Σύνθεση
Οι κόλλες και τα στεγανωτικά είναι σύνθετα σκευάσματα που χρησιμοποιούνται για να δεσμεύουν τα υποστρώματα ή να σφραγίζουν τις αρθρώσεις ή τα κενά. Έρχονται σε διάφορες μορφές αλλά είναι κοινές διασπορές που περιέχουν πολυμερή υλικά ή παράγοντες σκλήρυνσης, επιφανειοδραστικές ουσίες και διαλύτες. Τα συγκολλητικά μπορούν να είναι αντιδραστικά ή μη αντιδραστικά. Για αντιδραστικά συγκολλητικά, η πρόσφυση μπορεί να προκληθεί με ανάμιξη δύο ή περισσότερων δραστικών συστατικών μαζί, όπως εποξειδικής ρητίνης και σκληρυντικού, ή μπορεί να προκληθεί από εξωτερικά ερεθίσματα όπως ακτινοβολία UV, θερμότητα ή υγρασία. Για μη αντιδραστικά συγκολλητικά, η πρόσφυση προκαλείται από φυσικά ερεθίσματα, όπως πίεση ή εξάτμιση διαλύτη, για παράδειγμα. Στην περίπτωση στεγανοποιητικού, η κύρια λειτουργία είναι η στεγανοποίηση αρμών ή κενών και η παρεμπόδιση της εισόδου ή της διαρροής υγρασίας, διαλυτών ή αερίων από ένα σύστημα ή συστατικό, αν και πολλά στεγανωτικά υλικά μπορούν να έχουν πολλαπλές λειτουργίες.
Τα περισσότερα συγκολλητικά και στεγανωτικά αποτελούνται από πολυμερή υλικά ή περιέχουν μονομερή ή ολιγομερή που σχηματίζουν ένα διασυνδεδεμένο πολυμερικό δίκτυο μετά από αντίδραση. Κατά συνέπεια, το μοριακό βάρος και η μοριακή δομή αυτών των συστατικών είναι κρίσιμα για τις ιδιότητες του υλικού τόσο πριν όσο και μετά την πρόσφυση. Πολλές συνθέσεις συγκολλητικού και σφραγιστικού είναι συστήματα δύο φάσεων, τα οποία περιλαμβάνουν γαλακτώματα που περιέχουν διεσπαρμένο πολυμερές ή διασπαρμένα στερεά στην περίπτωση καλαφατισμού. Και στις δύο περιπτώσεις το μέγεθος σωματιδίων και το μέγεθος σταγονιδίων μπορεί να είναι κρίσιμα για την απόδοση του προϊόντος.
Οποιοσδήποτε σκοπεύει να χρησιμοποιήσει συγκολλητικά και στεγανωτικά, αντιμετωπίζει την τεράστια πρόκληση της ορθής επιλογής υλικού καθώς και τον καθορισμό των κατάλληλων διεργασιών. Το συγκολλητικό ή το υλικό στεγανοποίησης πρέπει να ρέει πάνω στην επιφάνεια του υποστρώματος και στη συνέχεια να μεταβάλλεται από ένα ρέον υγρό σε ένα δομικό στερεό χωρίς να δημιουργούνται επιβλαβείς εσωτερικές καταπονήσεις στην άρθρωση. Πολλά από τα προβλήματα συγκόλλησης ή στεγανοποίησης που εξελίσσονται δεν οφείλονται σε κακή επιλογή υλικού ή σχεδιασμού αρμού αλλά σχετίζονται άμεσα με τις ελαττωματικές τεχνικές παραγωγής που δεν έχουν τον κατάλληλο έλεγχο της διαδικασίας.
Γιατί η μέτρηση του ιξώδους είναι σημαντική για την παρασκευή των συνθέσεων;
Υπάρχουν πολλοί τύποι συγκολλητικών και στεγανωτικών που πρέπει να λάβετε υπόψη όταν ρυθμίζετε μια διαδικασία κατασκευής. Η προσεκτική εξέταση του ιξώδους βοηθά στην επιλογή του σωστού υλικού τόσο για το σχεδιασμό του προϊόντος όσο και για τη διαδικασία κατασκευής που απαιτείται για την κατασκευή του.
Τα σύγχρονα συγκολλητικά είναι συχνά μια πολύπλοκη διατύπωση συστατικών που εκτελούν ειδικές λειτουργίες. Η διαμόρφωση των πρώτων υλών σε λειτουργικά συγκολλητικά συστήματα συγκόλλησης και στεγανοποίησης είναι από μόνη της ένα ευρύ πεδίο τεχνολογίας. Οι κόλλες και τα στεγανωτικά μπορούν να παραχθούν με διάφορες μορφές: υγρά ενός και δύο μερών, διαλύματα με βάση διαλύτη, γαλάκτωμα με βάση το νερό, υποστηριζόμενα ή μη υποστηριζόμενα φιλμ, προσχηματισμένα σφαιρίδια ή μορφοποιημένα εξωθήματα και πολλές άλλες μορφές. Αυτή η ποικιλία δυνατοτήτων διαμόρφωσης και μορφών τελικής χρήσης είναι ενδεικτικές της προχωρημένης κατάστασης ανάπτυξης συγκολλητικών και στεγανωτικών.
Το ιξώδες (και η ρεολογία) είναι μία από τις σημαντικότερες παραμέτρους στην παραγωγή και την επεξεργασία συγκολλητικών ουσιών. Περαιτέρω εισερχόμενο υλικό πρέπει να δοκιμάζεται με ιξώδες πριν από τη χρήση (π.χ. σε σύστημα δοσολογίας). Διάφοροι διαλύτες, διαλυτοί παράγοντες, ρητινικές σκόνες ή αδρανή πληρωτικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον έλεγχο του ιξώδους της κόλλας. Το ιξώδες των συγκολλητικών συστημάτων μπορεί να χρειάζεται να αυξηθεί ή να μειωθεί ανάλογα με το περιβάλλον εφαρμογής και λειτουργίας.
- Ο έλεγχος ιξώδους είναι μια μέθοδος που χρησιμοποιείται συνήθως για να διατηρηθεί ένα σταθερό πάχος γραμμής προϊόντος και δεσμού. Πυκνωτές και οι θιξοτροπικοί παράγοντες χρησιμοποιούνται για τη διατήρηση λογικού πάχους της γραμμής κόλλας μέσω της ρύθμισης του ιξώδους.
- Τα χαρακτηριστικά ροής μπορούν να ρυθμιστούν με την ενσωμάτωση του πληρωτικά, με τη χρήση κορδονιών ή υφασμένων ταινιών ως «εσωτερικών πλακών» εντός της ίδιας της κόλλας ή με την προσεκτική ρύθμιση του κύκλου σκλήρυνσης. Τα πληρωτικά υλικά ενσωματώνονται για τον έλεγχο του ιξώδους των συγκολλητικών καθώς και άλλων ιδιοτήτων.
- Η παγίδευση αέρα μπορεί να αποτελέσει πηγή αποτυχίας ειδικά σε μικρές εφαρμογές. Η αφαίρεση του αέρα από ένα σύστημα, πριν από την εφαρμογή, μπορεί να είναι ένα απαραίτητο βήμα επεξεργασίας. Τα κενά αέρα θα μπορούσαν να εμποδίσουν τη σύνδεση της κόλλας με την επιφάνεια του υποστρώματος, η οποία μπορεί να οδηγήσει σε μειωμένη αντοχή. Αραιωτικά μειώστε το ιξώδες και μειώστε το χρόνο που χρειάζεται για να κολλήσουν αποτελεσματικά τα υποστρώματα. Το μειωμένο ιξώδες επίσης βοηθά στην απομάκρυνση του παγιδευμένου αέρα και βοηθά στην τριχοειδή δράση της κόλλας στην πλήρωση πόρων και κοιλοτήτων που μπορεί να βρίσκονται στην επιφάνεια του υποστρώματος. Ωστόσο, η προσθήκη αραιωτικών μέσων, ιδιαίτερα των μη αντιδρώντων υγρών ρητινών, συνήθως έχει ως αποτέλεσμα μειωμένη πυκνότητα σταυροσύνδεσης η οποία με τη σειρά της μπορεί να έχει σαν αποτέλεσμα μειωμένη αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία και χαμηλότερη περιβαλλοντική αντίσταση.
- Αναλογία μίξης για πολλά υλικά δύο τεμαχίων μπορεί να είναι ένα σημαντικό ζήτημα. Ορισμένα συστήματα είναι πολύ ευαίσθητα στις ήσσονος σημασίας αλλαγές στη αναλογία ανάμειξης. Πολλά υλικά είναι στοιχειομετρικά ισορροπημένα και ένα μίγμα εκτός αναλογίας μπορεί να προκαλέσει την ακεραιότητα της επεξεργασίας του υλικού ή / και να μην επιτελέσει τη βέλτιστη ικανότητα του. Ορισμένα υλικά που δεν είναι τόσο ευαίσθητα στην αναλογία ανάμειξης ενδέχεται να εμφανίζουν ελαφρώς διαφορετικά χαρακτηριστικά όταν η αναλογία μεταβάλλεται. Τα υλικά που σκληρύνουν με ένα μίγμα εκτός αναλογίας μπορεί να έχουν ελαφρώς διαφορετική τελική σκληρότητα και αντοχή σε εφελκυσμό, επηρεάζοντας έτσι την τελική απόδοση. Μία εναλλακτική λύση για την ικανοποίηση αυστηρών απαιτήσεων αναφορικά με την αναλογία ανάμιξης θα μπορούσε να είναι η συνεχής παρακολούθηση του ιξώδους καθόλη τη διάρκεια της διαδικασίας ανάμιξης και η ρύθμιση ποσοτήτων διαφόρων συστατικών / υλικών ανάλογα με τα επιθυμητά χαρακτηριστικά ροής.
- Η ανάμιξη των συγκολλητικών δύο τμημάτων είναι μια βασική λειτουργία της διαδικασίας, αλλά είναι απαραίτητη για να λειτουργούν σωστά αυτά τα συγκολλητικά. Το ανεπαρκές μίγμα μπορεί να οδηγήσει σε μερική χημική αντίδραση η οποία οδηγεί σε μερική σκλήρυνση. Ένα ανεπαρκές σκληρυνθέν υλικό πιθανότατα θα οδηγήσει σε κακή αντοχή δεσμού και σε χαμηλότερες φυσικές ιδιότητες. Επίσης, η ανάμειξη του αρχικού δοχείου μπορεί να είναι πολύ σημαντική. Τα πληρωτικά ή άλλα συστατικά θα μπορούσαν να εγκατασταθούν. Εξασφάλιση ενός ομοιογενές μίγμα κάθε συστατικού πριν από την ανάμιξη (για δύο μέρη) είναι ζωτικής σημασίας για την επίτευξη των μέγιστων ιδιοτήτων. Οι μετρήσεις ιξώδους σε πολλά σημεία του μείγματος μπορούν να βοηθήσουν στην παρακολούθηση και ρύθμιση της ομοιογένειας στο επιθυμητό επίπεδο για την εφαρμογή.
Οι αργές και κρίσιμες απαιτήσεις επεξεργασίας κάποιων συγκολλητικών ουσιών μπορεί να είναι ένα σημαντικό μειονέκτημα, ιδιαίτερα στις μεγάλες εργασίες παραγωγής. Εάν η κόλλα έχει πολλαπλά συστατικά, τα εξαρτήματα πρέπει να ζυγιστούν προσεκτικά και να αναμιχθούν. Η λειτουργία ρύθμισης συχνά απαιτεί θερμότητα και πίεση. Ο μακρύς χρόνος που απαιτείται για τη συναρμολόγηση είναι απαραίτητος. Είναι επίσης αναγκαίοι αυστηροί έλεγχοι διεργασίας, επειδή οι συγκολλητικές ιδιότητες εξαρτώνται από τις παραμέτρους σκλήρυνσης και τα παρασκευάσματα επιφανειών. Η επιθεώρηση των τελικών αρμών για τον ποιοτικό έλεγχο είναι πολύ δύσκολη. Αυτό απαιτεί επίσης αυστηρό έλεγχο επί του συνόλου της διαδικασίας συγκόλλησης για να εξασφαλιστεί ομοιόμορφη ποιότητα. Οι μη καταστροφικές τεχνικές δοκιμής δεν μπορούν να προβλέψουν ποσοτικά την κοινή αντοχή.
Μετρήσεις ιξώδους στις δοκιμές
Η δοκιμή είναι μια εξαιρετικά κρίσιμη λειτουργία στη βιομηχανία κόλλας και στεγανοποίησης για διάφορους λόγους. Δεν μπορεί κανείς να προβλέψει αξιόπιστα τα χαρακτηριστικά του συνδέσμου με βάση μόνο τις παραμέτρους της κόλλας, του υποστρώματος και του σχεδιασμού των αρμών. Το συγκολλητικό ιξώδες αποτελεί ένδειξη για το πόσο εύκολα μπορεί να αντληθεί το προϊόν ή να εξαπλωθεί σε μια επιφάνεια. Αποκαλύπτει πληροφορίες μαζί με την ταχύτητα ρύθμισης του υγρού και την επιφανειακή τάση, η οποία σχετίζεται με τα χαρακτηριστικά διαβροχής της κόλλας και πληροφορίες σχετικά με την ηλικία και την σύνθεση του συγκολλητικού. Οι μετρήσεις ιξώδους για ελευθέρως ρέουσες συγκολλητικές ύλες ή στεγανωτικά υλικά βασίζονται συνήθως σε μία από τις ακόλουθες μεθόδους που περιγράφονται στην ASTM D 1084. Οι δοκιμές κόλλας και στεγανοποίησης διεξάγονται για διάφορους λόγους. Χρησιμοποιούνται είτε για:
- Επιλέξτε ανάμεσα σε υλικά ή διαδικασίες, όπως κόλλα, προσάρτηση ή σχεδιασμό κοινού.
- Παρακολουθήστε την ποιότητα των υλικών παραγωγής για να βεβαιωθείτε ότι δεν έχουν αλλάξει από την τελευταία φορά που επαληθεύτηκαν για χρήση στη διαδικασία συγκόλλησης.
- Επιβεβαιώστε την αποτελεσματικότητα μιας διαδικασίας συγκόλλησης, όπως ο καθαρισμός της επιφάνειας ή η σκλήρυνση. ή
- Διερευνήστε παραμέτρους ή μεταβλητές διαδικασίας που μπορεί να οδηγήσουν σε μετρούμενες διαφορές στην απόδοση του δεσμού
Υπάρχουν δύο γενικές κατηγορίες δοκιμών για κόλλες και στεγανωτικά υλικά: βασικές δοκιμές ιδιοτήτων και δοκιμές τελικής χρήσης. Δοκιμές θεμελιώδους ιδιότητας, όπως ο έλεγχος ιξώδους, συνήθως χρησιμοποιούνται για να εκτιμηθεί η συνοχή της εισερχόμενης κόλλας ή υποστρώματος όταν το σύστημα συνδέσεως επαληθεύεται ως κατάλληλο σε μία συγκεκριμένη εφαρμογή. Συχνά διεξάγεται δοκιμή θεμελιωδών ιδιοτήτων μετά την αποτυχία ή την ανεξήγητη εμφάνιση για να διαπιστωθεί εάν μια αλλαγή στο εισερχόμενο υλικό μπορεί να ήταν ο πιθανός ένοχος. Ορισμένες τυπικές δοκιμές για συγκολλητικά και στεγανωτικά έχουν καθοριστεί από την Αμερικανική Εταιρεία Δοκιμών και Υλικών (ASTM) και από άλλες επαγγελματικές οργανώσεις όπως το Υπουργείο Άμυνας των ΗΠΑ και η Εταιρεία Αυτοκινήτων Μηχανικών.
Έλεγχος ποιότητας των εισερχόμενων υλικών: Μπορεί επίσης να είναι απαραίτητο να δοκιμάσετε το εισερχόμενο χύμα προϊόν στο σπίτι για θεμελιώδεις ιδιότητες. Αυτές οι επιθεωρήσεις συνίστανται συνήθως σε μια αξιολόγηση των φυσικών και χημικών ιδιοτήτων όπως: χρώμα, ιξώδες, ποσοστό στερεών, βάρος ανά γαλόνι, διάρκεια ζωής δοχείου, χρόνος ανοιχτής ροής και ροή. Ένα εξαιρετικά υψηλό ποσοστό ελαττωμάτων μπορεί να ανιχνευθεί σε κακή ποιότητα κατασκευής ή σε έλλειψη κατανόησης όσον αφορά την πρόσφυση. Οι προδιαγραφές αποτελούν απαραίτητο μέρος ενός προγράμματος ποιοτικού ελέγχου. Μια προδιαγραφή είναι απλώς μια δήλωση των απαιτήσεων που πρέπει να πληροί η κόλλα, το σφραγιστικό ή η διαδικασία για να γίνει αποδεκτή για χρήση.
Οι κόλλες μπορούν να είναι μεμονωμένες, αλλά συχνά αποτελούνται από δύο συστατικά, τη ρητίνη και το σκληρυντικό. Όλα τα συστατικά ξεχωριστά και το μεικτό προϊόν πρέπει να ελέγχονται με ιξώδες. Ορισμένες από τις τυπικές δοκιμές για τον χαρακτηρισμό θεμελιωδών ιδιοτήτων υλικών για κόλλες και σφραγιστικά έχουν ως εξής:
- ASTM D1084 Ιξώδες συγκολλητικών ουσιών
- ASTM D2556 Φαινόμενο ιξώδες συγκολλητικού που έχει ιδιότητες ροής εξαρτώμενες από την ταχύτητα διάτμησης
- ASTM D3236 Ιξώδες συγκολλητικού και υλικών επίστρωσης θερμής τήξης
Διαχείριση ιξώδους στα συστήματα παράδοσης
Όταν χρησιμοποιούνται τόσο για αυτοκινητοβιομηχανία όσο και για γενικούς σκοπούς κατασκευής, αυτές οι νέες βιομηχανικές κόλλες εφαρμόζονται χρησιμοποιώντας μια μεγάλη ποικιλία συστημάτων διανομής κόλλας. Αυτά κυμαίνονται από πλήρως ρομποτικά συστήματα εφαρμογής - τα οποία εφαρμόζουν γρήγορα μια ακριβή, σταθερά μετρούμενη χάντρα κόλλας σε ένα κομμάτι εργασίας, όπως ένα πάνελ αμαξώματος ή παρμπρίζ - έως συστήματα εφαρμογών με βάση όπλο που χρησιμοποιούνται από εργαζόμενους στις εγκαταστάσεις για να εφαρμόσουν χειροκίνητα κόλλες σε πάνελ και μέρη κατά τη συναρμολόγηση της γραμμής παραγωγής. Για την επίτευξη μιας πιο συνεπούς ροής και σφαιριδίου υλικού κατά την εφαρμογή, μπορούν να προστεθούν ρυθμιστές ιξώδους υγρού κατάντη της αντλίας.
Η ρεολογία και το ιξώδες είναι μερικά από τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά που σχετίζονται με στεγανωτικά και συγκολλητικά τα οποία θα πρέπει να εμφανίζουν ιδιότητες που μοιάζουν με υγρό (πρέπει να ρέουν) για να εφαρμοστούν αλλά πρέπει επίσης να έχουν επαρκή «πρόσφυση» για να κολλήσουν ή να συνδέσουν τα υποστρώματα μεταξύ τους επηρεάζεται από ιξωδοελαστικές ιδιότητες. Μόλις εφαρμοστούν, τα περισσότερα υλικά στη συνέχεια σχεδιάζονται για να υποβληθούν σε μετάβαση υγρού-στερεού προκειμένου να σχηματίσουν ένα στιβαρό σφράγισμα ή κολλητικό δεσμό. Για κόλλες χαμηλού ιξώδους, το ιξώδες είναι σημαντικό για τη διείσδυση των επιφανειών κόλλησης και για τη ροή στο διάκενο κόλλησης. Για κόλλες υψηλού ιξώδους απαιτείται το σωστό ιξώδες για τη γεφύρωση μεγαλύτερων κενών και για να αποφευχθεί η ροή του σε μικρά κενά και πόρους στην επιφάνεια.
Το ιξώδες είναι μια μέτρηση των χαρακτηριστικών ροής και ο έλεγχός του είναι μία από τις σημαντικότερες λειτουργίες των βημάτων παροχής κόλλας και στεγανοποίησης. Βασικά σημεία για το πώς το ιξώδες της ιλύος είναι κρίσιμο:
- Μέσω της μέτρησης του ιξώδους, μπορούν να παρατηρηθούν αλλαγές στην πυκνότητα, τη σταθερότητα, την περιεκτικότητα σε διαλύτες και το μοριακό βάρος. Το ιξώδες είναι ένας αποτελεσματικός δείκτης του κατανομή μεγέθους σωματιδίων. Οι αλλαγές κατανομής μεγέθους σωματιδίων μπορούν να επηρεάσουν τις ιδιότητες συμπεριλαμβανομένης της πυκνότητας, της ρεολογίας και του πάχους της επικάλυψης. Ιδιότητες που μπορούν να επηρεαστούν είναι χημική αντίσταση, θερμικά χαρακτηριστικά, αντοχή σε κρούσεις, συρρίκνωση, ευκαμψία, λειτουργικότητα και αντοχήΗ συνεχής παρακολούθηση του ιξώδους και η πραγματοποίηση των απαραίτητων προσαρμογών στη σύνθεση είναι απαραίτητη για την επίτευξη των σωστών ιδιοτήτων των συγκολλητικών και των στεγανωτικών υλικών στις αντίστοιχες εφαρμογές.
- Η συνεχής παρακολούθηση και ο έλεγχος του ιξώδους είναι απαραίτητοι για την ανίχνευση και την αποφυγή προβλημάτων κατά την παράδοση λόγω περιβαλλοντικών παραγόντων - η θερμοκρασία, το επίπεδο υγρασίας, το διοξείδιο του άνθρακα, το pH και το οξυγόνο, μεταξύ άλλων χημικών ουσιών, μπορούν να έχουν αρνητικές επιπτώσεις στην κόλλα και τα στεγανωτικά.
Για να υπάρχει μια ομοιόμορφη διαδικασία εφαρμογής και για να μην αποβάλλονται υλικά και να βελτιστοποιείται η χρήση ενέργειας, είναι πολύ επιθυμητό το ιξώδες να ρυθμίζεται αυτομάτως σε μια ουσιαστικά σταθερή τιμή. Παρακολούθηση και έλεγχος ιξώδους σε πραγματικό χρόνο, εν σειρά είναι ουσιαστικής σημασίας τη βελτίωση της απόδοσης και τη μείωση του κόστους σε σχεδόν κάθε διαδικασία διαμόρφωσης και παράδοσης συγκολλητικών και στεγανωτικών. Οι χειριστές διεργασιών συνειδητοποιούν την ανάγκη ενός ιξωδομέτρου που παρακολουθεί το ιξώδες και τη θερμοκρασία και θα μπορούσε να χρησιμοποιήσει ιξώδες με αντιστάθμιση θερμοκρασίας ως βασική μεταβλητή της διαδικασίας για να εξασφαλίσει συνέπεια και να μειώσει τις βλάβες.