КЛЕЕВАЯ КОМПОЗИЦИЯ
ADHESIVE COMPOSITION

Изобретение относится к производству оптического стекла, кристаллов и других оптических материалов и может быть использовано для временной фиксации группы деталей между собой, обеспечивающей многократное крепление этой группы деталей методом гипсования.
Клеевые композиции, применяемые для этой цели, должны удовлетворять ряду технологических требований:
- иметь высокую адгезионную прочность, обеспечивающую прочность соединения деталей между собой и неизменность их взаимного положения при обработке;
- иметь достаточную температуру размягчения, которая будет определять режимы обработки. Чем выше температура размягчения, тем больше могут быть давление и скорость при обработке;
- не вызывать упругой деформации при изменении агрегатного состояния;
- не вносить погрешностей базирования и закрепления при установке заготовок;
- не вступать в химическое взаимодействие с материалом заготовок;
- легко отставать от поверхности заготовок в процессе разблокирования.
Известна клеевая композиция следующего состава, вес.%:
канифоль - 27-37
пек - 37-54
шеллак - 19-26
А.В. Сулим «Производство оптических деталей» Высшая школа. М., 1969 г., стр. 67.
Эта композиция может успешно применяться в основном для центрирования оптических деталей при однократном креплении из-за недостаточной температуры размягчения и адгезионной прочности.
Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является клеевая композиция следующего состава, вес.%:
канифоль - 40-51
пек - 3-20
шеллак - 40-46
«Технология обработки оптических деталей» под редакцией Н.М. Семибратова. М., «Машиностроение», 1975 г., стр. 93.
Однако такая композиция не обеспечивает многократного крепления группы деталей в виде призм размером менее 25 мм между собой при блокировании методом гипсования из-за недостаточной адгезивной прочности и эластичности.
Задачей изобретения является увеличение адгезионной прочности и эластичности клеевой композиции, что позволит применять ее для временной фиксации группы деталей в виде призм размером менее 25 мм между собой, обеспечивающей многократное крепление этой группы при блокировании методом гипсования.
Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задачи достигается тем, что в клеевую композицию, содержащую шеллак, введены спирт этиловый и дибутилфталат при следующем соотношении компонентов, вес.%:
шеллак - 45
спирт этиловый - 45
дибутилфталат - 10
2
Созданная клеевая композиция имеет высокую адгезионную прочность 32 кг/см и высокую эластичность (логарифм вязкости при 40°С 8,1).
3
Шеллак представляет собой естественную смолу, продукт естественной жизнедеятельности тропического насекомого - червеца. Выпускается в виде тонких чешуйчатых пластинок желто-коричневого цвета с температурой размягчения 80-90°С, плотностью 1,04-1,08 г/см, водопоглощаемостью 5%, с температурой плавления 110°С, кислотным числом 75-60, числом омыления 194-215. Применяется для изготовления мебельных политур, клеев, лаков.
Этиловый спирт - бесцветная жидкость, смешивается с водой в любых соотношениях. Получается спиртовым брожением из содержащих крахмал материалов: картофеля, хлебных зерен, риса. Синтетическим путем получается гидратацией этилена, образующегося при крекинге нефти. Этиловый спирт имеет температуру кипения 78,4°С, температуру замерзания -110,5°С. Применяется в спиртоводочной и пивоваренной промышленности, в качестве растворителя, для экстрагирования и синтеза многих органических соединений.
3
Дибутилфталат - дибутиловый эфир ортофталевой кислоты - жидкость с температурой кипения 340°С, плотностью 1,045 г/см. Получается при взаимодействии фталевого ангидрида с этиловым спиртом. Применяется как пластификатор при производстве лаков, пластмасс, синтетических смол и резины.
Для изготовления клеевой композиции используют шеллак натуральный ТУ84 - 226-89, дибутилфталат ГОСТ 8728-88 и спирт этиловый ректификованный из пищевого сырья ГОСТ 5962 - 2013.
Для экспериментальной проверки заявляемой композиции были приготовлены 5 образцов, рецептура которых приведена в таблице 1.
Для изготовления клеевой композиции спирт и шеллак, взвешенные согласно рецептуре, помещают в стеклянный стакан на 12 часов для набухания, затем выкладывают в фарфоровую кастрюлю, вводят дибутилфталат и нагревают на электроплите при тщательном перемешивании до температуры 40-50°С. Готовую клеевую композицию оставляют остывать до комнатной температуры, затем упаковывают в пергаментную коробку и полиэтиленовый пакет.
.
Были исследованы свойства полученных образцов. Адгезионную прочность определяли по ГОСТ 7855-84 методом разрыва на разрывной машине типа MP - 0,5 ИП столбиков из стекла К8, состоящих из двух дисков, приклеенных клеевой композицией с двух сторон к цилиндру диаметром 9 мм и высотой 13 мм. Сущность метода заключается в определении величины разрушающей силы при растяжении стандартного образца усилиями, направленными перпендикулярно плоскости склеивания.
Логарифм вязкости определяли по скорости вдавливания стального шарика на приборе ПКС-1, состоящего из следующих частей: подъемного столика, смонтированного на стойке, подвески с иглой, заканчивающейся шариком и грузом, арретира с эксцентриком, помещенного в основание стойки и индикатора, закрепленного наверху стойки. Прибор помещен в термостат с терморегулятором.
Принцип действия прибора основан на определении (с отсчетом времени на секундомере и перемещении иглы по индикатору) постоянной скорости погружения шарика в исследуемую клеевую композицию под действием определенного груза и при температуре, для которой необходимо определение логарифма вязкости.
Приведенные логарифмы вязкости определены и рассчитаны с диаметром шарика 4 мм и грузом 1000 г на размерах образцов клеевой композиции 30×30×40 мм при температуре 40°С.
Технологические характеристики исследуемых образцов, выявленные опытным путем, представлены в таблице 2.
Из таблицы 2 видно, что величина адгезионной прочности и эластичность (описывается логарифмом вязкости при 40°С - чем меньше логарифм вязкости, тем выше эластичность) исследуемых образцов значительно выше в сравнении с прототипом.
Изготовленные образцы клеевой композиции были опробованы в производственных условиях. Испытания проводили на призмах с количеством граней - 6, размером 21×20×15 мм с требованиями по точности углов - 1'. После обработки вспомогательных боковых сторон с обеспечением их параллельности ≤1' для обработки исполнительных поверхностей оптические заготовки склеивали образцами клеевой композиции в столбики длиной не более 100 мм.
Процесс временной фиксации клеевой композицией проводился следующим образом. Оптические заготовки равномерно нагревали на электроплите до температуры 80-90°С, затем поочередно снимали с плиты, ставили в фиксирующее приспособление и наносили клеевую композицию на верхнюю поверхность каждой детали. Детали при этом тщательно притирали друг к другу. Слой клея между деталями должен быть равномерным, минимальным по толщине и не иметь воздушных включений. Полученные таким образом столбики зажимали в фиксирующем приспособлении и охлаждали на воздухе до комнатной температуры.
После остывания столбики приклеивали к специальному приспособлению наклеечной смолой для обработки одной стороны на плоскошлифовальном станке с магнитным столом с помощью алмазного инструмента. После обработки столбики отклеивали, затем переклеивали для обработки следующей стороны. После 4 переклеек предварительного формообразования столбики передали для последующего тонкого шлифования и полирования.
Столбики с деталями притирали к установочной планшайбе с промежутками между ними 2-4 мм. По краю планшайбы через 120° клали прокладки толщиной 1-2 мм. На прокладки накладывали металлическое кольцо, а промежутки между призмами засыпали древесными опилками. Затем призмы заливали гипсовым раствором, а сверху накрывали крышкой - планшайбой с отверстиями и хвостовиком. Полученный блок оставляли на 5-7 часов для просушки и схватывания гипса. После обработки разгипсовывали, затем проводили промежуточную подшлифовку столбика вручную, затем переблокировывали методом гипсования для обработки следующей стороны, при необходимости проводили подшлифовку столбика вручную. После 4 переблокировок проводили контроль столбика по точности углов.
Результаты испытаний опытных образцов клеевой композиции в производственных условиях представлены в таблице 3.
Результаты испытаний опытных образцов клеевой композиции, представленные в таблице 3, показывают, что образец №3 соответствует всем требованиям технического регламента. Клеевая композиция, изготовленная из шеллака, спирта этилового и дибутилфталата при следующем соотношении компонентов, вес. %:
шеллак - 45
спирт этиловый - 45
дибутилфталат - 10
обладает достаточной адгезионной прочностью и необходимой эластичностью.
Разработанная композиция пригодна для склеивания оптических заготовок в столбики с целью многократного крепления столбиков в ходе обработки при блокировании с наклеечной смолой, гипсом, а также промежуточной подшлифовки. При этом детали в столбике не расклеиваются даже при восьмикратном переблокировании и неоднократной промежуточной подшлифовке столбиков.
При нанесении клея на поверхность заготовок образуется равномерный минимальный по толщине слой без воздушных включений. Клеевая композиция не вызывает упругих деформаций при изменении агрегатного состояния, не вносит погрешностей базирования и закрепления при установке заготовок, не вступает в химическое взаимодействие с материалом заготовок, быстро и равномерно остывает, легко отстает от поверхности заготовок и приспособления в процессе разблокирования.
Таким образом, создана клеевая композиция с новой совокупностью существенных признаков - в ее состав введены новые компоненты, что определяет новизну и изобретательский уровень заявляемого технического решения и позволяет обеспечить заявленный технический результат - временную фиксацию оптических заготовок между собой с возможностью их многократного крепления для последующей обработки, а возможности изготовления в производственных условиях доказывают ее промышленную применяемость.