КЛЕЙ ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ОДНОРОДНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ МЕТАЛЛА, СТЕКЛА, ПЛАСТМАСС И КЕРАМИКИ Российский патент 2011 года по МПК C09J11/00 C09J4/02 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области машиностроения и ремонта техники, в частности к склеиванию изделий из металла, стекла, пластмасс и керамики в узлах машин.

Уровень техники

Известен клей для соединения однородных изделий из металла, стекла, пластмасс и керамики - акриловый адгезив АН-105.

Акриловый адгезив Анатерм-105 (ТУ 2257-445-00208947-2005) выпускается ФГУП «НИИ полимеров» (г.Дзержинск, Нижегородской области) и относится к категории высокопрочных герметиков. Основой акрилового адгезива АН-105 являются полимеризационно-способные соединения акрилового ряда - диметакриловые эфиры полиалкиленгликолей. В состав входят также ингибирующие и инициирующие системы, обеспечивающие длительное хранение герметика и быстрое отверждение в изделиях, загустители, модификаторы, красители и другие добавки [1, 2]. Материал поставляется готовым к использованию в полиэтиленовых воздухопроницаемых флаконах и имеет большую жизнеспособность (до 1 года). Адгезив является двухкомпонентным герметиком. Компонент А (основа) - красного цвета, а компонент Б (отвердитель) - зеленого цвета. После смешения основы (А) и отвердителя (Б) образуется высокопрочный материал. Вязкость материала составляет 2000…2500 МПа*с, предел прочности при отрыве - 30…35 МПа. Акриловый адгезив АН-105 является универсальным и предназначен для склеивания металла, стекла, многослойного стекла, керамики и пластмасс [3].

К недостаткам клея относятся:

1) относительно высокая цена;

2) относительно низкие деформационно-прочностные свойства.

Раскрытие изобретения

Заявлен клей для соединения однородных изделий из металла, стекла, пластмасс и керамики, включающий акриловый адгезив АН-105, отличающийся тем, что он дополнительно содержит лак Ф-40, при следующем соотношении ингредиентов (в % по массе):

- акриловый адгезив АН-105 - 85…88;

- лак Ф-40 - 12…15.

Основой акрилового адгезива АН-105 являются полимеризационно-способные соединения акрилового ряда - диметакриловые эфиры полиалкиленгликолей. В состав входят также ингибирующие и инициирующие системы, обеспечивающие длительное хранение герметика и быстрое отверждение в изделиях, загустители, модификаторы, красители и другие добавки. Вязкость материала составляет 2000…2500 МПа*с, предел прочности при отрыве - 30…35 МПа.

Лак Ф-40 (ТУ 6-06-246-92) представляет собой раствор композиции каучука и модифицированной фенольной смолы в органическом растворителе. Лак Ф-40 - прозрачная жидкость коричневого цвета без механических включений, характеризующаяся по следующим показателям:

- массовая доля сухого остатка - 20%;

- прочность связи со сталью при сдвиге при 20°С не менее - 5,0 МПа.

Состав лака Ф-40:

1) модифицированная фенольная смола - 8 мас.%;

2) каучук синтетический бутадиен-нитрильный марки СКН-40С - 12 мас.%;

3) ацетон технический, ГОСТ 2768-84 - 80 мас.% [4].

Для приготовления композиции в стеклянную емкость с помощью аналитических весов ВЛА-200М отбирают необходимое количество компоненты А (основа - красного цвета) адгезива АН-105. Затем с помощью весов ВЛА-200М отбирают необходимое количество лака Ф-40 и тщательно перемешивают его деревянной палочкой в стеклянной емкости с компонентой А. Перед использованием в полученную смесь добавляют компоненту Б (отвердитель - зеленого цвета) адгезива АН-105, тщательно перемешивают смесь деревянной палочкой и наносят композицию кистью «Пони» №4 на склеиваемые поверхности изделий в течение времени не более 0,1 ч. Клеевые соединения отверждают при температуре 20°С в течение 1 ч.

Существенным отличительным признаком от прототипа является то, что клей дополнительно содержит лак Ф-40.

Таким образом, заявленное техническое решение имеет существенные отличительные признаки от прототипа и соответствует, тем самым, критериям изобретения.

Цена акрилового адгезива АН-105 (ТУ 2257-445-00208947-2005) составляет 8500 руб./кг, лака Ф-40 (ТУ 6-06-246-92) - 410 руб./кг. Соответственно, цена заявляемого клея составляет 7287 руб./кг, что на 1213 руб. или 14% меньше цены прототипа.

Экспериментальные исследования показали, что прочность клеевых металлических соединений, выполненных заявляемым клеем, при толщине клеевого шва 0,05 мм составила 17,1 МПа (среднее значение). Это на 36% превышает прочность клеевых соединений, выполненных клеем-прототипом (12,6 МПа). Деформация соединений, выполненных заявляемым клеем, составила 26%, а у прототипа 14% (среднее значение). Увеличение составило 86%. Повышение деформационно-прочностных свойств клеевых соединений, выполненных заявляемой композицией, по сравнению с прототипом обусловлено тем, что ингредиентом композиции является эластомер - лак Ф-40, который содержит каучук СКН-40С и смолу ФКУ. Увеличение деформационно-прочностных свойств композиции повышает ее стойкость к ударным и циклическим нагрузкам, и соответственно, долговечность клеевых соединений.

Реализация отличительных существенных признаков от прототипа, а именно введение дополнительно в акриловый адгезив АН-105 лака Ф-40, позволяет получить технический результат, который выражается в: 1) уменьшении цены клея; 2) повышении деформационно-прочностных свойств клеевых соединений, выполненных заявляемым клеем.

Краткое описание чертежей

Фиг.1. Валы-образцы для клеевых соединений с подшипником 207.

Фиг.2. Центрирующее приспособление для сборки деталей клеевого соединения.

Осуществление изобретения

Заявлен клей для соединения однородных изделий из металла, стекла, пластмасс и керамики, включающий акриловый адгезив АН-105, отличающийся тем, что он дополнительно содержит лак Ф-40, при следующем соотношении ингредиентов (в % по массе):

- акриловый адгезив АН-105 - 85…88;

- лак Ф-40 - 12…15.

Для приготовления композиции в стеклянную емкость с помощью аналитических весов ВЛА-200М с точностью измерения 2*10^-4 г отбирали необходимое количество компоненты А (основа - красного цвета) адгезива АН-105. Затем с помощью весов ВЛА-200М отбирали необходимое количество лака Ф-40 и тщательно перемешивали его деревянной палочкой в стеклянной емкости с компонентой А. Перед использованием в полученную смесь добавляли компоненту Б (отвердитель - зеленого цвета) адгезива АН-105, тщательно перемешивали смесь деревянной палочкой и наносили кистью «Пони» №4 на склеиваемые поверхности в течение времени не более 0,1 ч.

Образцами являлись клеевые соединения внутренних колец подшипников 207 с валами. Валы изготовили из стали 45 (фиг.1). Шероховатость посадочной поверхности R_a 0,63 [5]. Диаметральный зазор в соединении до склеивания обеспечивали шлифованием валов. Для обеспечения соосности деталей клеевого соединения использовали специально разработанные и изготовленные центрирующие приспособления (фиг.2). Клеевые соединения отверждали при температуре 20°С в течение 1 ч.

Исследования прочности проводили на разрывной машине ИР 5047-50 с одновременной записью диаграммы «нагрузка-деформация». Скорость нагружения при испытаниях была постоянной и составляла 5 мм/мин.

Экспериментальные исследования показали, что прочность клеевых соединений, выполненных заявляемым клеем, при толщине клеевого шва 0,05 мм составила 16,9…17,3 МПа. Это на 34…37% превышает прочность клеевых соединений, выполненных клеем-прототипом (12,6 МПа). Деформация соединений, выполненных заявляемым клеем, составила 25…27%, а у прототипа 14%. Увеличение составило 79…92%.

Литература

1. Составы анаэробные уплотняющие (герметики) [Текст]: Клеи акриловые. Каталог. - Черкассы, 1988. - 22 с.

2. http://www.nicp.ru/

3. Щетинин, М.В. Восстановление неподвижных соединений подшипников качения сельскохозяйственной техники адгезивом Анатерм-105 [Текст]: дис.… канд. техн. наук / Щетинин М.В. - Мичуринск, 2008. - 146 с.

4. http://instplast-kom.ru

5. Спицын, Н.А. Подшипники качения [Текст]: Справочное пособие / Спицын Н.А., Сприщевский А.И.; - М.: Машгиз, 1961, - 828 с.

Изобретение относится к области машиностроения и ремонта техники. Клей содержит акриловый адгезив Анатерм-105 и дополнительно содержит лак Ф-40 на основе модифицированной фенолформальдегидной смолы и каучука. Клей получают смешиванием адгезива и лака и добавлением отвердителя для адгезива перед использованием клея. Изобретение позволяет повысить деформационно-прочностные свойства клеевых соединений и снизить стоимость клея. 2 ил.

Клей для соединения однородных изделий из металла, стекла, пластмасс и керамики, включающий акриловый адгезив АН-105, отличающийся тем, что он дополнительно содержит лак Ф-40 при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
акриловый адгезив АН-105 85-88
лак Ф-40 12-15