Устройство для формования адгезионных образцов с полимерным покрытием

Полезная модель относится к устройствам для формования адгезионных образцов для определения прочности адгезии различных видов полимерных покрытий (ПП) с металлом.
Устройство может найти применение в химической, текстильной и других отраслях промышленности в лабораторных условиях или в опытных производствах, когда требуется определение прочности адгезии различных материалов друг к другу или к разнородным материалам.
В сообщении определения напряжений и деформации сдвига для адгезионного слоя Dan Peretz Shear Stress «Journal of Adhesjon», 1978, №9, стр. 115-126 описан способ изготовления образцов с использованием эпоксида, состоящего из Syell Resjn 828 и General Mjlls Versamjd V-140, взятых в соотношении 2:1. Два склеенных цилиндра разъединяют с помощью специального зажима, так что между ними образуется зазор в 0,1…2 мм. Смолу заливают в образцы и отверждают в течение 24 часов при комнатной температуре затем 6 часов при температуре 80°С. После отверждения образцы испытывают на сжатие. Недостатком данного способа является трудоемкий процесс изготовления, а готовые образцы можно испытыть только на сжатие.
В химическом энциклопедическом словаре под редакцией И.Л. Кнунянц, т. 1, М, Советская энциклопедия, 1983 г. указано, что адгезионная прочность зависит от энергии связи, обеспечивающей адгезию, от полноты контакта, определяемой рельефом поверхности, межфазной поверхностной энергии, смачиваемости и других поверхностных явлений, а также от условий формирования контакта (давления, температуры, продолжительности и т.п.)
Известно устройство для формования образцов твердого топлива (патент RU №2245313 от 22.12.2003 г. МПК С06В 21/00), взятое авторами за прототип. Устройство (прототип) состоит из двух крышек, между которыми помещены обоймы с продольными гнездами под образцы для заполнения необходимой массой толщиной 15 мм. В центральный канал помещают порцию массы и при помощи гидравлического пресса создают давление и передавливают массу в зазор между образцами. Недостатком данного устройства является то, что оно предусмотрено для формования образцов из неотвержденной топливной массы толщиной 15 мм под высоким давлением при помощи гидравлического пресса. Оно пригодно в производственных условиях, но неприемлемо для изготовления адгезионных образцов - „грибков" в лабораторных условиях.
Технической задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является формование качественных адгезионных образцов с различными ПП в лабораторных условиях с использованием предлагаемого устройства.
Технический результат достигается тем, что таблетки из полимерного покрытия с нанесенным клеем размещены в корпусе между бобышками грибковой формы, на ножки которых установлены втулки высотой Н=(1,051…1,35)h, где h - высота ножки бобышки до рабочей поверхности, при этом с обоих торцов корпуса на резьбу установлены крышки. Устройство обеспечивает плотный контакт исследуемых материалов, как между собой, такие поверхностью бобышки за счет обеспечения равномерного давления при установке крышки.
Конструкция предлагаемого устройства для формования адгезионных образцов представлена на чертеже, где
1 - корпус устройства (металлический);
2 - бобышка грибковой формы диаметр=24±1 мм;
3 - ножка бобышки;
4 - таблетка ПП;
5 - клей на поверхности бобышки;
6 - клей на поверхности ПП, поверхность контакта бобышки или фторопластовая пленка;
7 - поверхность контакта втулки (пружины) с поверхностью бобышки;
8 - крышка;
9 - втулка (пружина).
Устройство для формования адгезионных образцов состоит из металлического корпуса (1), выполненного из ст. 3 с толщиной стенок 2…3 мм. Внутренний диаметр устройства равен диаметру рабочей поверхности бобышки с допуском +0,1 мм. Втулка, пружина (9) имеют внутренний диаметр, равный диаметру ножки бобышки с допуском минус 0,15 мм, наружный диаметр равен внутреннему диаметру устройства с допуском минус 0,15 мм.
Сборку устройства для формования адгезионных образцов проводят следующим образом:
- внутреннюю поверхность устройства покрывают антиадгезионным покрытием. На подготовленные для вклейки бобышки (2) и таблетки из полимерного покрытия (4) наносят тонкий слой определенного клея. То же самое проделывают и со второй бобышкой. Затем на ножку (3) бобышки (2) устанавливают втулку, пружину (9) высотой Н=(1,05…l,35)h, которые устанавливают в зависимости от толщины таблетки ПП, высоты рабочей части бобышки, которая меняется в процессе работы, т.к. подвергается дробеструйной обработке металлической дробью для снятия остатков клея от предыдущего опыта и толщины клея, который используется разной вязкости в зависимости от наполнителя и его количесива. При малой толщине таблетки ПП, низкой вязкости клея (тонкого слоя клея) и малой высоте (менее 1,5 мм) втулки устанавливают высотой H=1,35h и наоборот при толщине таблетки ПП ≥ 3 мм, толщине клея до 1,5 мм и толщине рабочей части 3,0 мм устанавливают втулку H=1,05h. При других сочетаниях толщины клея, толщины таблетки ПП и толщины рабочей части бобышки подбирают втулки высотой H=1,1h; 1,2h; 1,25h; 1,3h. Данную сборку устанавливают внутрь устройства и с обоих торцов корпуса на резьбу устанавливают крышки (8). При установке крышек устройства обеспечивается равномерное давление на склеиваемые поверхности за счет исключения перекоса установленных бобышек. Втулка, пружина (9) устройства обеспечивают центричность бобышки соответствием геометрических размеров по внутреннему диаметру устройства и наружному диаметру втулки, пружины (9). Устройство с собранными бобышками устанавливают для отверждения клея на требуемую температуру в зависимости от марки клея. После отверждения клея устройство разбирают в обратном порядке. В случае установки фторопластовой пленки между таблетками ПП получают одиночные образцы - бобышки, которые используют для различных исследований.
Предлагаемое устройство обеспечивает высокое качество формованных адгезионных образцов, исключает перекосы приклеиваемых таблеток из полимерного покрытия, практически исключает брак, а полученные результаты испытаний воспроизводятся от опыта к опыту, что и свидетельствует о положительном результате предлагаемой полезной модели.
Испытания предлагаемой полезной модели в лабораторных условиях АО «НИИПМ» подтвердили ее работоспособность.