凯发国际首页 鋼骨架表面的拋丸處理及涂膠工藝研究

摘 要 ：以 N R-鋼粘 合為 例 ，探 討鋼 骨架 表面 的拋丸 處理 及涂 膠工 藝 。 結 果表 明 ，根據骨架結 構 選擇 適合的骨架脫脂方式和脫脂劑(CardobondV351M)；骨架拋丸處理時間控制在6～15min范圍內，拋丸處理后雨天停放時間不宜超過2h、晴天停放時間不宜超過4h；骨架表面涂底膠一面膠2層或底膠一底膠一面膠3層膠粘劑，可制得粘合性能滿足要求的NR-鋼骨架制品。本文由青島 吊鉤式拋丸機 生產廠家青島淳九整理
   關鍵詞：金屬骨架；表面處理；拋丸處理；膠粘劑；NR

由于金屬與橡膠，尤其是非極性橡膠的表面浸潤性和自由能相差很大而難于粘合牢固，因此金屬骨架橡膠制品在受到扭轉力、剪切力和壓力等反復作用時橡膠一金屬粘合部位常常出現橡膠滑移甚至撕裂現象，致使橡膠制品報廢或使用性能大大降低，故橡膠與金屬的粘合在橡膠制品行業備受關注¨-3]。對金屬骨架表面進行處理以提高其浸潤性和自由能是改善橡膠與金屬粘合性能的重要手段。橡膠制品金屬骨架的表面處理方法大致可以分為機械法和化學法兩大類。拋丸(噴砂)法是較常用的機械法之一，其特點是：①能有效清除金屬表面的污垢和氧化膜；②工藝簡單；③生產效率高；④橡膠一金屬粘合性能好。該法一般包括脫脂、干燥、拋丸(噴砂)、除塵四步。本工作以NR-鋼粘合為例，探討鋼骨架表面的拋丸處理和涂膠工藝。
l實驗
1．1主要原材料
菌狀骨架(45鋼)，尺寸為40mm×10mm，按ASTMD4291998制作。鋼丸(A3鋼)，粒徑為0．6～1mm，HRC硬度為46～50度，青島百利達鋼丸有限公司產品。脫脂劑Car—dobondV351M，上海凱密特爾化學品有限公司產品。底膠開姆洛克205和面膠開姆洛克220，上海洛德化學有限公司產品。
1．2NR膠料配方
NR(3煙膠片)100，氧化鋅5，硬脂酸1，高耐磨炭黑40，硫黃2．2，促進劑DM0．6，促進劑CZ0．7，促進劑TMTD0．2，防老劑A1，防老劑D1，古馬隆樹脂1．5。
1．3主要儀器與設備
6GN-5R型覆帶式拋丸機(噴丸速度為174kg·min)，青島機械鑄造總廠產品；WE-600型液壓式萬能試驗機，上海申克試驗機有限公司產品；SEM515型掃描電鏡(SEM)，荷蘭菲利浦公司產品；BC100A型磁性測厚儀，上海現代環境工程技術有限公司產品。
1．4骨架表面處理工藝
脫脂—干燥—拋丸—校正、除塵—涂底膠—干燥—涂面膠—干燥—包裝。
1．5性能測試
NR-鋼粘合性能按照ASTMD4291998測試。
2結果與討論
2．1拋丸處理
2．1-l脫脂和干燥
在加工、貯存過程中金屬骨架表面往往會被涂覆一層厚厚的油脂，為保證橡膠一金屬的粘合性能，必須對金屬骨架進行脫脂處理。一般來說，結構簡單的骨架采用旋轉噴射式脫脂機(配合脫脂液)即可有效脫除油脂，而結構復雜、存在脫脂死角的金屬骨架則須采用超聲波脫脂機(配合脫脂液)才能充分脫除油脂。脫脂液由脫脂劑加水配制而成，其中脫脂劑分子必須同時含有親水性和憎水性較強的基團，以利于脫脂劑插入金屬一油脂結合層，將油脂從金屬表面分離出來。脫脂劑的pH值為13以上和溫度為70~80℃時脫脂效果較好。脫脂液的pH值由脫脂劑的含量調節。同時，脫脂液也必須是性能穩定的緩沖液，以保證在連續脫脂過程中能不斷地分離出OH離子，達到穩定的脫脂效果。
本研究骨架采用超聲波脫脂機脫脂，脫脂劑選用CardobondV351M，該脫脂劑脫脂效果好，但堿性很強．容易腐蝕設備，使用時要特別注意設備的保護。骨架脫脂后用大量清水(較好是高壓水)沖洗，以徹底洗去其表面殘余的油脂和脫脂劑。確認骨架脫脂干凈(按ASTMF22—65-1998標準檢測)后將其自然干燥。

表l拋丸時間對鋼骨架表面特征的影響

2．1．2拋丸和除塵
拋丸是通過鋼丸噴射將金屬骨架表面的銹除去，但并不是拋丸時間越長，銹除得越干凈，對粘合越有利。原因是拋丸時間過長，骨架表面會產生金屬一金屬破壞，即出現裂紋。拋丸時間對鋼骨架表面形態的影響見表1和圖1～4(拋丸時骨架不重疊地鋪滿拋丸機履帶)。從表1和圖1～4可以看出，拋丸時間對鋼骨架表面形態有極大影響；拋丸3min，骨架表面仍
有塊狀銹跡；拋丸6和15min，骨架表面無銹跡，粗糙度均勻；拋丸25min，骨架表面有明顯裂紋。
因此，鋼骨架適合的拋丸時間一般為6～15min。若拋丸處理后骨架表面還有一定量的銹跡，應再進行60～100S的拋丸處理。對于表面銹蝕特別嚴重的骨架，使用 拋丸機 拋丸前應先進行化學除銹處理。

表2拋丸后停放時間對金骨架表面形態的影響

拋丸后的金屬骨架應盡快進行校正、除塵(金屬塵、金屬屑)、涂膠處理。大型金屬骨架一般采用抽風機除塵，形狀不規則金屬骨架多采用吸塵機除塵。本研究骨架采用抽風機除塵。拋丸后停放時間對鋼骨架表面形態的影響見表2。從表2可以看出，鋼骨架拋丸處理后雨天停放時間超過2h、晴天停放時間超過4h，其表面又被銹蝕，因此鋼骨架拋丸處理后雨天停放時間不宜超過2h、晴天停放時間不宜超過4h。

表3不同粘合體系的NR-鋼粘合性能

注：底膠l層，厚度均為10m。硫化條件為150C×2Omin。

2．2涂膠工藝
金屬骨架一般采用噴涂法或刷涂法涂膠。噴涂法適用于大型金屬骨架，其溶劑揮發性較強，操作難度較高。本研究采用刷涂法涂膠。不同粘合體系和不同層數面膠的NR-鋼粘合性能見表3和4。從表3可以看出，對于粘合性能要求不高的橡膠制品，粘合體系可采用底膠一面膠雙涂層體系；對于粘合性能要求較高的橡膠制品，粘合體系則須采用底膠一底膠一面膠三涂層體系。在三涂層體系中，第1層底膠的濃度應較小，目的是清除和包容骨架表面未除凈的金屬塵，同時濕潤骨架表面；
第1層底膠涂刷完畢后，應立即涂刷第2層底膠，以提高底膠與骨架的粘合性能。涂刷完底膠的骨架放人干燥箱中或原地靜置干燥后涂刷面膠。要注意的是，底膠必須徹底干燥后才能涂面膠，否則與金屬粘合性較差的面膠會融人底膠，滲透至金屬一底膠結合處，造成橡膠一金屬粘合不牢。
從表4可以看出，涂2層面膠有利于提高NR-鋼粘合強度，原因是2層面膠的膠層厚度均勻性更好。

表 4 面膠涂層不同的N R -鋼粘合性能

3結論
NR制品鋼骨架表面拋丸處理及涂膠工藝要點是：
(1)根據結構，骨架可選擇旋轉噴射式脫脂機或超聲波脫脂機并配合脫脂效果好的脫脂劑CardobondV351M脫脂；
(2)骨架拋丸處理時間控制在6～15min范圍內，拋丸處理后雨天停放時間不宜超過2h、晴天停放時間不宜超過4h；
(3)粘合性能要求不高的橡膠制品采用雙涂層粘合體系，即骨架材料表面涂底膠一面膠2層膠粘劑，粘合性能要求較高的橡膠制品采用三涂層粘合體系，即骨架材料表面涂底膠一底膠一面膠或面膠一面膠一底膠3層膠粘劑。
參考文獻：
[1]黃良平，唐先賀．金屬表面處理工藝對橡膠與金屬粘合性能的影響[J]．特種橡膠制品，2003，24(1)：34—37．