САМОКЛЕЯЩИЙСЯ МАТЕРИАЛ
SELF-ADHESIVE MATERIAL

Предлагаемое изобретение относится к области самоклеящихся материалов на основе металлической фольги в качестве подложки и клеевой композиции с постоянной липкостью, предназначенных для ремонта и эксплуатации при температурах от -60 до +80°C в авиа-, автомобиле-, судостроении и других областях техники.
Известен клей для липких лент, включающий изопренстирольный блоксополимер и термоэластопласт с концевыми эластичными блоками, агент липкости, мягчитель, стабилизатор и органический растворитель, наносимый на подложку из целлофановой пленки (авт. св. СССР №526647).
Недостатком известной клеевой композиции является низкая адгезионная прочность.
Известен самоклеящийся материал, включающий подложку с нанесенной по крайней мере на одну ее поверхность клеевой композицией, включающей полиизопрен-полистирольный блоксополимер с мол. м. 90-250 тыс. и содержанием стирола 10-24%, полиизопрен-полистирольный блоксополимер с мол. м. 60-110 тыс. и содержанием стирола 25-50%, агент липкости, пластификатор и стабилизатор, при этом в качестве подложки он содержит бумагу, ткань, пластиковую пленку, полиуретановую или полистирольную пену, металлическую фольгу или ленту. Клеевая композиция может быть использована в виде расплава или в виде раствора в органическом растворителе (патент США №5358783).
Недостатком известного самоклеящегося материала является низкая прочность при отслаивании при использовании ее в растворном варианте.
Известен самоклеящийся материал, включающий полиэтилентерефталатную основу с нанесенным на нее подслоем на основе бутадиенстирольного блоксополимера и липким слоем, в качестве которого используется композиция, содержащая бутадиенстирольный блоксополимер, агент липкости - глицериновый эфир гидрированной живичной канифоли, пластификатор, наполнитель и растворитель (авт. св. СССР №910720).
Недостатком известного самоклеящегося материала является невысокая прочность при сдвиге, реализуемая только при условии использования подслоя, наличие которого усложняет технологический процесс получения и удорожает стоимость самоклеящегося материала.
Известен многослойный материал, содержащий в качестве основы алюминиевую фольгу с нанесенным на нее защитно-декоративным слоем из нитрида титана, между слоем нитрида титана и фольгой расположен адгезионный подслой титана, а на обратной стороне фольги нанесен липкий слой на основе натурального каучука, поверх которого расположен защитный слой из антиадгезионной бумаги. Диапазон рабочих температур материала составляет -60 - +60°C (патент РФ №2141406).
Недостатками известного материала являются невысокие показатели прочности при сдвиге и отслаивании, а также недостаточно широкий диапазон рабочих температур.
Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является самоклеящийся материал, содержащий подложку с нанесенным на нее липким слоем, в качестве которого используется клеевая композиция, включающая, мас.ч.:
Изопрен-стирольный термоэластопласт
с содержанием стирола 5-7%
100
Агент липкости - терпенфенольная,
терпенстирольная или стирол-инденовая смола
3-15
Пластификатор - диоктилфталат,
вазелиновое масло или
низкомолекулярный полибутадиен
2-10
Органический растворитель
350-550
2
С целью повышения пленкообразующих свойств и обеспечения высокой эластичности самоклеящегося материала клеевая композиция дополнительно содержит 3,4-полиизопреновый каучук в количестве 5-20 мас.ч. В качестве подложки материал содержит стеклоткань, при этом привес клея составляет 50-60 г/м. Кроме того, в качестве подложки могут быть использованы алюминиевая фольга или полимерная пленка при соотношении толщин слоев подложка: липкий слой = 1:(0,25-1) (патент РФ №2346970).
Недостатками материала-прототипа являются недостаточно высокие показатели прочности при отслаивании и сдвиге, а также низкое сопротивление статическому сдвигу при повышенных температурах.
Технической задачей заявляемого изобретения является повышение адгезионной прочности (прочности при отслаивании к различным склеиваемым материалам), когезионной прочности (сопротивления динамическому сдвигу) самоклеящегося материала, а также повышение сопротивления статическому сдвигу при повышенных температурах.
Для решения поставленной технической задачи предложен самоклеящийся материал, включающий основу - алюминиевую фольгу и нанесенную на нее клеевую композицию с постоянной липкостью, содержащую изопрен-стирольный термоэластопласт с содержанием стирола 5-7%, агент липкости, пластификатор и органический растворитель, при этом композиция в качестве агента липкости содержит терпенфенольную смолу, терпенстирольную смолу или их смеси с перхлорвиниловой смолой, в качестве пластификатора - эпоксидированное растительное масло, а в качестве органического растворителя - этилацетат или его смесь с бензином и метиленхлоридом при следующем соотношении компонентов композиции, мас.ч.:
Изопрен-стирольный термоэластопласт
100
Указанный агент липкости
10-15
Указанный пластификатор
7-10
Органический растворитель
250-550
С целью повышения пленкообразующих свойств и обеспечения высокой эластичности самоклеящегося материала клеевая композиция дополнительно содержит хлорированный полиизопреновый каучук в количестве 2-5 мас.ч.
Соотношение толщин слоев основа: клеевая композиция составляет 1:(0,25-1).
Заявляемый самоклеящийся материал на алюминиевой фольге позволяет решить задачу оперативного ремонта поврежденных поверхностей из алюминиевых сплавов и стеклопластиков. Его применение обеспечивает более высокую адгезионную прочность к указанным поверхностям, повышенную контактную липкость. Кроме того, заявляемый материал имеет более широкий по сравнению с прототипом диапазон рабочих температур - от -60 до +100°C.
Предлагаемый самоклеящийся материал сочетает в себе высокие когезионные (динамический сдвиг) и адгезионные (отслаивание) свойства, что достигается качественным и количественным соотношением компонентов заявляемого материала.
В качестве изопрен-стирольного термоэластопласта используют сополимеры с содержанием стирола 5-7%, при этом предпочтительнее применять сополимеры с мол. массой 120-160 тыс. по ТУ 2294-119-00151963-2007.
В качестве агента липкости заявляемая композиция содержит терпенфенольную, терпенстирольную смолы с температурой размягчения 100-120°C по ТУ 6-05-211-895 или их смеси с перхлорвиниловой смолой ПСХЛС по ОСТ 6-01-37-88.
В качестве пластификатора, позволяющего улучшить технологические и эксплуатационные свойства заявляемого материала, используют эпоксидированное растительное масло по ТУ 075-1058.61-96, в частности, соевое по ТУ 6-10-722-86.
В качестве органического растворителя заявляемая композиция содержит этилацетат (ГОСТ 22300-76) или его смесь с бензином (ГОСТ 443-76) и метиленхлоридом.
В качестве добавки, обеспечивающей высокую эластичность и собственную липкость самоклеящемуся материалу, используют хлорированный полиизопреновый каучук с содержанием хлора 2,5-5%.
В качестве подложки предлагаемого самоклеящегося материала использована алюминиевая фольга толщиной 50-80 мкм по ГОСТ 745, ГОСТ 718, в том числе и с нанесенным на ее поверхность лаковым покрытием или системой лакокрасочных покрытий, при этом клеевая композиция наносится на сторону, не защищенную ЛКП.
Примеры осуществления
Пример 1
Клеевую композицию готовили в смесителе путем растворения термоэластопласта в органическом растворителе, затем последовательно вводили смолы и пластификаторы и тщательно перемешивали до гомогенного состояния. Затем клеевую композицию наносили на основу, сушили и защищали антиадгезионной бумагой с получением самоклеящегося материала.
Технология приготовления самоклеящегося материала по примерам 2-4 аналогична примеру 1.
Составы предлагаемого материала и прототипа приведены в таблице 1.
Для исследования свойств в качестве основы была использована алюминиевая фольга толщиной 50-80 мкм при соотношении слоев основа: клеевая композиция = 1:(0,25-1). Из полученных самоклеящихся материалов затем изготавливали клеевые соединения с использованием образцов из алюминиевого сплава Д-16 - готовый самоклеящийся материал после удаления антиадгезионной бумаги наклеивали на подготовленную металлическую поверхность и прикатывали роликом.
В таблице 2 приведены свойства клеевых соединений, изготовленных согласно изобретению, в сравнении с прототипом.
Предел прочности при динамическом сдвиге определяли по ГОСТ 14760, прочность при отслаивании - по ГОСТ 411, сопротивление статическому сдвигу - по ASTMD36-54.
Таблица 1
Показатели
Примеры по изобретению
Прототип
1
2
3
4
Состав клеевой композиции, мас.ч.:
Изопрен-стирольный термоэластопласт с содержанием стирола 5-7%
100
100
100
100
100
Хлорированный полиизопреновый каучук
-
-
-
3
-
Агент липкости:
Терпенфенольная смола
11
-
10
-
7
Терпенстирольная смола
-
10
-
14
-
Хлорированная перхлорвиниловая смола
-
-
2
1
-
Пластификатор:
Эпоксидированное растительное масло
7
10
8
7
-
Диоктилфталат
-
-
-
-
10
Органический растворитель:
Этилацетат
550
500
325
50
450
Бензин
-
-
-
170
-
Метиленхлорид
-
-
25
30
-
Алюминиевая фольга, толщина, мкм
50
60
80
60
50
Соотношение толщин слоев основа: клеевая композиция
1:0,5
1:1
1:0,25
1:1
1:1
Изобретение не ограничивается приведенными примерами.
Из данных таблицы 2 следует, что использование заявляемого самоклеящегося материала с расширенным интервалом работоспособности (-60 - +100°C) позволяет увеличить предел прочности при динамическом сдвиге на 15-20% и одновременно увеличить прочность при отслаивании в 1,5 раза и сопротивление статическому сдвигу при повышенных температурах по сравнению с прототипом. Таким образом, применение заявляемого самоклеящегося материала дает возможность значительно снизить трудоемкость и энергозатраты на проведение ремонтных работ на поверхности планера воздушных судов и других конструкций.
Таблица 2
Наименование свойств
Примеры по изобретению
Прототип
1
2
3
4
Прочность при отслаивании, н/см
10
11
10,5
10,2
7,5
Предел прочности при сдвиге, КПа
900
1000
950
950
800
Сопротивление статическому сдвигу при P=0,5 кгс, при температуре, °C
время, ч
сползание, мм
время, ч
сползание, мм
время, ч
сползание, мм
время, ч
сползание, мм
время, ч
сползание, мм
-60
6
0
12
0
6
0
12
0
6
0
20
550
0
720
0
600
0
650
0
400
0
80
0,5
2
1
1
0,5
1
0,5
0
0,4
4
100
0,4
2
0,5
2
0,4
2
0,4
1
-
-