит склеиваемая поверхность достаточно чистая.

Данный способ не применим для анодированных алюминиевых и магниевых поверхностей.

Преимущество метода испытания на водоотталкивание состоит в его легкодоступности.

Однако, этот метод бывает не всегда приемлем из-за жесткости воды, что приводит к разному поверхностному напряжению. В некоторых случаях даже дистиллированная вода не может дать надежных результатов в испытании на водоотталкивание. Следовательно, в особых случаях рекомендуются использовать поверхностно напряженные жидкости, поверхностное напряжение которых известно. Необходимо учесть, что испытание на водоотталкивание дает возможность проверить только подготовленность поверхности, но не саму возможность склейки.

Рис. 4: Подготовка поверхности может быть проверена методом " отталкивания воды"
или тестовыми поверхностно активными жидкостями

Активаторы

В дополнение к клеям также имеются активаторы. Для некоторых клеев (например, модифицированные акрилы) необходимы активаторы, инициирующие отверждение. Что касается других клеев (например, анаэробные), активатор является дополнительным средством улучшения и ускорения полимеризации. В отличие от праймеров активаторы обычно улучшают не адгезию, а когезию клеев, гарантируя надлежащее отверждение.

Основа	Типичное применение
Углеводород/Спирт/Диметоксиметан	Идеально для очистки металла, керамики, стекла, большинства пластмасс - быстрое испарение
Углеводород/d-Лимонен	Идеально для всех материалов, также пластмасс, удаляет минеральные и синтетические масла, включая силиконовые масла

1 234