Противопенные свойства масел. 9 страница

фициента отражения в каждом диапазоне длин волн чувствительно-

сти человеческого глаза с последующим вычислением трехцветных

визуальных характеристик путем суммирования характеристик чув-

ствительности. Трехцветная колориметрия теоретически имеет пре-

имущества, особенно для флуоресцентных материалов.

Трехцветная колориметрия.

Трехцветный колориметр имеет три основных части:

1) источник освещения, обычно лампа, работающая от источни-

ка строго фиксируемого напряжения;

2) набор трех комбинаций фильтров, используемых для регу-

лирования распределения энергии падающего или, лучше, отра-

женного света;

3) фотоэлектрический детектор, преобразующий интенсивность

отраженного света в электрический сигнал.

Общее требование заключается в том, чтобы произведение от-

раженной энергии источника света, пропускная способность фильт-

ров и чувствительность детектора соответствовали бы диапазону чув-

ствительности человеческого глаза. Абсолютного соответствия дос-

тичь невозможно, но в лучших образцах колориметров достигается

необходимый уровень точности.

Измерения, проведенные на трехцветном колориметре, обычно

относительны, прибор калибруется по цветным стеклянному или ке-

рамическому стандартам. Наибольшее применение трехцветные ко-

лориметры нашли для экспресс-анализа поверхностей, близких по

цвету. Как и для всех современных систем цифровой записи, необхо-

димо помнить, что точность результатов в большей степени зависит

от вводимого сигнала, чем от компьютерной обработки, если спек-

тральная чувствительность системы лампа – фильтр – фотодетек-

тор неточна, то и результат обработки сигнала, скорее всего, будет

ошибочен, несмотря на точность вычислений и количество замеров.

Спектрофотометрия.

Для точных измерений цвета в абсолютных величинах можно ис-

пользовать спектрофотометр, т. е. измерять отражение для каждой из

длин волн по очереди и затем вычислять трехцветные значения. Пре-

имущества метода перед трехцветной колориметрией заключаются в

том, что полученной информации достаточно для вычисления цветовых

величин при любом источнике света. К недостаткам метода относятся

дороговизна высококачественных спектрофотометров и длительность

измерений. Как для колориметров, так и для спектрофотометров для

всех видов вычислений, связанных с определением цвета, можно при-

менять встроенные и приставные компьютеры.

В спектрофотометре свет обычно расщепляется в спектр с по-

мощью призмы или дифракционной решетки, и каждая из полос со-

ответствующих длин волн отбирается по очереди для измерений.

Разработаны приборы, в которых узкие полосы отбираются путем ин-

терференционных фильтров. Если необходимо изучать флуоресцент-

ные материалы, образец должен освещаться полным спектром, а от-

раженный свет разлагаться для анализа. Спектральное разрешение

прибора зависит от узости полос спектра, принятых для измерения.

Для большинства работ с автомобильными красками ширина по-

лосы в 10 нм даст чаще всего достаточное разрешение. Теоретически

спектрофотометр способен прямо сравнивать отраженный и падающий

свет, но его обычно калибруют по матовому цветному стеклянному

стандарту, предварительно откалиброванному в международно зареги-

стрированной лаборатории. Должна быть сделана проверка оптическо-

го нуля путем измерений с черной ловушкой света, так как пыль и дру-

гие помехи могут привести к неправильным показаниям.

9.2.14. Условия освещения и наблюдения

Для всех типов цветоизмеряюшего оборудования полученные

результаты и их корреляция с визуальными определениями зависят от

углов освещения и наблюдения. Эта зависимость в максимальной

степени важна для черных глянцевых образцов. Колориметрия лаков

и красок описывается в международном стандарте ISO 7724, который

воспроизводится в британском стандарте BS 3900; в нем предусмат-

ривается шесть разновидностей условий освещения и наблюдения.

Многие цветоизмерительные приборы сейчас включают сфери-

ческие светильники для освещения или наблюдения. Сфера внутри

покрыта матовой белой краской, которая должна иметь однородную

отражательную способность во всем видимом спектре (обычным

пигментом для верхнего покрытия является чистый сульфат бария).

Имеются специальные гнезда для образцов, которые должны зани-

мать небольшую часть общей площади поверхности, поскольку иначе

вторичные отражения от образца могут увеличить насыщенность

цвета внутри сферы. При тщательной разработке геометрии сферы и

применении светоулавливающих конусов можно добиться устране-

ния компонентов зеркального отражения и измерять только диффуз-

ное отражение.

9.3. Клеи и герметики

Число элементов конструкции автомобиля, собираемых с помо-

щью клеевых соединений, неуклонно растет. Склеивание является

одним из широко применяемых способов получения неразъемных со-

единений, аналогичных сварочному или заклепочному соединениям.

Наиболее крупными потребителями клеевых материалов являются

деревообрабатывающая, легкая промышленность, машиностроение,

авиационная, автомобильная, судостроение и др.

В нашей стране применение клеев и герметиков в автомобиль-

ной промышленности резко увеличилось с открытием производства

автомобилей на Волжском автомобильном заводе. Специально для

автомобилей ВАЗ было разработано более 15 марок клеев и около 10

марок герметиков.

Клеевые соединения имеют ряд преимуществ по сравнению с рас-

пространенными заклепочными, сварными и болтовыми соединениями.

В ряде случаев это единственный, практически приемлемый способ со-

единения неметаллических материалов между собой и с металлами.

9.3.1. Преимущества клеевого соединения

Основные достоинства соединений на основе синтетических клеев:

более равномерно распределены напряжения, исключены отвер-

стия под болты и заклепки, ослабляющие скрепляемые элементы;

высокая атмосферостойкость, т.е. способность противостоять

коррозии и гниению;

способность соединять самые разнообразные материалы, тонкие

и толстые, которые при применении других методов, таких как свар-

ка, заклепки или резьбовые соединения, разрушаются из-за высокой

концентрации напряжений;

создание готовых изделий без выступающих частей типа закле-

пок, болтов, гаек и других крепежных элементов, с гладкой поверх-

ностью и точными размерами;

прочность клееной конструкции во многих случаях выше, а

стоимость ниже, чем той же конструкции, выполненной традицион-

ными методами;

сплошность и непрерывность соединения позволяет полностью

использовать прочность элементов конструкции;

равномерное распределение напряжений по всей площади

склеивания позволяет применять ажурные конструкции и использо-

вать более легкие и менее прочные материалы.

Основной недостаток большинства клеев заключается в их низ-

кой теплостойкости. В настоящее время разработан ряд клеев на ос-

нове органических, элементорганических и неорганических полиме-

ров, которые могут работать при температурах выше 1000°С, но

большинство из них не дает достаточно эластичной клеевой пленки,

что ограничивает возможность их применения.

9.3.2. Общие принципы выбора и применения

клеящего материала

Современные клеи в большинстве случаев представляют собой

композиции на основе полимерных материалов.

Выбор клея для соединения материалов в изделии определяется

многими условиями. Универсального клея, способного склеивать лю-

бые поверхности, нет. Однако сегодня имеется множество самых раз-

нообразных по свойствам клеев, из которых можно выбрать наиболее

пригодный. Для правильного выбора клея необходимо иметь четкое

представление о свойствах и химической природе клеев, склеиваемых

материалов и условиях работы клеевого соединения.

Выбор клея можно рекомендовать проводить в следующем порядке:

Определить интервал температур, при которых эксплуатируется

клеевое соединение;

определить характер и величину напряжения, которое должно

выдержать клеевое соединение при эксплуатации;

выбрать прочность, близкую к прочности склеиваемых материалов;

разработать тот технологический процесс, который можно обес-

печить при выполнении конкретного клеевого соединения.

9.3.3. Классификация, свойства и назначение

В настоящее время клеев и герметиков для автомобильной про-

мышленности выпускается очень много. Разобраться в рекомендаци-

ях по их применению очень сложно еще и потому, что понятие "клей"

или "герметик" может скрываться под словами "мастика", "компози-

ция", "состав", "компаунд" и т. д. Все эти материалы представляют

собой составы, одновременно обладающие и клеевыми, и герметизи-

рующими свойствами. Если преобладают клеевые свойства, их назы-

вают клеями, если герметизирующие свойства – герметиками, однако

значительная их часть одновременно обладает ярко выраженными

как клеящими, так и герметизирующими свойствами, поэтому пра-

вильнее было бы называть их клеями-герметиками.

Классификация клеев и герметиков построена на том, к какому

классу полимеров, термореактивным или термопластичным, отно-

сится основной компонент смеси. Поскольку в большинстве случаев

только этим определяется область их применения.

Термореактивные смеси обычно являются основой конструкци-

онных клеев и самовулканизующихся герметиков.

Термопласты и термоэластопласты применяют в клеевых сме-

сях для склеивания неметаллических материалов, а смеси на основе

каучуков в качестве невулканизирующихся герметиков.

9.3.4. Клеи и герметики на основе термореактивных полимеров

Клеи на основе модифицированных фенолформальдегидных

смол широко используют для изготовления клеевых смесей сочетания

фенолформальдегидных смол и поливинилового спирта, отличаются

высокими прочностными характеристиками, хорошей водо-, масло- и

бензостойкостью. Фенолполивинилацетатные клеи широко применя-

ют для склеивания металлов и пластмасс. В настоящее время они вы-

тесняются в автомобильной промышленности клеями, не содержа-

щими растворителей, эпоксидными и полиуретановыми. Однако клеи

на основе растворов фенолформальдегидных смол широко применя-

ют для наклеивания тормозных накладок. На основе фенолформаль-

дегидных смол изготавливают и герметики для промазки разъемов

корпусных деталей.

Клей БФ-2 и БФ-4 применяется для склеивания металлов, ме-

таллов с пластмассовыми и теплоизоляционными материалами. Клей

БФ-6 применяется для склеивания тканей, тканей с металлами, ков-

ров и других эластичных материалов.

Клеи ВС-10Т применяют для склеивания металлов и неметалли-

ческих термостойких материалов, тормозных накладок.

Клей БФТ-52 применяют для склеивания тормозных накладок с

колодками и одновременной антикоррозионной защитой колодок.

Клеи на основе эпоксидных смол. Эти клеи отверждаются как

при обычных, так и при повышенных температурах, образуя мате-

риалы с хорошими физико-механическими характеристиками и высо-

кой адгезией к металлам и многим неметаллическим материалам.

Эпоксидные клеи обладают хорошей водо-, масло- и бензостойко-

стью. Эпоксидные композиции холодного отверждения получили

наиболее широкое распространение при ремонте автомобилей. Эпок-

сидные композиции на основе смол ЭД-16 или ЭД-20 с наполнителя-

ми, типа алюминиевый порошок, алюминиевая пудра, цемент, моло-

тая слюда, чугунный порошок, графит, железный порошок и газовая

сажа различаются номером состава и насчитывают более 20 видов

клея. Композиции на основе эпоксидных смол применяют для ремон-

та повреждений многих деталей, в том числе блока и головки цилин-

дров, таких как трещины различной длины, пробоины, восстановле-

ние посадочных мест под вкладыши коренных подшипников, корро-

зии по контуру отверстий рубашки охлаждения и т. д.

При производстве автомобилей широкое применение находят

эпоксидные клеи горячего отверждения:

УП-5-207 применяют для соединения внутренней и наружной

панелей двери и проклейки зафланцовок капота и багажника;

УП-5-142-1 применяют для изготовления приспособлений для глубо-

кой вытяжки металла, небольших фрезерных шаблонов, форм для

ударного загиба кромок. Клеи УП-5-207 и пленочные клеи ВК-31 и

ВК-36, БЭН-50Д применяют для склеивания твердосплавных пла-

стин с корпусами режущих инструментов вместо пайки. В производ-

стве освоен ряд клеесборных металлорежущих инструментов, таких

как зенкеры, метчики, протяжки, резьбовые и червячные фрезы.

Полиуретановые клеи. Обладают хорошей адгезией к большин-

ству материалов и применяются для склеивания как при комнатной

температуре, так и при нагревании. С помощью полиуретановых кле-

ев склеивают металлы и неметаллические материалы. Отвержденные

композиции характеризуются стойкостью к нефтепродуктам и резким

перепадам температуры и ударопрочностью. Используют в автомо-

бильной промышленности в ограниченном количестве из-за трудно-

стей, связанных с применением двухкомпонентных композиций.

Клеи: Вилад 11К-1 применяют для склеивания пластмасс, дерева,

стекла и др.; Вилад 13-2М – для склеивания и герметизации оптиче-

ских элементов фар; ГИПК 24-11 – для изготовления компактных

фильтров для очистки топлива; СТЫК КАН – для внутренней герме-

тизации сварных швов кузовов и кабин автомобилей.

Композиции на основе полиэфирных смол. Используют при ре-

монте автомобилей для заделки трещин, пробоев и других дефектов.

В состав композиций входят: кварцевая мука, молотая слюда, белая

сажа, металлические порошки, стеклянные волокна и другие мине-

ральные наполнители.

В частности, полиэфирная шпатлевка ПЭ-0089 используется для

выравнивания вмятин и неровностей кузова. Шпатлевку готовят

смешиванием композиции с отвердителем – пастообразным бензоил-

пероксидом в соотношении 100: 2. Жизнеспособность приготовлен-

ной к употреблению шпатлевки 5–10 мин, а через 30–50 мин обрабо-

танное место можно шлифовать.

9.3.5. Клеи и герметики на основе термопластичных полимеров

Клеи и герметики на основе полимеров и сополимеров поливи-

нилхлоридов. Поливинилхлорид (ПХВ) плохо растворяется в органи-

ческих растворителях, поэтому как клеящий материал находит при-

менение в продуктах, называемых пластизолями. Пластизоли – это

дисперсия пастообразующего порошкообразного ПХВ в пластифика-

торе. В состав клеев и герметиков кроме ПХВ и пластификатора вхо-

дят стабилизаторы, наполнители, пигменты, адгезионные добавки, а в

некоторые композиции и эпоксидная смола. Применяют при сборке

воздушных и масляных фильтров, герметизации сварных швов, анти-

коррозионной и противошумной защите днища, склеивании стальных

деталей кузова автомобилей “ Жигули ” и “ Волга ”, рассеивателей из

силикатного стекла с рефлекторами оптических элементов фар и т. д.

Клеи и герметики на основе производных акриловой кислоты.

Наибольшее применение в качестве компонентов клеевых компози-

ций на основе акриловых производных нашли полимеры эфиров ак-

риловой (СН2 = СНСООН), метакриловой (СН2 = С(СН3)СООН) ки-

слоты и эфиры á-цианакриловой кислоты (циан – СN).

Акрилатные клеи применялись для приклеивания в автомобилях

ВАЗ первых моделей замка форточки передней двери, а в автомоби-

лях ВАЗ-2108 и ВАЗ-2109 зеркала заднего вида к лобовому стеклу, а

в автомобилях ВАЗ-2110 нашло применение прямое вклеивание сте-

кол в кузов автомобиля. Отверждение происходит под воздействием

ультрафиолетовых лучей за 30–40 с.

В автомобильной промышленности растет интерес к клеям и гер-

метикам анаэробного (при отсутствии свободного кислорода) отвер-

ждения. Эти клеи представляют собой жидкости, способные длитель-

ное время храниться на воздухе в таре, стенки которой пропускают

воздух и быстро полимеризоваться при температуре окружающей сре-

ды в замкнутом пространстве (клеевом шве), будь то зазор резьбового

соединения, цилиндрического или плоского разъема. Отвержденный

клеевой шов обладает высокой вибро-, масло- и бензостойкостью.

Анаэробные клеи и герметики эффективно стопорят против от-

винчивания и одновременно надежно герметизируют различные

резьбовые соединения двигателя, коробки передач и других агрегатов

автомобиля. Кроме того, анаэробные материалы применяют для фик-

сации цилиндрических деталей, таких как подшипники, зубчатые ко-

леса и др. В этом случае можно заменить прессовую посадку на сво-

бодную. Анаэробные герметики могут применяться для уплотнения

фланцевых разъемов корпусных деталей вместо твердых прокладок

(жидкие прокладки) и для вакуумной герметизации отливок, имею-

щих большую или сквозную пористость.

Высокой клеящей способностью обладают клеи на основе моно-

мерных эфиров цианакриловой кислоты. Применяют для склеивания ме-

таллов, стекла, дерева, резины пластмасс и других неметаллических ма-

териалов. Это однокомпонентные клеи холодного отверждения, не тре-

бующие при склеивании применения давления, и отверждаются в тече-

ние короткого промежутка времени за счет следов влаги, присутствую-

щих на склеиваемой поверхности и в окружающей среде.

Клеи и герметики на основе каучуков (резиновые клеи) широко при-

меняют для наклеивания отделочных и других материалов интерьера, шу-

мопоглощающих панелей, резиновых уплотнителей к металлам и др. В

большинстве своем это клеи на основе хлоропренового каучука. Это обу-

словлено высокой адгезией этих каучуков ко многим материалам.

Большое распространение получили самоклеящиеся молдинги

(не требующие отверстий) с липким слоем из клеев на основе акри-

латных каучуков.

Находят применение в автомобильной промышленности само-

вулканизирующиеся герметики на основе полисилоксанов – жидкие

прокладки. Эти материалы могут заменить в автомобиле все твердые

прокладки для неподвижных соединений, кроме прокладки под го-

ловку блока цилиндров. Однако с помощью этого герметика можно

восстанавливать герметизирующую способность старых прокладок

головки блока цилиндров даже при их местных повреждениях, так

как в вулканизированном состоянии этот герметик сохраняет высокие

механические свойства в интервале температур от – 60 до 250°С.

Термочувствительный клей используют для внутренней отделки

кузова. Клей наносят в нужных местах на поверхность металла и высу-

шивают, обивочный материал приваривают по сухому слою клея нагре-

ванием. Термочувствительный клей применяют для отделки не только

плоских, но и объемных крупногабаритных цельноформованных пане-

лей обивки потолка и других объемных частей внутреннего интерьера.

Полиуретановые клеи на водной основе так же, как и термочув-

ствительные клеи, применяют для отделки облицовочными материа-

лами цельноформованной обивки потолка автомобиля и других объ-

емных элементов. Склеивание производится запрессовкой в штампе.

Подытоживая все вышесказанное, можно предположить, что

применение клеев и герметиков будет возрастать. В ближайшем бу-

дущем значительно увеличится применение анаэронобных и силико-

новых герметиков. Увеличится применение клеев на водной основе и

полиуретановых клеев без растворителей. Относительно высокая

стоимость клеев и герметиков будет компенсироваться упрощением и

удешевлением технологии поточного производства.

9.4. Резиновые материалы

Современные легковые автомобили на 5 %, а грузовые – на 10 %

по массе состоят из резины или композиций, в которых основой явля-

ется резина. Число деталей из резины или ее композиций составляет

более 500 наименований, среди них трубки, ремни, шланги, сальники,

детали пневматической подвески, ограничители ее хода, чехлы эле-

ментов подвески, коврики, прокладочные, уплотнительные и изоля-

ционные материалы, при этом важнейшим видом резиновых изделий

являются автомобильные шины. На их производство расходуется бо-

лее 65 % всего вырабатываемого каучука. Такое широкое применение

резиновые изделия получили из-за того, что обладают рядом уни-

кальных, присущих только им свойств. Они допускают значитель-

ную, многократную деформацию, не разрушаясь, при этом остаются

упругими и эластичными, имеют высокую прочность (при разрыве до

4·107 Н/м2), водостойкость, низкую газопроницаемость, малую элек-

тропроводность, устойчивость к действию многих агрессивных сред,

относительную легкость и невысокую стоимость.

Использование в конструкции автомобиля резиновых деталей

позволило значительно улучшить его эксплуатационные качества и, в

первую очередь, снизить ударные нагрузки, вибрацию, внешний и

внутренний шум, повысить скорость, одним словом, значительно

улучшить комфортабельность конструкции автомобиля.

В состав резины входят: каучук (от 5 до 98 %), мягчители, на-

полнители, вулканизирующие агенты, ускорители вулканизации,

противостарители и вещества, повышающие морозостойкость. Обыч-

но резиновая смесь содержит более десятка различных компонентов,

каждый их которых придает ей вполне конкретные технологические

и потребительские свойства. Многообразие эксплуатационных требо-

ваний, предъявляемых к резиновым изделиям автомобиля, обеспечи-

вается в основном выбором типа каучука. Для их производства при-

меняют более 20 основных типов каучуков.

Основным компонентом резины является каучук натуральный

(НК) и синтетический (СК) (каучук – на языке южноамериканских индей-

цев тупи: кау – дерево и учу – плакать).

Каучук натуральный получают из млечного сока (латекса) кау-

чуконосных деревьев, растений, главным образом из бразильской ге-

веи. Кроме гевеи, к каучуконосным растениям относится фикус, кок-

сагыз, тау-сагыз и многие другие. В химическом отношении НК

представляет полимер непредельного углеводорода диолефина изо-

прена. Молекула изопрена имеет эмпирическую формулу С5Н8 и

структуру " а ", при полимеризации молекула изопрена перестраивает-

ся и имеет вид " б ".

а)

H H H

C C C C

б)

CH3

H

C

H

(

CH2 CH

C

CH2)n

H H H

Молекула полимера имеет несколько тысяч звеньев изопрена и пред-

ставляет собой очень длинные, изогнутые, скрученные нити линей-

ной структуры, элементы которой одинаково построены и регулярно

расположены по всей длине. Группа молекул представляет собой пе-

репутанные клубки, концы которых сближены (рис. 9.2).

1 2

При растяжении каучука его молекулы

распрямляются, а при снятии нагрузки под

действием внутренних сил возвращаются в

исходное положение. Наличие двойных свя-

зей в молекуле НК обусловливает его спо-

собность реагировать с водородом, галогена-

цесс называется вулканизацией 1, в результате

чего каучук превращается в резину.

ми, серой, кислородом воздуха и другими

веществами. Взаимодействие с кислородом

может происходить даже при комнатной

температуре, что приводит к его старению.

Рис. 9.2. Схема клубков 1 и Взаимодействие каучука с серой происходит

2 группы молекул каучука; при высокой температуре (130 – 140°С), про-

3 – фрагмент клубка груп-

пы молекул

В процессе вулканизации между длинными перепутанными ни-

тями каучука с помощью серы в местах двойных связей возникают

1 Процесс вулканизации был открыт в США в 1839 году Ч. Гудьиром. В 1898 году в

США основана резинотехническая монополия "ГУДЬИР ТАЙРЭНД РАББЕР". В Ве-