Ragasztás, ragasztóanyagok Polimerkémia Ragasztás, ragasztóanyagok dr. Molnárné Hamvas Lívia

Előző témakör Polimerizáció Láncreakció dr. Molnárné Hamvas Lívia Előző témakör Polimerizáció kettős, vagy hármas C-C kötést tartalmazó monomerek összekapcsolódása láncreakcióban Láncreakció Láncindítás (iniciálás): az aktív centrumok létrehozása Láncnövekedés: az aktív centrumok monomerekkel történő, egymás utáni reakciója, gyors monomer addíció Lánczáródás (dezaktiválás): a láncnövekedés megállása, az aktív centrumok megszűnése

Polimerizáció Gyökös polimerizáció iniciálás iniciátorokkal dr. Molnárné Hamvas Lívia Polimerizáció Gyökös polimerizáció iniciálás iniciátorokkal fotokémiai reakcióval sugárkémiai gyökkeltéssel katalizátorokkal – kationos és anionos

dr. Molnárné Hamvas Lívia Polimerizáció

Polimerizációs termékek dr. Molnárné Hamvas Lívia Polimerizációs termékek Vinil-polimerek poli(vinil-acetát) (PVAc) poli(vinil-alkohol) (PVA) poli(etil-vinilacetát) (EVA) polisztirol (PS) Poliakrilsav- és metakrilsav-észterek poli(metil-akrilát) (PMA) poli(metil-metakrilát) (PMMA) poli(cianoakrilát) (CA)

dr. Molnárné Hamvas Lívia Vinil-polimerek PVAc PVA EVA PS

Poliakrilsav- és metakrilsav-észterek dr. Molnárné Hamvas Lívia Poliakrilsav- és metakrilsav-észterek PMA PMMA CA lakk és ragasztó M ~ 200ezer műanyagtermékek M - 1 millió felett

Ragasztás, ragasztóanyagok dr. Molnárné Hamvas Lívia Ragasztás, ragasztóanyagok

Ragasztás, ragasztóanyagok dr. Molnárné Hamvas Lívia Ragasztás, ragasztóanyagok Ragasztás – technológiai művelet ragasztóanyagok – szilárd anyagok felületét tapadással (adhézió) és saját szilárdságukkal (kohézió) kötik össze az összekötött anyagok szerkezeti felépítése, eredeti tulajdonságai lényegesen nem változik

dr. Molnárné Hamvas Lívia

Ragasztás, ragasztóanyagok dr. Molnárné Hamvas Lívia Ragasztás, ragasztóanyagok Ragasztás – technológiai művelet ragasztóanyagok – szilárd anyagok felületét tapadással (adhézió) és saját szilárdságukkal (kohézió) kötik össze az összekötött anyagok szerkezeti felépítése, eredeti tulajdonságai lényegesen nem változik kötőanyagok – az összekötés három dimenzióban történik Felvitel – illesztés – kötés kialakulása

dr. Molnárné Hamvas Lívia

Ragasztás, ragasztóanyagok dr. Molnárné Hamvas Lívia Ragasztás, ragasztóanyagok Ragasztás – technológiai művelet felvitel illesztés kötés kialakulása

A ragasztó kötés kialakulásának lépései dr. Molnárné Hamvas Lívia A ragasztó kötés kialakulásának lépései felvitel molekuláris kölcsönhatások ragasztó csepp felület nedvesítés beszivárgás peremszög folyadék viszkozitás illesztés kötés kialakulása nedvesítés és adszorpció beszivárgás a felszíni rétegbe fizikai és kémiai kölcsönhatások határfelületi energiák

Ragasztás, ragasztóanyagok dr. Molnárné Hamvas Lívia Ragasztás, ragasztóanyagok Felvitel – folyadék állapot szilárd – folyadék – gőz háromfázisú rendszer folyadékadhézió: nedvesedéssel kontakt helyzet – a peremszög és a felületek energiája glv Young egyenlet folyadék- csepp gsl q gsv

Ragasztás, ragasztóanyagok dr. Molnárné Hamvas Lívia Ragasztás, ragasztóanyagok Felvitel – folyadék állapot szilárd – folyadék – gőz háromfázisú rendszer folyadékadhézió: nedvesedéssel kontakt helyzet – a peremszög és a felületek energiája filmhelyzet – szétterülési együttható szétterülés csak olyan felületen, amelynek felületi energiája nagyobb, mint a folyadék felületi feszültsége Harkins egyenlet Sslv = sv – (sl + lv)  0

Ragasztás, ragasztóanyagok dr. Molnárné Hamvas Lívia Ragasztás, ragasztóanyagok Felületi tapadás – molekuláris kölcsönhatások a szilárd felület szerkezete, struktúrája, felületi energiája a ragasztóanyag felületi feszültsége a ragasztóanyag reológiai tulajdonságai a szilárd-folyadék határfelületi energia nagysága technológiai paraméterek hőmérséklet nyomás

Ragasztás, ragasztóanyagok dr. Molnárné Hamvas Lívia Ragasztás, ragasztóanyagok A szilárd felület szerkezete, felületi energiája a felülethez milyen kémiai kötésekkel lehet kapcsolódni elsőrendű, H-kötés, Van der Waals kötéstípus energia (kJ/mol) típus kovalens 150 - 1100 H-kötés 8 - 40 ionos 400 - 700 dipól-dipól 4 - 20 fémes 110 - 350 London < 10 Lewis - 80

Ragasztás, ragasztóanyagok dr. Molnárné Hamvas Lívia Ragasztás, ragasztóanyagok A szilárd felület szerkezete, felületi energiája a felülethez milyen kémiai kötésekkel lehet kapcsolódni elsőrendű, H-kötés, Van der Waals fémek: a fém jellegétől függően O-, OH-, vagy S- kötések -OH, -COOH, -NH2, -N=C=O, -COOC- üveg: sziloxánok – -O-Si-O- kötések műanyag: kis felületi energia hasonló felépítésű ragasztóval

Ragasztás, ragasztóanyagok dr. Molnárné Hamvas Lívia Ragasztás, ragasztóanyagok A szilárd felület szerkezete, felületi energiája a felülethez milyen kémiai kötésekkel lehet kapcsolódni faanyag: elsőrendű- és H-kötések felületi energia: gslv ~ 40-60 mJ/m2 - viszonylag magas változatos ragasztó-összetétel alkalmas porózusság eltérése keményfa, fenyőféle növekedési sebesség - korai és késői pászta megmunkálás

dr. Molnárné Hamvas Lívia

növekedés sebessége dr. Molnárné Hamvas Lívia

dr. Molnárné Hamvas Lívia megmunkálás iránya nyitott edények száma

Ragasztás, ragasztóanyagok dr. Molnárné Hamvas Lívia Ragasztás, ragasztóanyagok A szilárd felület szerkezete, felületi energiája a felülethez milyen kémiai kötésekkel lehet kapcsolódni faanyag: elsőrendű- és H-kötések porózusság – keményfa, fenyőféle kapillárisok alakja és hajlás-szöge () nedvesedés: ha j + q < 180° felületi érdesség – növelésével nedvesedést fokozni lehet víz-, extraktanyag-, gyanta-tartalom

dr. Molnárné Hamvas Lívia csiszolatlan durva fafelület kétirányban csiszolt fafelület négyszeresen csiszolt fafelület

Ragasztás, ragasztóanyagok dr. Molnárné Hamvas Lívia Ragasztás, ragasztóanyagok A faanyag víztartalma

A faanyag víztartalma – a ragasztó beszivárgása dr. Molnárné Hamvas Lívia A faanyag víztartalma – a ragasztó beszivárgása nagyon gyenge kölcsönhatás, 100-300 mm

Ragasztás, ragasztóanyagok dr. Molnárné Hamvas Lívia Ragasztás, ragasztóanyagok A ragasztóanyag felületi feszültsége a nedvesedés feltétele, hogy a folyadék felületi feszültsége kisebb legyen, mint a felület felületi energiája kapillárisban hőmérséklet-függés – Eötvös törvény

Ragasztás, ragasztóanyagok dr. Molnárné Hamvas Lívia Ragasztás, ragasztóanyagok A ragasztóanyag felületi feszültsége a fa felületi rétegben bekövetkező abszopciós folyamatok miatt a felületi feszültség változik a koncentrációval Gibbs féle abszorpciós egyenlet – határfelületi többlet-koncentráció ()

Ragasztás, ragasztóanyagok dr. Molnárné Hamvas Lívia Ragasztás, ragasztóanyagok A ragasztóanyag reológiai tulajdonságai elsősorban pórusos, kapillárisos felületeken jelentős a behatolás (penetráció) sebessége – Washburn egyenlet

dr. Molnárné Hamvas Lívia

dr. Molnárné Hamvas Lívia

Ragasztás, ragasztóanyagok dr. Molnárné Hamvas Lívia Ragasztás, ragasztóanyagok A ragasztás = felvitel  illesztés  kötés kialakulása a felületek közötti kölcsönhatások adhéziós munka nedvesítési munka szétterülési munka Wa = glv (1 + cos q) Ww = glv cos q Ws = glv (cos q - 1)

Ragasztás, ragasztóanyagok dr. Molnárné Hamvas Lívia Ragasztás, ragasztóanyagok Kötés kialakulása fizikai úton kötő oldószeres diszperziós olvadék-ragasztók kémiai úton kötő diszperziós ragasztók természetes polimer alapú ragasztók fehérje, szénhidrát, szénhidrogén alapú

Ragasztás, ragasztóanyagok dr. Molnárné Hamvas Lívia Ragasztás, ragasztóanyagok Kötés kialakulása – fizikai úton – oldószeres ragasztó kötőanyag: polimer, a molekulaméret nem változik megfelelő viszkozitás – koncentrációval állítható be a kötési folyamat az oldószer eltávozása – döntően a szilárd felületbe diffundál – csak porózus felületekhez oldószer jellege – duzzasztó hatás

Ragasztás, ragasztóanyagok dr. Molnárné Hamvas Lívia Ragasztás, ragasztóanyagok Kötés kialakulása – fizikai úton – oldószeres ragasztó diffúzió: anyagáramlás Fick I. törvénye dx rétegen az anyagáramlásra D – diffúzióegyüttható T-vel exponencálisan termodiffúzió: ellentétes irányú hőmérséklet- és koncentráció-gradiens

a faanyag kapilláris-porózus kolloid anyag – xerogél dr. Molnárné Hamvas Lívia a faanyag kapilláris-porózus kolloid anyag – xerogél nedvesség-változás miatt falak és kapillárisok mérete is megváltozik dagadás  zsugorodás nyomás alkalmazásával

Ragasztás, ragasztóanyagok dr. Molnárné Hamvas Lívia Ragasztás, ragasztóanyagok Kötés kialakulása – fizikai úton – oldószeres ragasztó a kialakult kötés szilárdságát, hőállóságát, oldószer- és vízállóságát megszabja a polimer szerkezete, moláris tömege kohéziós és adhéziós tulajdonságai lineáris polimer: hőre lágyuló a reverzibilis szilárdulás miatt a szilárdulás ellentétes irányban is végbemegy: xerogél  duzzadt gél  szol (vagyis a kötés megszűnik)

Ragasztás, ragasztóanyagok dr. Molnárné Hamvas Lívia Ragasztás, ragasztóanyagok Kötés kialakulása – fizikai úton – oldószeres ragasztó oldószer – víz vagy szerves oldószerek (elegye) a műanyagot tökéletesen és könnyen oldja lágyítóval és adalékanyagokkal keveredjen párolgási sebessége megfelelő ne legyen mérgező alacsony kötőanyag tartalmú lineáris polimer

Ragasztás, ragasztóanyagok dr. Molnárné Hamvas Lívia Ragasztás, ragasztóanyagok Kötés kialakulása – fizikai úton – oldószeres ragasztó vízoldható – PVA önállóan, vagy más vízoldható ragasztóval keverve porban kapható, vízben kell duzzasztani jól nedvesít, és jól tapad – kötés nem vízálló nedvesítéssel tapadó ragasztószalag, cimke

Ragasztás, ragasztóanyagok dr. Molnárné Hamvas Lívia Ragasztás, ragasztóanyagok Kötés kialakulása – fizikai úton – oldószeres ragasztó szerves oldószeres műanyag oldószer cellulóz-nitrát CN aceton, butanon, etilacetát poli(vinil-acetát) PVAc aceton, butanon, etilacetát, etanol poli(vinil-klorid) PVC ciklohexanon, butilacetát polisztirol PS benzol, toluol,aceton poli(metil-metakrilát) PMMA kloroform, aceton, toluol, xilol, MMA

Következő témakör Ragasztás, ragasztóanyagok dr. Molnárné Hamvas Lívia Következő témakör Ragasztás, ragasztóanyagok Fizikai úton kötő ragasztók Kémiai úton kötő ragasztók Természetes ragasztóanyagok