Ragasztás, ragasztóanyagok

Az előadások a következő témára: "Ragasztás, ragasztóanyagok"— Előadás másolata:

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

2 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

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

4 dr. Molnárné Hamvas Lívia
Polimerizáció

5 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)

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

7 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

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

9 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

10 dr. Molnárné Hamvas Lívia

11 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

12 dr. Molnárné Hamvas Lívia

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

14 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

15 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

16 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

17 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

18 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 H-kötés 8 - 40 ionos dipól-dipól 4 - 20 fémes London < 10 Lewis - 80

19 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

20 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 ~ mJ/m2 - viszonylag magas változatos ragasztó-összetétel alkalmas porózusság eltérése keményfa, fenyőféle növekedési sebesség - korai és késői pászta megmunkálás

21 dr. Molnárné Hamvas Lívia

22 növekedés sebessége dr. Molnárné Hamvas Lívia

23 dr. Molnárné Hamvas Lívia
megmunkálás iránya nyitott edények száma

24 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

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

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

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

28 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

29 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 ()

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

31 dr. Molnárné Hamvas Lívia

32 dr. Molnárné Hamvas Lívia

33 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)

34 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

35 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

36 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

37 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

38 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)

39 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

40 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

41 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

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