【doc】 钢骨架表面的抛丸处理及涂胶工艺研究

【doc】 钢骨架表面的抛丸处理及涂胶工艺研究 钢骨架表面的抛丸处理及涂胶工艺研究 688橡胶工业2004年第51卷 钢骨架表面的抛丸处理及涂胶工艺研究 伍华东,廖洪军 (广州市时代橡塑实业有限公司,广东广州510812) 摘要:以NR一钢粘合为例,探讨钢骨架表面的抛丸处理及涂胶工艺.结果表明,根据骨架结构选择适合的骨架脱 脂方式和脱脂剂(CardobondV351M);骨架抛丸处理时间控制在6,15min范围内,抛丸处理后雨天停放时间不宜超 过2h,晴天停放时间不宜超过4h;骨架表面涂底胶一面胶2层或底胶一底胶一面胶3层胶粘剂,可制得粘合性能满足要 求的NR一钢骨架制品. 关键词:金属骨架;表面处理;抛丸处理;胶粘剂;NR 中图分类号:TQ330.389;TQ332文献标识码:B文章编 890X(2004)11-0688—03 号:1000— 由于金属与橡胶,尤其是非极性橡胶的表面 浸润性和自由能相差很大而难于粘合牢固,因此 金属骨架橡胶制品在受到扭转力,剪切力和压力 等反复作用时橡胶一金属粘合部位常常出现橡胶 滑移甚至撕裂现象,致使橡胶制品报废或使用性 能大大降低,故橡胶与金属的粘合在橡胶制品行 业备受关注?-3]. 对金属骨架表面进行处理以提高其浸润性和 自由能是改善橡胶与金属粘合性能的重要手段. 橡胶制品金属骨架的表面处理方法大致可以分为 机械法和化学法两大类.抛丸(喷砂)法是最常用 的机械法之一,其特点是:?能有效清除金属表 面的污垢和氧化膜;?工艺简单;?生产效率高; ?橡胶一金属粘合性能好.该法一般包括脱脂,干 燥,抛丸(喷砂),除尘四步.本工作以NR一钢粘合 为例,探讨钢骨架表面的抛丸处理和涂胶工艺. l实验 1.1主要原材料 菌状骨架(45钢),尺寸为40mm×10 mm,按ASTMD4291998制作.钢丸(A3 钢),粒径为0.6,1mm,HRC硬度为46,50 度,青岛百利达钢丸有限公司产品.脱脂剂Car— dobondV351M,上海凯密特尔化学品有限公司 作者简介:伍华东(1977-),男,广东高州人,广州市时代橡塑 实业有限公司工程师,学士,从事减震橡胶制品的研制. 产品.底胶开姆洛克205和面胶开姆洛克220,上 海洛德化学有限公司产品. 1.2NR胶料配方 NR(3烟胶片)100,氧化锌5,硬脂酸 1,高耐磨炭黑40,硫黄2.2,促进剂DM 0.6,促进剂CZ0.7,促进剂TMTD0.2,防老 剂A1,防老剂D1,古马隆树脂1.5. 1.3主要仪器与设备 6GN一5R型覆带式抛丸机(喷丸速度为174 kg?min),青岛机械铸造总厂产品;WE-600型 液压式万能试验机,上海申克试验机有限公司产 品;SEM515型扫描电镜(SEM),荷兰菲利浦公司 产品;BC100A型磁性测厚仪,上海现代环境工程 技术有限公司产品. 1.4骨架表面处理工艺 脱脂一干燥一抛丸一校正,除尘一涂底胶一 干燥一涂面胶一干燥一包装. 1.5性能测试 NR一钢粘合性能按照ASTMD4291998 测试. 2结果与讨论 2.1抛丸处理 2.1-l脱脂和干燥 在加工,贮存过程中金属骨架表面往往会被 涂覆一层厚厚的油脂,为保证橡胶一金属的粘合性 能,必须对金属骨架进行脱脂处理.一般来说,结 构简单的骨架采用旋转喷射式脱脂机(配合脱脂 第l1期伍华东等.钢骨架表面的抛丸处理及涂胶工艺研究689 液)即可有效脱除油脂,而结构复杂,存在脱脂死 角的金属骨架则须采用超声波脱脂机(配合脱脂 液)才能充分脱除油脂. 脱脂液由脱脂剂加水配制而成,其中脱脂剂 分子必须同时含有亲水性和憎水性较强的基团, 以利于脱脂剂插入金属一油脂结合层,将油脂从金 属表面分离出来.脱脂剂的pH值为13以上和 温度为70~80?时脱脂效果较好.脱脂液的pH 值由脱脂剂的含量调节.同时,脱脂液也必须是性 能稳定的缓冲液,以保证在连续脱脂过程中能不断 地分离出OH离子,达到稳定的脱脂效果. 本研究骨架采用超声波脱脂机脱脂,脱脂剂 选用CardobondV351M,该脱脂剂脱脂效果好, 但碱性很强.容易腐蚀设备,使用时要特别注意设 备的保护. 骨架脱脂后用大量清水(最好是高压水)冲 洗,以彻底洗去其表面残余的油脂和脱脂剂.确 认骨架脱脂干净(按ASTMF22—65--1998标准 检测)后将其自然干燥. 2.1.2抛丸和除尘 抛丸是通过钢丸喷射将金属骨架表面的锈除 去,但并不是抛丸时间越长,锈除得越干净,对粘 合越有利.原因是抛丸时间过长,骨架表面会产 生金属一金属破坏,即出现裂纹.抛丸时间对钢骨 架表面形态的影响见表1和图1,4(抛丸时骨架 表l抛丸时间对钢骨架表面特征的影响 时间/min表面特征 表面有块状锈迹 表面无锈,粗糙度均匀 表面无锈,粗糙度均匀 表面坑洼不平,有明显裂纹 图l抛丸3rain的钢骨架表面SEM照片 图2抛丸6rain的钢骨架表面SEM照片 图3抛丸15rain的钢骨架表面SEM照片 图4抛丸25rain的钢骨架表面SEM照片 不重叠地铺满抛丸机履带). 从表1和图1,4可以看出,抛丸时间对钢骨 架表面形态有极大影响;抛丸3min,骨架表面仍 有块状锈迹;抛丸6和15min,骨架表面无锈迹, 粗糙度均匀;抛丸25min,骨架表面有明显裂纹. 因此,钢骨架适合的抛丸时间一般为6,15min. 若抛丸处理后骨架表面还有一定量的锈迹,应再 进行60,100S的抛丸处理.对于表面锈蚀特别 690橡胶工业2004年第51卷 严重的骨架,抛丸前应先进行化学除锈处理. 抛丸后的金属骨架应尽快进行校正,除尘(金 属尘,金属屑),涂胶处理.大型金属骨架一般采 用抽风机除尘,形状不规则金属骨架多采用吸尘 机除尘.本研究骨架采用抽风机除尘. 抛丸后停放时间对钢骨架表面形态的影响见 表2.从表2可以看出,钢骨架抛丸处理后雨天 表2抛丸后停放时间对金骨架表面形态的影响 停放时间i”—百——云.表面形态 停放时间超过2h,晴天停放时间超过4h,其表 面又被锈蚀,因此钢骨架抛丸处理后雨天停放时 间不宜超过2h,晴天停放时间不宜超过4h. 2.2涂胶工艺 金属骨架一般采用喷涂法或刷涂法涂胶.喷 涂法适用于大型金属骨架,其溶剂挥发性较强,操 作难度较高.本研究采用刷涂法涂胶.不同粘合 体系和不同层数面胶的NR一钢粘合性能见表3和 4.从表3可以看出,对于粘合性能要求不高的橡 胶制品,粘合体系可采用底胶一面胶双涂层体系; 对于粘合性能要求较高的橡胶制品,粘合体系则 须采用底胶一底胶一面胶三涂层体系.在三涂层体 系中,第1层底胶的浓度应较小,目的是清除和包 容骨架表面未除净的金属尘,同时湿润骨架表面; 第1层底胶涂刷完毕后,应立即涂刷第2层底胶, 以提高底胶与骨架的粘合性能.涂刷完底胶的骨 表3不同粘合体系的NR-钢粘合性能 注:三涂层体系的第1层底胶稀释(稀释剂为工业丙酮)6倍(按质量 计).硫化条件为150?×20min. 表4面胶涂层不同的NR-钢粘合性能 注:底胶l层,厚度均为10m.硫化条件为150C×2O min. 架放人干燥箱中或原地静置干燥后涂刷面胶.要 注意的是,底胶必须彻底干燥后才能涂面胶,否则 与金属粘合性较差的面胶会融人底胶,渗透至金 属一底胶结合处,造成橡胶一金属粘合不牢. 从表4可以看出,涂2层面胶有利于提高 NR一钢粘合强度,原因是2层面胶的胶层厚度均 匀性更好. 3结论 NR制品钢骨架表面抛丸处理及涂胶工艺要 点是: (1)根据结构,骨架可选择旋转喷射式脱脂机 或超声波脱脂机并配合脱脂效果好的脱脂剂 CardobondV351M脱脂; (2)骨架抛丸处理时间控制在6,15min范 围内,抛丸处理后雨天停放时间不宜超过2h,晴 天停放时间不宜超过4h; (3)粘合性能要求不高的橡胶制品采用双涂 层粘合体系,即骨架材料表面涂底胶一面胶2层胶 粘剂,粘合性能要求较高的橡胶制品采用三涂层 粘合体系,即骨架材料表面涂底胶一底胶一面胶或 面胶一面胶一底胶3层胶粘剂. 参考文献: [1]黄良平,唐先贺.金属表面处理工艺对橡胶与金属粘合性能 的影响[J].特种橡胶制品,2003,24(1):34—37. E2]尹仪成.橡胶与金属粘合概述EJ].中国胶粘剂,1999,8(1): 38—41. E3]ChemetallGmBh.被粘物与橡胶粘合前的表面预处理EJ].黄 元昌译.橡胶工业,2001,48(6):364—367. 收稿日期:2004—06—16