КЛЕЙ ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ОДНОРОДНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ МЕТАЛЛА, СТЕКЛА, ПЛАСТМАСС И КЕРАМИКИ Российский патент 2017 года по МПК C09J4/02 C09J4/06 C09J161/06 C09J11/08 

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 клей высокой прочности АН-110.

Акриловый клей Анатерм-110 (ТУ 2257-238-00208947-96) выпускается ФГУП «НИИ полимеров» (г. Дзержинск, Нижегородской области) и относится к категории высокопрочных герметиков. Основой акрилового клея АН-110 является полимеризационноспособная олигомерполимерная смесь. Материал поставляется готовым к использованию в полиэтиленовых воздухопроницаемых флаконах и имеют большую жизнеспособность (до 1 года). Клей является двухкомпонентным. Компонент А (основа) - красного цвета, а компонент Б (отвердитель) - синего цвета. После смешения основы (А) и отвердителя (Б) образуется высокопрочный материал. Кинематическая вязкость материала составляет 425…1125 мм²/с, предел прочности при аксиальном сдвиге - 20…30 МПа. Акриловый клей АН-110 является универсальным и предназначен для склеивания металлов, стекла, стеклотекстолита, керамики и некоторых пластмасс на основе стирола [1].

К недостаткам клея относятся:

1. Относительно высокая цена.

2. Относительно низкие деформационно-прочностные свойства.

При создании изобретения ставилась задача получить состав клея, который позволяет повысить деформационно-прочностные свойства клеевых соединений и понизить стоимость клея.

Раскрытие изобретения

Это достигается тем, что в клей для соединения однородных изделий из металла, стекла, пластмасс и керамики, включающий акриловый клей АН-110, дополнительно вводят лак Ф-40 при следующем соотношении ингредиентов (в мас.%):

- акриловый клей АН-110 - 88…92;

- лак Ф-40 - 8…12.

Основой акрилового клея АН-110 являются полимеризационноспособная олигомерполимерная смесь. Кинематическая вязкость материала составляет 425…1125 мм²/с, предел прочности при аксиальном сдвиге - 20…30 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) смола ФКУ (фенолоформальдегидная смола на основе замещенного фенола винилацетиленовой структуры) - 8 мас.%;

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

3) ацетон технический, ГОСТ 2768-84 - 80 мас.% [2].

Для приготовления композиции в стеклянную емкость с помощью аналитических весов ВЛА-200М отбирают необходимое количество компоненты А (основа - красного цвета) клея АН-110. 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 - синего цвета) клея АН-110, тщательно перемешивают смесь деревянной палочкой и наносят композицию кистью «Пони» №4 на склеиваемые поверхности изделий в течение времени не более 5 мин. Клеевые соединения отверждают при температуре 20°С в течение 24 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 клея АН-110 (ТУ 2257-238-00208947-96) составляет 11000 руб./кг, лака Ф-40 (ТУ 6-06-246-92) - 410 руб./кг. Соответственно цена заявляемого клея составляет 9941руб./кг, что на 1059 руб. или 10% меньше цены прототипа.

Экспериментальные исследования показали, что прочность клеевых металлических соединений, выполненных заявляемым клеем, при толщине клеевого шва 0,05 мм составила 17,0 МПа (среднее значение). Это на 15% превышает прочность клеевых соединений, выполненных клеем-прототипом (14,8 МПа). Деформация соединений, выполненных заявляемым клеем, составила 6,34%, а у прототипа 4,46% (среднее значение). Увеличение составило 42%. Удельная работа разрушения характеризует стойкость материала к циклическим нагрузкам. Чем она выше, тем выше долговечность клеевых соединений [3]. У соединений, выполненных заявляемым клеем, она составила 23,4 МДж/м³, что на 51% выше, чем у прототипа (15,5 МДж/м³).

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 клей АН-110 лака Ф-40 позволяет получить технический результат, который выражается в уменьшении цены клея; 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-110, отличающийся тем, что он дополнительно содержит лак Ф-40 при следующем соотношении ингредиентов (в мас.%):

- акриловый адгезив АН-110 - 88…92;

-лак Ф-40 - 8…12.

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) клея АН-110. 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 - синего цвета) клея АН-110, тщательно перемешивали его деревянной палочкой в стеклянной емкостис компонентой А. Перед использованием, в полученную смесь добавляли компоненту Б (отвердитель - синего цвета) клея АН-110, тщательно перемешивали смесь деревянной палочкой и наносили кистью «Пони» №4 на склеиваемые поверхности в течение времени не более 5 мин.

Образцами являлись клеевые соединения внутренних колец подшипников 207 с валами. Валы изготовили из стали 45 (фиг. 1). Шероховатость посадочной поверхности Ra 0,63 [4]. 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 24 ч.

Исследования прочности проводили на разрывной машине ИР 5082-50 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 16,8…17,2 МПа. Это на 14…16% превышает прочность клеевых соединений, выполненных клеем-прототипом (14,8 МПа). Деформация соединений, выполненных заявляемым клеем, составила 6,21…6,56%, а у прототипа 4,45%. Увеличение составило 40…47%. Удельная работа разрушения клеевого шва заявляемого клея составила 23,2…23,6 МДж/м³, что на 50…52% выше, чем у прототипа (15,5 МДж/м³).

Источники информации

1. http://www.nicp.ru/.

2. http://instplast-kom.ru.

3. Курчаткин В.В. Восстановление посадок подшипников качения сельскохозяйственной техники полимерными материалами. - Дис … док. техн. наук. - М., 1989, - 407 с.

4. 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 и может быть использовано при склеивании однородных изделий из металла, стекла, пластмасс и керамики. Клей содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: акриловый адгезив АН-110 (88-92); лак Ф-40 (8-12). Обеспечивается повышение деформационно-прочностных свойств клея, а именно прочности, относительной деформации и удельной работы разрушения клеевых соединений. 2 ил.

Клей для соединения однородных изделий из металла, стекла, пластмасс и керамики, включающий акриловый клей АН-110, отличающийся тем, что он дополнительно содержит лак Ф-40 при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

акриловый клей АН-110 88-92 лак Ф-40 8-12