3.9. Склеивающие материалы

В связи с необходимостью сохранения прочности прозрачного элемента ИКО в условиях, эксплуатации и реализации принципа безопасного повреждения хрупкие материалы используются, как правило, в виде прозрачных слоистых композиций, склеенных материалами с большей, чем у стекла, эластичностью. Но способу применения склеивающие материалы можно разделить на клеи, пленки и полимеризующиеся заливочные составы.

При использовании оптических клеев (эпоксидных, кремнийорганических, циакриновых) с толщиной слоя 0,1-0,5 мм обеспечивается высокое (более 92%) светопропускание композиции. Однако усадка, возникающая в процессе затвердевания клеев, снижает прочность соединения, разность температурных коэффициентов расширения вызывает напряжения, а технологические трудности, связанные с необходимостью тщательной притирки склеиваемых поверхностей, особенно в случае их больших габаритов и неплоской формы, ограничивают применение клеев.

Наибольшее распространение получили пленочные склеивающие материалы (поливинилбутирали, полиуретаны), поставляемые в виде рулонов ленты толщиной 0,35-1,9 мм, шириной 0,44-1,4 м. Основные свойства отечественных поливинилбутиралей различных марок представлены в табл. 19.

Основные свойства поливинилбутиральных пленок

Таблица 19

Свойства	Показатели
	А-17	БН	Б-10	Б-17
Коэффициент рассеяния света, кД/Лм^.мм	6,0^.10^-4	4,0^.10^-4	5,0^.10^-4	не опред.
Коэффициент поглощения света, %, на толщину 1 мм, не более	1.45	1,6	1,4	1,8
Насыщенность цвета, сатрон, не более до прогрева после прогрева	0,35 0,7	0,7 не опред.	0.4 0,7	0,3 0,7
Прочность при разрыве, МПа, не менее	25,0	не опред.	35,0	25,0
Относительное удлинение при разрыве, % не менее	165	не опред.	140	160
Адгезия к силикатному стеклу при 20^оС, МПа, не менее	8,0	не опред.	8,0	8,0
Теплостойкость, ^оС	90	120	100	90

(Привести данные по импортным пленкам – Кингстон/МГУПИ /passport/polimer – /сравнение параметров)

Свойства склеивающих пленок отечественного и импортного производства

№ п/п	Наименование показателя	Отечественные поливинилбути-ральные пленки (ГОСТ 9438-85)							Импортные поливинил-бутиральные пленки			Импортные полиуретановые пленки
		А-17	Б-10					БН	AG		DB	PE-192	PE-399		A4700
1	Толщина, мм	0,35 0,5 1,0	0,5					0,9	0,38(AG11) 0,51(AG21) 0,63(AG31) 0,76(AG41) 1,14(AG61) 1,52(AG71)		0,38(DB11) 0,51(DB21) 0,63(DB31) 0,76(DB41) 1,14(DB61) 1,52(DB71)	0,38 0,76 1.25	0,38 0,76 1.25		0,38 0,63 1.27 1.9
2	Ширина, мм	440-1100	Не менее 900		Не менее 650				1000-1270			1000-1270			не более 1500
3	Длина, м, не менее	10							50			50			50
4	Прочность при разрыве при 20^0С, МПа(кгс/см^2), не менее	25 (250)	35(350)				Не определяется		30(300)	25(250)		40(400)		47(470)	50(500)
5	Относительное удлинение при разрыве, %, не менее	165	140				Не определяется		160	170		490		480	450
6	Адгезия к силикатному стеклу при 20^0С, МПа(кгс/см^2), не менее (без адгезионного подслоя)	8(80)		8(80)		Не определяется			8(80)			2(20)		8(80)	8(80)
7	Насыщен-ность цвета (цветность), сатрон	0,35-0,7					0,3-0,8		0,15-0,3	0,1-0,6		0,3-0,7		0,3-0,7	0,35-0,7

Примечание

1. Поливинилбутиральные пленки марок А-17 и Б-17 в настоящее время в РФ и странах СНГ не производятся.

2. Поливинилбутиральные пленки марок А-17 и DB могут применяться для склеивания органического стекла и создания гетерогенных композиций.

3. Полиуретановые пленки марок РЕ-399 и А4700 могут применяться для склеивания органического стекла, поликарбоната, полиэтилтерефталатных (лавсановых) пленок и создания гетерогенных композиций с повышенной ударостойкостью.

Для повышения эластичности в ПВБ добавляют различные пластификаторы Пластифицированные пленки (А-17, Б-10) в то же время имеют меньшую прочность и теплостойкость (до 100°С), чем непластифицированная БН.

Силиконовые материалы (кремнийорганические каучуки) отличаются высокой прозрачностью и теплостойкостью (до 300°С). Температуры стеклования эластомеров и смол полиорганосилоксанового ряда от -60 до -95°С. Для склейки ИКО применяется бесцветная эластичная масса, вулканизуемая перекисными соединениями или γ-облучением. Основным недостатком, сдерживающим распространение силиконов, является низкая механическая прочность вулканизатов - ( менее 1 МПа).

Благодаря высокой прозрачности, бесцветности, высоким электроизоляционным свойствам, прочности (50-60 МПа) и адгезии к стеклу все большее применение для склейки стекол находят полиуретановые пленки, пригодные для службы при температурах до 110°С.

Для работы при более высоких температурах широко применяются также заливочные материалы, полимеризующиеся непосредственно при склейке стекол. В связи с более низкой, чем у пленок, температурой стеклования полимерные материалы лучше работают и при минусовых температурах (табл.20).

Температура стеклования склеивающих материалов

Таблица 20

Вид		Пленки				Заливочные материалы
материала		А-17	Б-10	БН	полиуретаны	Полиакри-латы	Сили-кон
Температура стеклования,	°С	20	38	80	-40...-50	-10...-35		-80

Для приклеивания покровного электрообогревного стекла к силовому триплексу авиационного остекления широко используются полиуретаны, пластифицированные акрилаты и их сополимеры. Полимеризация последних происходит под действием тепла, или УФ-облучення. Пластификатор, улучшая эластичность акрилатов, в то же время снижает теплостойкость склеенной композиции. От этого недостатка свободны смеси различных мономеров, например, метилметакрилата и стирола, образующие при сополимеризации соединения разветвленного строения (т.н. "привитые" сополимеры). Имея высокую эластичность, такие сополимеры выгодно отличаются повышенной тепло- и морозостойкостью и прочностью. Однако заливочные материалы нетехнологичны по сравнению с пленочными материалами.

Комбинирование различных типов взаимопроникающих полимерных сеток позволяет получить склеивающие материалы с повышенной по сравнению с линейными полимерами прочностью.

Важнейшей характеристикой, определяющей эксплуатационные показатели и надежность ИКО, является прочность адгезионной связи между склеивающим материалом и стеклом. Эта связь определяется взаимодействием между свободными гидроксильнымн группами на поверхности стекла и функциональными группами адгезива. Несмотря на небольшую энергию такой водородной связи (5-7 ккал/моль), большое количество контактирующих точек на единице площади обеспечивает достаточную адгезионную прочность (до 8-20 МПа).

Для усиления взаимодействия между поверхностью стекла и пленки на стекло в необходимых случаях предварительно наносят подслой, например, спиртовый раствор поливинилбутираля, а в полимеризующиеся материалы вводят соединения с повышенным содержанием функциональных, например, карбоксильных групп (АГМ-9).

Проблемы с адгезией In₂O₃ ТПП

Немаловажным для получения неискаженной зрительной информации, восприятия контрастности, яркости и цвета внешних объектов является отсутствие окраски остекления (низкая "цветность"), зависящая от цветовых характеристик склеивающих материалов. Так как максимальная чувствительность человеческого глаза приходится на желто-зеленую область, то цветность измеряется насыщенностью желтого цвета. Единицей измерения служит сатрон:

( S = 1 - τ_син/τ_зел) на 1мм толщины,

где τ_син и τ_зел - светопропускание, измеренное на фотометре с использованием синего и зеленого светофильтров.

Допустимая цветность ПВБ - пленок составляет для А-17 - 0,35 сатр/мм, Б-17 - 0,3 сатр/мм, Б-10 - 0,4 сатр/мм. Заливочные полимеризующие материалы практически бесцветны. Насыщенность цвета после старения пластифицированных акрилатов 0,2 сатр/мм, полиуретанов до 0,4 сатр/мм.

После прогрева в процессе склейки или в условиях эксплуатации цветность пленок увеличивается до 0,7 сатр/мм. Полимеризующиеся материалы более цветостабильны, увеличивая цветность в пределах 10-15% при температурах до 150°С.

Следует заметить, что снижение цветности триплекса с 4 до 2 сатрон повышает дальность видимости в сумерках с 1 км до 2,5 км.