Sastav
Ljepila i brtvila su složene formulacije koje se koriste za vezanje podloga ili zaptivanje spojeva ili praznina. Dolaze u različitim oblicima, ali najčešće su disperzije koje sadrže polimerne materijale ili sredstva za stvrdnjavanje, površinski aktivne tvari i otapala. Ljepila mogu biti reaktivna ili nereaktivna. Za reaktivna ljepila adhezija se može inducirati miješanjem dvije ili više reaktivnih komponenti zajedno, poput epoksidne smole i učvršćivača, ili se može inducirati vanjskim podražajima, poput UV zračenja, topline ili vlage. Na primjer, za nereaktivna ljepila pripaja se inducirano fizičkim podražajima kao što su tlak ili isparavanje otapala. U slučaju brtvila, primarna funkcija je brtvljenje spojeva ili praznina i sprječavanje ulaska vlage, otapala ili plinova iz sustava ili komponente, iako mnoga brtvila mogu imati više funkcija.
Većina ljepila i brtvila sastavljeni su od polimernih materijala ili sadrže monomere ili oligomere koji tvore umreženu polimernu mrežu nakon reakcije. Prema tome, molekularna težina i molekularna struktura ovih komponenata presudni su za svojstva materijala i prije i nakon prianjanja. Mnoge formulacije ljepila i brtvila dvofazni su sustavi koji uključuju emulzije koje sadrže dispergirani polimer ili dispergirane čvrste tvari u slučaju kalemljenja. U oba slučaja veličina čestica i kapljica mogu biti presudne za performanse proizvoda.
Svatko tko želi koristiti ljepila i brtvila suočen je s ogromnim izazovom ispravnog odabira materijala kao i određivanja ispravnih postupaka. Ljepilo ili sredstvo za brtvljenje mora teći na površinu podloge, a zatim se iz tekuće tekućine prebaciti u strukturnu krutinu bez stvaranja štetnih unutarnjih naprezanja u spoju. Mnogi problemi s ljepilom ili brtvilom koji nastaju nisu posljedica lošeg izbora materijala ili izvedbe spojeva, već su izravno povezani s neispravnim tehnikama proizvodnje, uglavnom im nedostaje odgovarajuća kontrola procesa.
Zašto je mjerenje viskoznosti važno za pripremu formulacija?
Mnogo je vrsta ljepila i brtvila koje treba uzeti u obzir pri postavljanju proizvodnog postupka. Pažljivo razmatranje viskoznosti pomaže u odabiru pravog materijala kako za dizajn proizvoda, tako i za proces proizvodnje potreban za njegovu izradu.
Moderna ljepila često su složena formulacija komponenata koje izvode specijalne funkcije. Formulacija sirovina u primjenjive sustave za lijepljenje i brtvljenje sama je široko polje tehnologije. Ljepila i brtvila mogu se proizvesti u različitim oblicima: jednodijelne i dvodijelne tekućine, otopine na bazi otapala, emulzija na bazi vode, potpomognuti ili nepodržani film, predoblikovane kuglice ili oblikovane istiskivanja i brojni drugi oblici. Raznolike mogućnosti formulacije i oblici krajnje uporabe ukazuju na napredno stanje u razvoju ljepila i brtvila.
Viskoznost (i reologija) jedan je od najvažnijih parametara u proizvodnji i obradi ljepila. Daljnji ulazni materijal mora se ispitati viskozitetom prije upotrebe (npr. U sustavu za doziranje). Za kontrolu viskoznosti ljepila mogu se upotrijebiti različita otapala, topivi agensi, smolni praškovi ili inertna punila. Viskoznost ljepljivih sustava možda je potrebno povećati ili smanjiti ovisno o primjeni i radnom okruženju.
- Kontrola viskoznosti je jedna metoda koja se obično koristi za održavanje konzistentne debljine proizvoda i linije veze. zgušnjivači i tiksotropna sredstva koriste se za održavanje razumne debljine linije ljepila pomoću podešavanja viskoznosti.
- Karakteristike protoka mogu se regulirati uključivanjem punila, upotrebom ostataka ili tkanih traka kao "unutarnjih šupljina" unutar samog ljepila ili pažljivom regulacijom ciklusa očvršćivanja. Ugrađena su punila za kontrolu viskoznosti ljepila kao i drugih svojstava.
- Unošenje zraka može biti izvor kvara, posebno u malim aplikacijama. Uklanjanje zraka iz sustava prije primjene može biti neophodan korak obrade. Zračni otvori mogu spriječiti da ljepilo potpuno ispreplete s površinom podloge što može rezultirati smanjenjem čvrstoće. razrjeđivači smanjuju viskoznost i smanjuju vrijeme potrebno da ljepila učinkovito vlaže podlogu. Smanjena viskoznost također pomaže uklanjanju uhvaćenog zraka i pomaže kapilarnom djelovanju ljepila u popunjavanju pora i šupljina koje se mogu nalaziti na površini supstrata. Međutim, dodavanje razrjeđivača, posebno nereagiranih tekućih smola, obično rezultira smanjenom gustoćom umrežavanja što zauzvrat može rezultirati smanjenom čvrstoćom na visokoj temperaturi i manjom otpornošću na okoliš.
- Miješajte omjer mnogi dvodijelni materijali mogu predstavljati veliko pitanje. Neki su sustavi vrlo osjetljivi na manje promjene u smjesi miješanja. Mnogi materijali su stehiometrijski izbalansirani i mješavina izvan omjera može uzrokovati da se materijal pogrešno očvrsne i / ili da ne postigne svoju optimalnu sposobnost. Neki materijali koji nisu toliko osjetljivi na omjer miješanja mogu pokazati malo drugačije karakteristike kada se omjer mijenja. Materijali koji se očvršćuju mješavinom izvan omjera mogu imati nešto različitu završnu tvrdoću i vlačnu čvrstoću, što utječe na krajnje performanse. Alternativno rješenje za ispunjavanje strogih zahtjeva s obzirom na omjer miješanja moglo bi biti kontinuirano nadziranje viskoznosti tijekom postupka miješanja i reguliranje količina različitih sastojaka / materijala, ovisno o željenim karakteristikama protoka.
- Miješanje dvodijelnih ljepila osnovna je procesna funkcija, ali ključno je za pravilno djelovanje ovih ljepila. Nedovoljno mješavina može rezultirati djelomičnom kemijskom reakcijom koja vodi djelomičnom stvrdnjavanju. Nedovoljno očvršćeni materijal najvjerojatnije će rezultirati lošom čvrstoćom veze i nižim fizičkim svojstvima. Također, miješanje originalnog spremnika može biti vrlo važno. Punila ili drugi sastojci se mogu taložiti. Osiguravanje a homogena smjesa svake komponente prije miješanja (za dva dijela) je bitno za postizanje maksimalnih svojstava. Mjerenja viskoznosti na više točaka smjese mogu pomoći u nadzoru i reguliranju homogenosti na željenu razinu za primjenu.
Spora i kritična obrada nekih ljepila može biti glavni nedostatak, posebno u proizvodnji velikih količina. Ako ljepilo ima više komponenti, dijelove je potrebno pažljivo izmjeriti i pomiješati. Operacija podešavanja često zahtijeva toplinu i pritisak. Dugo postavljeno vrijeme čini pogone i učvršćivače potrebnima za montažu. Također su potrebne krute kontrole procesa, jer svojstva ljepila ovise o parametrima stvrdnjavanja i površinskim preparatima. Pregled gotovih spojeva radi kontrole kvalitete vrlo je težak. Ovo također zahtijeva strogu kontrolu nad cjelokupnim postupkom lijepljenja kako bi se osigurala ujednačena kvaliteta. Nerazorne tehnike ispitivanja ne mogu kvantitativno predvidjeti čvrstoću zgloba.
Mjerenja viskoznosti u ispitivanju
Ispitivanje je izuzetno kritična funkcija u industriji ljepila i brtvila iz više razloga. Ne mogu se pouzdano predvidjeti karakteristike spoja samo na temelju parametara ljepila, podloge i dizajna fuge. Ljepljiva viskoznost pokazatelj je koliko lako se proizvod može pumpati ili širiti na površinu. Otkriva informacije, zajedno s podešavanjem brzine i površinske napetosti tekućine, koje su povezane s karakteristikama vlaženja ljepila i podacima o starosti i smjesi ljepila. Mjerenja viskoznosti za slobodno tekuće ljepila ili zaptivne mase obično se temelje na jednoj od sljedećih metoda opisanih u ASTM D 1084. Ispitivanja ljepila i brtvila provode se iz različitih razloga. Koriste se za:
- Birajte između materijala ili procesa, poput ljepila, ljepila ili zajedničkog dizajna;
- Pratite kvalitetu proizvodnih materijala kako biste bili sigurni da se nisu promijenile od zadnjeg puta kad su provjerene za upotrebu u procesu vezivanja;
- Potvrdite učinkovitost postupka lijepljenja, poput čišćenja ili stvrdnjavanja površine; ili
- Istražite parametre ili procesne varijable koje mogu dovesti do izmjerenih razlika u učinkovitosti obveznice
Postoje dvije opće kategorije ispitivanja ljepila i brtvila: osnovna ispitivanja svojstava i ispitivanja krajnje uporabe. Ispitivanja osnovnih svojstava, kao što je ispitivanje viskoznosti, obično se koriste za procjenu konzistencije dolaznog ljepila ili supstrata nakon što je spojeni sustav provjeren kao prikladan u određenoj primjeni. Često se temeljno testiranje imovine provodi nakon što dođe do neuspjeha ili neobjašnjive situacije kako bi se utvrdilo je li promjena ulaznog materijala možda mogući krivac. Američko udruženje za ispitivanje i materijale (ASTM) i druge strukovne organizacije, poput Ministarstva obrane SAD-a i Društva inženjera automobila, odredile su brojne standardne testove za ljepila i brtvila.
Kontrola kvalitete ulaznih materijala: Možda će biti potrebno i testirati kućište velikih količina proizvoda na osnovna svojstva. Te se inspekcije obično sastoje od procjene fizičkih i kemijskih svojstava kao što su: boja, viskoznost, postotak krutih čestica, težina po galonu, životni vijek loze, otvoreno vrijeme i protok. Izuzetno visok postotak oštećenja može se pratiti lošom izvedbom ili nerazumijevanjem adhezije. Specifikacije su nužan dio programa kontrole kvalitete. Specifikacija je jednostavno izjava zahtjeva koje moraju ispuniti ljepilo, sredstvo za brtvljenje ili postupak kako bi bili prihvatljivi za upotrebu.
Ljepila mogu biti jednokomponentna, ali često se sastoje od dvije komponente, smole i učvršćivača. Sve komponente odvojeno i miješani proizvod moraju se ispitati viskoznošću. Neki od standardnih testova za karakterizaciju svojstava osnovnih materijala za ljepila i brtvila su sljedeći:
- ASTM D1084 Viskoznost ljepila
- ASTM D2556 Prividna viskoznost ljepila koja ima svojstva protoka ovisna o brzini smicanja
- ASTM D3236 Viskoznost vrućeg ljepila i materijala za oblaganje
Upravljanje viskoznošću u sustavima za isporuku
Kada se koriste u automobilske i opće proizvodne svrhe, ova nova industrijska ljepila primjenjuju se pomoću širokog spektra sustava za isporuku ljepila. Oni se kreću od potpuno robotiziranih sustava za nanošenje - koji brzo nanose precizne, dosljedno izmjerene zrnca ljepila na obradak, kao što je neobrušena ploča tijela ili vjetrobransko staklo, do sustava aplikatora na bazi pištolja koji radnici u pogonu ručno nanose ljepila na ploče i dijelove tijekom montaže proizvodne linije. Da bi se postigao dosljedniji protok i sloj materijala tijekom nanošenja, nizvodno od pumpe mogu se dodati regulatori viskoznosti fluida.
Reologija i viskoznost neke su od najvažnijih karakteristika povezanih s brtvilima i ljepilima koja bi trebala pokazivati svojstva slična tekućini (oni bi trebali teći) da bi se nanosili, ali također moraju imati dovoljno ljepljivosti da se lijepe ili vežu podloge - ponašanje koje utječe viskoelastična svojstva. Jednom naneseni, većina materijala je tada dizajnirana da prolazi kroz prijelaz tekućina-krutina kako bi se stvorila robusna brtva ili ljepljiva veza. Za ljepila niske viskoznosti viskoznost je važna za prodiranje na površine za lijepljenje i za ulijevanje u razmak za lijepljenje. Za ljepila visoke viskoznosti potrebna je ispravna viskoznost kako bi se premostile veće praznine i kako bi se spriječilo istjecanje u male praznine i pore na površini.
Viskoznost je mjerenje karakteristika protoka, a njegova kontrola jedna je od najvažnijih operacija koraka isporuke ljepila i brtvila. Ključne točke o tome kako je viskoznost kaše kritična:
- Mjerenjem viskoznosti mogu se primijetiti promjene gustoće, stabilnosti, sadržaja otapala i molekularne težine. Viskoznost je učinkovit pokazatelj raspodjela veličine čestica, Promjene veličine distribucije čestica mogu utjecati na svojstva, uključujući gustoću, reologiju i debljinu premaza. Svojstva na koja mogu utjecati jesu kemijska otpornost, toplinske karakteristike, otpornost na udarce, skupljanje, fleksibilnost, upotrebljivost i čvrstoća, Neprekidno praćenje viskoznosti i prilagođavanje formulacije su neophodni za postizanje ispravnih svojstava ljepila i brtvila u odgovarajućim aplikacijama.
- Stalno praćenje i kontrola viskoznosti ključni su za otkrivanje i izbjegavanje problema u isporuci zbog čimbenika okoliša - temperatura, razina vlage, ugljični dioksid, pH i kisik, među ostalim kemikalijama mogu imati nepovoljan učinak na ljepila i brtvila.
Da bi se imao ujednačen postupak nanošenja i kako se ne bi trošili materijali i optimiziralo utrošak energije, vrlo je poželjno da se viskozitet automatski regulira na bitno konstantnu vrijednost. Praćenje i kontrola viskoznosti u stvarnom vremenu je bitno za poboljšati performanse i smanjiti troškove gotovo u svakom procesu formulacije i isporuke ljepila i brtvila. Operatori procesa shvaćaju potrebu za viskozometrom koji nadzire viskoznost i temperaturu, a mogli bi upotrijebiti viskoznost s kompenzacijom temperature kao ključnu varijablu procesa kako bi se osigurala konzistencija i smanjili kvarovi.