MS-ПОЛИМЕРЫ. РОССИЙСКАЯ ПРАКТИКА ПРОДОЛЖАЕТСЯ

ГЕОРГИЙ БОБРОВ

Почему они предпочтительнее?

 

Постоянные читатели хорошо знакомы с современными клеевыми и герметизирующими материалами - MS-полимерами бельгийской фирмы Soudal NV. Сначала наши статьи носили теоретический характер. Потом мы стали рассказывать о внедрении этих препаратов на российских машиностроительных предприятиях. Перед вами очередная публикация практического цикла.

 

И вновь мы отправляемся на Ликинский автобусный завод, чтобы в условиях реального производства посмотреть, как вписываются MS-полимеры в технологический процесс кузовной сборки. А заодно узнать, обладают ли они преимуществами перед другими клеевыми системами. Пусть специалисты поделятся опытом.

Рассказывает ведущий инженер ОГТ ООО «Ликинский автобусный завод» Сергей Владимирович Любинский.

- Ваш журнал не впервые обращается к теме MS-полимеров. Поэтому не будем говорить о новизне и свойствах этих материалов, а сразу перейдем к нуждам производства.
Мы широко применяем клеевые технологии. Так, облицовка крыши и бортов наших автобусов крепится комбинированным способом: частично сваркой, частично - клеями-герметиками. Причем доля сварочных операций постепенно уменьшается, а клеевых - увеличивается.
Клей позволяет соединять кузовные панели из различных конструкционных материалов. В частности, устанавливать на стальной кузов пластиковую «маску» - как переднюю, так и заднюю. Разные коэффициенты температурного расширения металла и пластика компенсируются эластичным и прочным клеевым швом. На клей крепятся декоративные пластины (штапики) и боковые стекла.
Что дают клеевые соединения? Очень многое: повышают коррозионную стойкость кузова, уменьшают коробление и деформацию металла, позволяют избавиться от «хлопунов», когда приваренный лист создает шум в салоне. Сокращается объём подготовительных операций под окраску. Улучшаются экономические и экологические показатели - ведь применение клея уменьшает объемы вредного и энергоемкого сварочного производства.

 

Казалось бы, склеивай кузова и в ус не дуй. Однако не все так просто. Когда мы решили внедрять клеевые технологии, то убедились, что не все клеи и клеи-герметики могут быть адаптированы к существующему технологическому процессу сборки кузова. Необходимо либо менять техпроцессы и перестраивать производство, либо искать клеевые составы, удовлетворяющие существующему порядку.
Иными словами, предстоял выбор: «производство под клей» или «клей под производство». Мы остановились на втором варианте - он не требовал долгосрочных инвестиций, строительных работ по удлинению нитки конвейера и неизбежной в таких случаях «потери темпа».
Сегодня на заводе применяются два вида клеевых составов: полиуретаны и MS-полимеры марки Soudal. Что предпочтительнее? Давайте порассуждаем, опираясь на конкретные примеры из нашего опыта.

 

Полиуретаны - очень хорошие материалы, но, к сожалению, их применение связано с рядом ограничений производственного характера. Полиуретановые клеи и клеи-герметики требуют тщательной подготовки поверхности и особых условий для полимеризации.
Если воздушная среда в цехе агрессивная, содержит пары летучих растворителей, полиуретаны полимеризуются медленно, шов может остаться жидким. То же наблюдается при контакте со свеженанесенной грунтовкой или краской, ведь в ее состав входит растворитель. А после застывания качество клеевого соединения оставляет желать лучшего: пространственная «сшивка» полиуретана в присутствии углеводородов формируется неправильно.

 

Поэтому операции с полиуретанами надо выносить в отдельные помещения и работать с ними либо перед окрасочными операциями, либо после них. Как уже говорилось, для нас это затруднительно. Сама схема производства привязана к существующему технологическому процессу. Клеевые операции совмещаются с точечной сваркой, с креплением деталей саморезами и винтами. Все происходит в больших цехах, в непосредственной близости от участка подготовки и окрасочных камер. Понятно, что в таком помещении достаточно и шлифовальной пыли и паров тех самых растворителей, о которых я только что говорил.

 

В таких условиях MS-полимеры предпочтительнее полиуретанов. В силу своей природы они менее чувствительны к растворителям. Да и подготовка поверхности для них проще - обработал зону склейки препаратом «Сурфейс-активатор», и все.
Еще пример. Перед окраской автобусный кузов подвергается настоящей экзекуции: обезжиривание в щелочи при 65оС, фосфатирование в кислотной ванне при 55оС, катафорезное грунтование при 30оС, серия сушек в камерах при температуре, доходящей до 175оС. Для большинства клеев и клеев-герметиков это смертельные удары. В данных условиях MS-полимеры зарекомендовали себя лучше полиуретанов, особенно препарат «Соудасил 270».

 

Есть еще один фактор, влияющий на скорость и качество отверждения - это влажность воздуха. В сухой атмосфере клей полимеризуется медленно, оптимальная влажность для него составляет 60%. А у нас в цехе всего 30%. Отмечу, что в данных условиях MS-полимеры твердеют быстрее полиуретанов.

 

Нельзя не сказать и о солнечном ультрафиолете, который будет атаковать автобус на протяжении всей его жизни. Полиуретановый шов сопротивляется солнечным лучам порядка семи лет, после чего начинает сдавать. А MS-полимеры, как следует из фирменной документации, противостоят ультрафиолету не менее сорока лет. Правда, с оговоркой: если они нанесены строго по технологии.
Сторонники полиуретана отмечают, что он дает более прочный шов, чем MS-полимеры. Это так, спорить не буду. Полиуретановый шов прочнее процентов на 30, а то на 50. Значит ли это, что полиуретаны лучше? Нет, не значит. Во-первых, прочность полиуретана набирается лишь при соблюдении ряда условий, которые, как уже говорилось, в цехе выдержать невозможно. Во-вторых, запас прочности должен быть разумным, конструктивно оправданным, и MS-полимеры обеспечивают его с лихвой.

 

Вот и получается, что в условиях реального производства по целому ряду характеристик MS-полимеры предпочтительнее полиуретановых клеевых систем.

 

Поблагодарив Сергея Владимировича за подробное освещение практической стороны дела, мы обратились к независимым экспертам - инженерам-химикам, специалистам-полимерщикам. Обратились, чтобы узнать: а как согласуется опыт Ликинского автобусного завода с теорией? И вот что оказалось.
О растворителях. В основной молекулярной цепи полиуретана имеются двойные связи С=О. Их еще называют ненасыщенными. Очень точное название - они придают молекулам повышенную химическую активность, способность вступать в реакции с агрессивными внешними компонентами, в том числе и с летучими углеводородами. К тому же последние выступают в роли разбавителя полиуретанового клея, поэтому он и не желает сохнуть в их присутствии.
Иная картина с MS-полимерами. По своей природе это кремнийорганические соединения, в основной цепи которых атомы кремния соединены с атомами кислорода - но связями одинарными, насыщенными. Такие связи очень прочны и разрушаются только при расплавлении. Полимеры с насыщенными связями не вступают в реакции уже потому, что образующие их атомы не имеют свободных валентностей. Поэтому летучие растворители для MS-полимеров безопасны.
Об ультрафиолете. Стойкость MS-полимеров к ультрафиолетовому излучению также объясняется пассивностью насыщенных связей. В то время как ненасыщенные двойные связи полиуретана всегда готовы порваться под воздействием энергии солнечных лучей.
Об атмосферной влаге. Вода является инициатором отверждения полиуретанов, она запускает реакцию полимеризации. Поэтому в сухой атмосфере процесс идет «со скрипом». У MS-полимеров, как и у других кремнийорганических соединений, механизм запуска реакции иной, связанный с действием специального катализатора. Поэтому к наличию влаги они индифферентны.
О прочности. Полиуретановый клей образует при полимеризации мощную сетчатую структуру макромолекул. MS-полимеры - более мелкую и частую. Поэтому при прочих равных полиуретановый шов прочнее. Но при нарушении условий полимеризации (наличие растворителей, недостаток влаги и так далее), полиуретановый шов не может набрать расчетную прочность. А MS-полимеры упрямо «плетут» мелкую сеть поперечных кремниевых связей Si-O-Si. И в результате выигрывают.

 

Вот, собственно, и все на сегодня. На прощание отметим, что в настоящее время ООО «Ликинский автобусный завод» выпускает добротную современную продукцию. Городские и пригородные автобусы нового поколения, в том числе с низким уровнем пола отличаются комфортным салоном и эргономикой рабочего места водителя. В ликинских автобусах тихо, тепло, уютно, машины имеют широкие двери, просторные проходы и площадки, яркое освещение и прекрасную обзорность. Перечисленные качества обеспечиваются не только конструктивными решениями, но и современными сборочными технологиями и материалами. В том числе и MS-полимерами марки Soudal.

 

Для тех, кто еще не знает

Впервые MS-полимеры появились около тридцати лет назад в Японии. Они не содержали вредных компонентов (в частности, изоцианатов) и обладали целым набором завидных характеристик. Вскоре производство этих материалов было освоено несколькими крупными европейскими фирмами, в частности, бельгийской компанией Soudal NV. Бельгийцы принялись развивать MS-направление, создавая собственные продукты, нередко принципиально новые.
Аббревиатура MS расшифровывается просто: modified silicone, «модифицированные силиконы» или «усовершенствованные кремнийорганические соединения». Управляя реакцией поликонденсации, «жонглируя» углеводородными радикалами, кислородными соединениями кремния и связями между ними, бельгийские химики могут получать клеи и клеи-герметики с требуемыми свойствами. Можно сказать, что они программируют характеристики препаратов под конкретные производственные и эксплуатационные условия.
За рубежом MS-полимеры широко используют в различных отраслях, в том числе и в производстве автобусов, автомобильных кузовов, вагонов, транспортных контейнеров и тому подобных крупногабаритных изделий. В последние годы их применяют и в России.