Folyékony ragasztók: a modern ragasztástechnikára vonatkozó követelmények

Felhasználói és a tervezői kihívások

2021. május 03., hétfő, 06:00

Címkék: ipari ragasztó kétkomponensű ragasztó ragasztás ragasztók rögzítéstechnika ViscoTec

A ragasztók megbízható kötést hoznak létre a legkülönfélébb alkalmazásokban. De folyamatosan növekszik a kötvénytípus iránti igény, amiknek a jövőben is meg kell felelni. A siker kulcsa a megfelelő anyagkombináció. Itt ismerszik meg a kötésben rejlő potenciál, vagyis az, hogy csak a ragasztással lehet különböző anyagokat tartósan összekapcsolni úgy, hogy tulajdonságaik maradéktalanul megmaradjanak. A technológia előnyei azonban csak akkor aknázhatók ki, ha a folyamatot jól tervezik meg és helyesen alkalmazzák.

A felhasználók, vagy még korábban a tervezők számára gyakran nem áll rendelkezésre a szükséges szakértelem vagy tapasztalat a részlegesen vagy teljesen automatizált projektek hatékony és eredményes megtervezéséhez és megvalósításához. Az automatizált gyártásban a kötési folyamat sikeréhez vagy kudarcához számos befolyásoló változó járulhat hozzá: a ragasztó, az adagoló, a robotika, a szállítmányozás, a programozás, a környezet stb. Sok olyan változó is van, amely az alkalmazás minőségét befolyásolja: az adagolótű vagy -hegy, az adagolási sebesség és mennyiség, a ragasztó viszkozitása, a légbuborékok és még sok egyéb. Jelen cikk betekintést nyújt a ragasztóadagoló rendszerek tervezésének néhány buktatójába, valamint a folyékony ragasztók alkalmazásába és a hibalehetőségek kizárásába.

Az első kihívás az adott projekt számára megfelelő ragasztó megtalálása. A következő kihívás: melyik rendszer a legalkalmasabb a ragasztó felvitelére? Hogyan lehet az adagolási technológiát a leggazdaságosabban, de egyben a leghatékonyabban megvalósítani egy már meglévő gyártósorban? Ha ezeket a szempontokat nem gondoljuk át, akkor gyártási késedelmek, többletköltségek merülhetnek fel, vagy a tényleges kötési folyamatban keletkeznek minőségi problémák.

Ragasztástechnikai alkalmazások

A folyékony ragasztóanyagok típusai és a speciális kihívások

A folyékony ragasztók alapvető összetevői a gyanták, az oldószerek, a kikeményedést segítő komponensek, a töltő- és adalékanyagok, például lágyítók, antioxidánsok stb. A kötés fizikai változás vagy kémiai reakció során jöhet létre. Az első esethez tartoznak az egykomponensű ragasztók, amelyeknél az ipari szektorban oldószeralapú, illetve diszperziós ragasztókat használnak, amikben a polimerek feloldódnak vagy finoman diszpergálódnak. Az oldószer elpárolgásának hatására a ragasztó megköt és megerősödik. Ezeknek a ragasztóknak jellemzően hosszabb a száradási ideje, és védeni is kell a kötési pontot.

Reaktív ragasztók esetében a polimer tényleges szerkezete csak a kikeményedés során alakul ki. Az egykomponensű reaktív ragasztóknál reakció útján, azaz nedvesség, UV-fény vagy légzárás hatására indul el a polimerizációs folyamat. Sok alkalmazásban használnak két- és egykomponensű reaktív ragasztókat. Ezek általában hosszabban tárolhatók el stabil állapotban, mivel a reakciópartnerek egymástól el vannak választva. A kétkomponensű reaktív ragasztókat pontosan a meghatározott keverési arányban kell összekeverni, majd általában gyorsan fel kell vinni. Ennek oka az a tény, hogy csak korlátozott feldolgozási idővel rendelkeznek, mielőtt teljesen kikeményednek. A száradási idő néhány másodperctől több óráig terjedhet.

Minél gyorsabban kötnek a ragasztók, a többnyire exoterm reakciók miatt annál több hő szabadul fel a kikeményedés során. A legrosszabb esetben a ragasztó túlmelegszik, ami az alkatrész sérülését okozza. Az alkatrész jövőbeli hőmérsékleti alkalmazási tartományától függően előfordulhat, hogy a ragasztót hasonlóan magas hőmérsékleten kell kikeményíteni. Ez fontos a későbbi feszültségek vagy a költséges utókezelés megelőzése érdekében. Az utókezelés valószínűleg további enyhe zsugorodással jár, ami az elektronikai iparban elektronikus alkatrészek tüskéinek elnyírását okozhatja.

A ViscoTec adagolórendszerek kiválóan kezelik a fent említett ragasztótípusokat, vagyis az oldószeralapú és diszperziós ragasztókat. A nagyon különböző egy- és kétkomponensű reaktív ragasztókat, például az akrilátragasztókat, epoxigyantákat, poliuretánokat, hibrid polimereket is ugyanolyan biztonsággal adagolják, mint a tömítő- és ragasztóanyagokat, a szilikonragasztókat és a poliszulfid tömítőanyagokat. De alkalmasak gyöngy-, pötty- és spray-alkalmazásokhoz, valamint öntéshez is.

Mire figyeljünk különösen a ragasztók esetében?

• A reakcióidőnek – különösen a kétkomponensű ragasztók esetében – harmonizálnia kell az alkalmazással. Bizonyos esetekben olyan ragasztókat választanak, amelyek olyan gyorsan kötnek, hogy még a kötéshez sem marad elég idő. Az eredmény pedig az alacsony tapadás. Ezt súlyosbítja, hogy az anyagot az állandó öblítés miatt félreteszik. Az öblítés a keverőcső tisztán tartásához szükséges.
• Fontos figyelembe venni a ragasztó és az alkatrész hőtágulását. Gyakran még az apró hőmérséklet-emelkedés is nagy igénybevételt okoz, ha a hőtágulás akadályokba ütközik. Bizonyos alkalmazásokban, például az optoelektronikában, csak alacsony hőtágulású ragasztók használhatók, mert csak így garantálható a kiváló minőségű végtermék.
• Az oldószeralapú ragasztók általában nagyon gyúlékonyak, vagy gyúlékony gőzöket szabadíthatnak fel. Az oldószerek fizikai károsodásokat is okozhatnak, például légzési nehézségeket, szédülést, bőr- és szemirritációt. Feldolgozáskor elengedhetetlen a megfelelő berendezések használata: elszívás, inert gáz elárasztás, robbanásbiztos zóna stb.
• Az egykomponensű, hőre vagy nedvességre kikeményedő ragasztók esetében nem szabad megfeledkezni arról, hogy a hosszabb leállások a rendszerben okoznak térhálósodást. Vagyis folyamatos anyagáramlásra van szükség. Az alkalmazást általában az alkatrész egyik oldalán hajtják végre. A ragasztókat mindig pontosan a gyártó utasításainak megfelelően vagy a megengedett környezeti körülmények között kell feldolgozni.
• Poliuretán-alapú, illetve öntő ragasztók feldolgozásakor különösen fontos a nedvesség kerülése. A kikeményedést elősegítő adalék reagálhat azzal és térhálósíthatja a ragasztót. De még a gyanta is károsodhat a nedvesség miatt a keverés után: a CO₂ felszabadulása buborékokhoz és feszültségek kialakulásához vezethet.
• Vákuumban történő öntéskor vagy az öntőkomponens utólagos eltávolításakor fontos, hogy az öntővegyület egyes alkotóelemeit a keverés és az alkalmazás előtt külön gáztalanítsák. Ellenkező esetben a komponensekben az oldott levegő vagy a lehetséges légbuborékok erős buborék- és habképződéshez vezetnek az alkatrészekben, ami viszont a termék ellenőrizetlen szennyeződését eredményezi.

Általános szabály, hogy az alkalmazandó ragasztóanyag típusa nagymértékben függ a funkciótól, az alkalmazási hőmérséklettől, a szükséges erőátviteltől és a csatlakoztatott termékek anyagától vagy felületétől. Hasonlóképpen sok tényezőtől függ a kötések környezeti hatásokkal szembeni ellenálló képessége.

Konkrét kihívások a tervezőmérnökök számára

Az alkatrészek létrehozásánál ennek megfelelően kell figyelembe venni a ragasztóbarát kialakítást, pl. a kötés lehámlási jelenségének elkerülése és a lehető legnagyobb felület kihasználása érdekében. A résméretnek is egyezni kell a ragasztóval vagy fordítva. Sok ragasztó esetében maximális rést kell hagyni, különben a kötés kohéziós meghibásodása következik be. És mindenekelőtt van egy észszerű egyensúly a költségek, a gyártási folyamat és az alkalmazott berendezések tekintetében.

Az alkalmazott gépi technológia, különösen az adagolási technológia, saját kihívásokat hordoz magában. A konstrukció típusait tekintve ez azt jelenti, hogy különös figyelmet kell fordítani a ragasztási felület, a rés és a felületminőség közötti kapcsolatra. Fontos azt is figyelembe venni, hogy szükséges-e a felületek előkezelése? Vagy további csatlakozási módszerekre van szükség az érintkező nyomóerők, a préselési idő stb. szempontjából?

Az egy- és kétkomponensű rendszer kialakítása között az egyik legnagyobb különbség a szükséges tisztítás mértéke. Üzem közben szigorúan be kell tartani az öblítési ciklusokat. Egy másik fontos pont a nagyobb helyigény és a kétkomponensű rendszerek magasabb beszerzési költségei.

Általánosságban minden iparágra érvényes, hogy pontosan meg kell tartani a kétkomponensű ragasztók keverési arányát. Abszolút pontos adagolásra van szükség. Az autó- és az elektronikai iparban határozzák meg általában a legkisebb tűréseket a teljes mennyiségre vonatkozóan.

A ragasztókötési technológiát alkalmazó különféle iparágak közötti fő különbség még mindig a rendszer automatizáltságának mértéke. Különösen az a képesség, hogy szoftveresen lekérdezzék és naplózzák a folyamathoz kapcsolódó különböző paramétereket. Csak egy teljesen automatizált rendszerben érhető el, hogy mely komponenst mikor és mely paraméterekkel alkalmazták. Az elektronikai és az autóiparban sokkal fontosabb a ragasztás minősége, mint a szellőzőaknák, fapanelek vagy hasonló termékek esetében.

Gyakori hibaforrások – és hogyan lehet ezeket elkerülni?

A problémák néha meglehetősen későn jelennek meg az előzetes információk vagy a folyamat ismeretének és a folyamat leírásának hiánya miatt. Ezeket gyakran csak nagy költségek árán lehet megoldani. Gyakran sem a végfelhasználó, sem a gépgyártó nem rendelkezik a szükséges ismeretekkel és tapasztalattal. Nincsenek tisztában azzal, hogy az információk hiánya vagy az állítólagos „apró változások” a későbbiekben, vagy a jelenlegi projektben, jelentős változásokat eredményezhetnek az adagolórendszerben ahhoz, hogy stabil folyamat jöjjön létre. Ha például a tényleges adagolási mennyiség kisebb vagy nagyobb, mint az eredetileg megadott, ez gyakran azt jelenti, hogy más keverőfejre van szükség. Vagy rövid távon dönthetünk úgy is, hogy más ragasztót használunk, ami viszont a legrosszabb esetben egy teljesen más adagolórendszert igényel.

Még a különféle gyártók egyes folyamatkomponenseinek kölcsönhatása is gyakran okoz interfészproblémákat. Vagy egy másik klasszikus hiba: a végfelhasználó maga tervezi meg és szereli össze a tömlővezetéket. Ebben az esetben a felhasznált tömlők gyakran túl vékonyak és hosszúak – ami azt eredményezi, hogy végül túl kevés anyag kerül az adagolórendszerbe. Ezen a ponton az elrendezés gyakran már fix, és a legrosszabb esetben nagyobb lineáris tengelyekre, robotokra vagy hasonló megoldásokra lenne szükség. Vagy az ürítő- vagy adagolórendszernek közelebb kell lennie a többi alkatrészhez, de ez helyhiány miatt már nem lehetséges.

Hogyan lehet megelőzni a problémákat?

1. Egyrészt a folyamatot érthető módon kell dokumentálni. Az összes alkatrész dokumentációjának teljesnek kell lennie, és ezen túlmenően kellő részletességű leírást kell tartalmazniuk. Ragaszkodnunk kell az összes szükséges dokumentum átadásához.
2. Ha lehetséges, használjunk teljes rendszereket. Vannak olyan ragasztógyártók, amelyek „mindent az egyben” csomagokat kínálnak, és ezzel garanciát vállalnak a funkcionalitásra. De támaszkodhatunk olyan megoldásokra is, amelyeket a ragasztó- és adagolástechnikai gyártókkal együttműködve a megfelelőség és folyamatmegbízhatóság szempontjából átfogóan teszteltek.
3. Kérjünk állandó kapcsolattartót, aki ismeri a projektet és így segíthet a felmerülő kérdésekben.

Egy kétkomponensű adagolórendszer lehetséges rendszerbeállítása

A ragasztóadagoló rendszerek napi használatakor be kell tartani:

• Ne hagyja nyitva a ragasztó komponenseit. Ez az összetevők elpárolgásához és az ebből eredő felületi feszültséghez vezet: mivel az anyagtulajdonságok hátrányosan megváltozhatnak, és a nedvességre érzékeny ragasztók részben vagy teljesen megköthetnek.
• Az adagolóanyagokat nem szabad túl sokáig tárolni a töltőanyagok ülepedésének megakadályozása érdekében – erősen ajánlott az „elsőnek be, elsőnek ki” elv alkalmazása.
• Keverés közben ne adjon levegőt az anyaghoz. A cél egy teljesen homogén keverék létrehozása. Az adagolandó anyagban lévő légbuborékok csökkentik a tapadási szilárdságot. Ha kétség merül fel, akkor keverés után folyásirányban el kell végezni az anyagkezelő rendszer, azaz a ragasztó gáztalanítását.
• Kétkomponensű poliaddíciós szilikonok esetében minden esetben kerülni kell a platina katalizátor átvitelét a második komponensbe. Ez akkor történhet meg például, ha ugyanazt a szerszámot használják a gyártósor mindkét oldalán – ez kikeményedéshez vezetne.
• Az 1 és 2 komponensű poliaddíciós szilikonok esetében fontos megelőzni a katalizátor kénnel, aminokkal, fémorganikus vegyületekkel vagy lágyítókkal való érintkezés útján történő szennyeződését. A szennyeződést okozhatják például nem megfelelő anyagból készült kesztyűk, kénnel térhálósított tömítések vagy tömlők. Az eredmény egy túl puha és ragadós, vagy néha teljesen folyékony anyag lenne.
• Anaerob úton kikeményedő ragasztók feldolgozásakor kerülni kell a fémek (különösen a színesfémek) alkalmazását. Használatuk további aktivitást és későbbi kikeményedést eredményezne az adagolórendszerben. Ha feltétlenül szükséges a fém alkatrészek használata, akkor azokat rozsdamentes acélból kell készíteni. Ezeket is passziválni kell – adott esetben akár rendszeresen, a gyártási ciklusoktól függően.
• A kikeményedést elősegítő anyag fokozott használata nem eredményez automatikusan gyorsabb folyamatot: számos ragasztó esetében ez még kontraproduktív is lehet (poliaddíciós reakció). A polimerizációs reakciók mellett is csak korlátozott mozgástér áll rendelkezésre a keverési arány megváltoztatásában a kinetikus reakció és a végső tulajdonságok beállításához.
• Amennyiben egyidejűleg használunk szilikonokat, valamint egyéb ragasztókat és bevonatokat, minden esetben meg kell akadályozni az átvitelt a tapadási problémák elkerülése érdekében.

Három fontos tipp a ragasztókkal való munkavégzéshez:

• Vegye figyelembe a specifikációkat / adatlapot
• Akklimatizálja a ragasztót az üzemben
• Használjon megfelelő tisztítószereket

Gyakorlat teszi a mestert

A ViscoTec több mint húszéves tapasztalatra tekinthet vissza a kötéstechnika terén. Ez idő alatt számos kihívást jelentő alkalmazást oldott meg, amelyek gyakran új felismerésekhez és a know-how növeléséhez vezettek. Ennek eredményeként az adagolástechnikai szakértők az iparágak és az alkalmazási területek széles skáláján képesek hasznos tanácsokat adni a ragasztási technológiák minden vonatkozásával kapcsolatban.

A műszaki tanácsadás mellett adagolástechnikai kísérletek és tesztek sorát végezzük el saját műszaki központunkban. Mindig szoros együttműködésben az ügyfelekkel és a ragasztógyártókkal. A ViscoTec arra törekszik, hogy minden ügyfél számára a legmegfelelőbb adagolási technológiát alkossa meg. Számos vizsgálati rendszer áll rendelkezésre a tesztek elvégzéséhez – az ürítéstől és a kezeléstől kezdve az egy- és kétkomponensű anyagok adagolásáig vagy alkalmazásáig.

Az idő múlásával a ViscoTec szakértői kiterjedt hálózatot építettek ki, és világszerte évtizedek óta sikeresen működnek együtt a legismertebb ragasztógyártókkal. Folyamatosan új technológiákba és innovatív továbbfejlesztésekbe fektetünk be.

Akár információra van szüksége az alkalmazás korlátairól, a fejlesztés vagy üzemeltetés során felmerülő esetleges hibákról, akár kérdései vannak az adott környezetekben, vagyis a vákuum alatt történő adagolással kapcsolatban, a ViscoTec örömmel ad tanácsot Önnek!

www.viscotec.de