Hore lagyulo muanyagok ragasztasa: új megoldások a hőre lágyuló műanyagok ragasztási problémáira
A fröccsöntött hőre lágyuló műanyag alkatrészek meghibásodása a legkülönbözőbb formákban jelentkezik. Gyakran a kiválasztott anyag vagy az alkatrészek gyártási folyamata okozza a problémát. Amikor hibás alkatrészek hagyják el a gépet, fontos megtalálni a hiba kiváltó okát, hogy a gyártási folyamatot, az anyagot vagy a kialakítást újra lehessen állítani, és elkerülhetők legyenek a hosszú távú költségek. A legtöbb hőre lágyuló műanyag meghibásodása hőelemző műszerekkel elemezhető. A hőre lágyuló műanyagok két gyakori meghibásodását választottuk ki, és bemutatjuk, hogyan segíthet a termoanalízis a meghibásodás okának meghatározásában.
1. eset: A rádió burkolatának törése alacsony hőmérsékleten
Egy autó műszerfalába épített rádiófedél ismeretlen okokból eltörött. Feltételezhető, hogy a feldolgozott anyag más anyagokkal szennyeződhetett, vagy hogy a törött alkatrész előállításához nem megfelelő polimerösszetételt használtak. Ezért első lépésben méréseket végeztek a NETZSCH DSC 214 Polyma készülékkel, hogy megtalálják a meghibásodás okát. A módszer különösen alkalmas a meghibásodás okának első felmérésére, mivel viszonylag kis ráfordítással sok mindent megtudhatunk az anyag tulajdonságairól. Mind a jó alkatrészből származó mintát, mind a rossz alkatrészből származó mintát N2 atmoszférában 10 K/perc fűtési sebességgel hőmérsékletprogramnak vetették alá. Az 1. ábra a mérési eredményeket mutatja. Környezeti hőmérséklet felett a két minta azonos viselkedést mutat. Az üvegesedési átmeneti hőmérsékletek és az olvadási csúcsok azonos hőmérsékleten jelentkeznek. A jó minta azonban egy második üvegesedési átmenetet mutat körülbelül -58°C-on, ami a rossz mintából hiányzik. A jó minta második üvegátmenete egy elasztomer komponensre vezethető vissza, amely jobb hideg rugalmasságot és ütésállóságot biztosít. Mivel ez a komponens hiányzott a rossz alkatrész mintájából, a rádióburkolat nem rendelkezett azzal a hideg rugalmassággal, amivel kellett volna, és ennek következtében alacsony hőmérsékleten eltört.
Ez a példa egyike a differenciál pásztázó kalorimetria (DSC) sokféle alkalmazásának a hőre lágyuló műanyag alkatrészek hibaelemzésében.
2. eset: Termoplasztikus alkatrész törése feszültség alatt
A polimerekben intenzív anyagátadási folyamatok játszódhatnak le. Gázok, szerves oldószerek, színezékek és nedvesség is diffundálhatnak a polimerekbe vagy azokon keresztül. Az elnyelt nedvesség azonban megváltoztathatja a polimerek tulajdonságait. Ide tartoznak a polimer mechanikai tulajdonságai is, pl. a modulus, amely a rugalmas alakváltozással szembeni ellenállást méri. Egy hőre lágyuló műanyag alkatrész feszültség alatti meghibásodása is összefüggésbe hozható a nedvesség felvételével az anyagba. Egy nedvességgenerátorral felszerelt dinamikus mechanikai analizátor segíthet a mechanikai tulajdonságok meghatározásában különböző nedvességszintek mellett. A 2. ábra szerint PA 6 mintát mértünk 1 Hz-es frekvencián és 40°C-os hőmérsékleten, húzó üzemmódban. A relatív páratartalmat fokozatosan 0%-ról 75%-ra növelték az idő múlásával. Az anyag merevségét (amelyet az E' tárolási modulus ír le) ezekben a lépésekben mértük. Jól látható, hogy az anyag merevsége a relatív páratartalom növekedésével csökken. Az 50%-os relatív páratartalomnál a tárolási modulus körülbelül 74%-kal csökkent.
Ez a példa jól mutatja, hogy mennyire fontos ismerni a polimer mechanikai tulajdonságait az autóban és a különböző éghajlati viszonyok között. Ennek megfelelően létfontosságú, hogy olyan hőre lágyuló anyagokat használjunk az autóipari alkatrészek és komponensek gyártásánál, amelyek ellenállnak a körülményeknek. A hőre lágyuló anyagok gyakori meghibásodási okainak két példája azt mutatja, hogy a hőelemzési technikák és műszerek segíthetnek a meghibásodás okainak meghatározásában.
A DSC 214 Polyma készülékkel végzett mérések sokféle kérdés megválaszolásában segíthetnek. További információkat a differenciál pásztázó kalorimetriáról itt talál. Az anyagok DMA 242 E Artemis készülékkel történő elemzése betekintést nyújt a hőmérséklettől függő viszkoelasztikus tulajdonságok, például a merevség és a csillapítási viselkedés vizsgálatába. A hőre lágyuló műanyagok különleges jellege miatt a szabványos vizsgálati módszerek keretében nehéz egyértelműen meghatározni az alacsony hőmérsékleti határértéket. Amikor a hőre lágyuló műanyagokat növekvő hőmérsékletű körülmények között használják, bizonyos tulajdonságok, mint például az üvegesedési hőmérséklet (Tg) és a kristályok olvadási hőmérséklete (Tm), erősen befolyásolják a mechanikai viselkedést és az élettartamot. Másrészt, ha a hőmérséklet csökken, nem feltétlenül következik be a tulajdonságok tartós csökkenése az alacsony hőmérsékleten történő használat miatt. Ezen a ponton különbséget kell tenni az amorf és a részben kristályos hőre lágyuló műanyagok között. Az amorf anyagot nem szabad mechanikai kopásnak kitenni az üvegesedési hőmérséklet felett, mivel ezen a ponton a mechanikai szilárdság rendkívül lecsökken. A részben kristályos és amorf hőre lágyuló műanyagok esetében a negatív tartományban lévő alkalmazási hőmérséklet nincs pontosan meghatározva. Az erősítőszálakkal módosított anyagok általában ridegebben viselkednek. Amikor kriogén hőmérsékletről van szó, azaz -200 °C vagy az alatt, csak nagyon kevés polimer használható sikeresen. Forradalmi új megoldás a ragasztásban: ezzel a termékcsaláddal megoldódott hőre lágyuló műanyagok ragasztása.
A ragasztásban jártasak ismerik, hogy egyes hőre lágyuló műanyagok ragasztása - mint a polipropilén, polietilén - problémás. Erre ajánl egy jó megoldást az Acralock termék család új tagja, az Acralock PP 1-02 NAT ragasztó, amely felület előkészítés vagy csatolóréteg alkalmazása nélkül képes összeragasztani PP-t, PE-t és más hőre lágyuló műanyagokat, párosul alacsony mértékű nyúlás mellett. Felületi feszültségű felületek ragasztására lett kifejlesztve, mint a PE, PP, POM, PTFE, akár felületkezelés nélkül is (lásd: használható műanyagok hegesztése során).
Rövid összegzés a termék és technika kapcsolatáról
A hőre lágyuló műanyagok meghibásodásának megértése érdekében a termoanalízis és a mechanikai vizsgálatok kombinációja kulcsfontosságú. DSC és DMA mérések segítségével feltérképezhetők az α- és β-átmenetek, a Tg és Tm értékek, valamint a nedvesség vagy külső tényezők hatására bekövetkező változások. Az Acralock PP 1-02 NAT pedig konkrét megoldást kínál a PP, PE és egyéb hőre lágyuló műanyagok ragasztási kihívásaira felület előkészítés nélkül is, csökkentve ezzel a gyártási időt és a költségeket.
- DSC alapú mérés a gyártási és anyagminőségi problémák azonosítására
- Nedvesség és páratartalom hatásainak vizsgálata DMA-val
- Üvegszerkezet és üvegesedési átmenetek megismerése a hosszú élettartam érdekében
- Acralock PP 1-02 NAT ragasztó gyakorlati előnyei PPP, PE és hasonló anyagok ragasztásánál
tags: #hore #lagyulo #muanyagok #ragasztasa