Ragasztás, ragasztóanyagok

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

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

2 Előző témakör Ragasztás, ragasztóanyagok
dr. Molnárné Hamvas Lívia Előző témakör 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

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

4 Ragasztás, ragasztóanyagok
dr. Molnárné Hamvas Lívia Ragasztás, ragasztóanyagok A szilárd felület szerkezete, felületi energiája a felülethez milyen kémiai kötésekkel lehet kapcsolódni műanyag: kis felületi energia hasonló felépítésű ragasztóval 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

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

6 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)

7 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

8 Kötés kialakulása – fizikai úton
dr. Molnárné Hamvas Lívia Kötés kialakulása – fizikai úton oldószeres ragasztók kötőanyag: polimer, a molekulaméret nem változik a kötési folyamat az oldószer eltávozása – döntően a szilárd felületbe diffundál – csak porózus felületekhez oldószer – víz vagy szerves oldószerek (elegye) a kialakult kötés szilárdságát, hőállóságát, oldószer- és vízállóságát a polimer sajátságai szabják meg

9 Kötés kialakulása – fizikai úton
dr. Molnárné Hamvas Lívia Kötés kialakulása – fizikai úton oldószeres ragasztók 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

10 Kötés kialakulása – fizikai úton
dr. Molnárné Hamvas Lívia Kötés kialakulása – fizikai úton oldószeres ragasztók szerves oldószeres polimer 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

11 Kötés kialakulása – fizikai úton
dr. Molnárné Hamvas Lívia Kötés kialakulása – fizikai úton oldószeres ragasztók szerves oldószeres – PVAc változatos oldószer: CH3COOCH2CH3, CH2Cl2, C6H5CH3, CH3COCH3, CH3CH2OH viszkozitás jelentősen függ a M-től jól tapadó, nagy szilárdságú, azonban jelentős oldószer-visszatartás és kúszás fa, papír, bőr, textil, PVC

12 Kötés kialakulása – fizikai úton
dr. Molnárné Hamvas Lívia Kötés kialakulása – fizikai úton oldószeres ragasztók szerves oldószeres – PVC nehezen oldódik, speciális oldószerkeverék a kötés víz- és időjárásálló, rugalmas, hajlékony PVC ragasztására, valamint bőr, textil, papír

13 Kötés kialakulása – fizikai úton
dr. Molnárné Hamvas Lívia Kötés kialakulása – fizikai úton oldószeres ragasztók szerves oldószeres – PMA és PMMA sokféle oldószer: C6H5CH3, CH3COOCH2CH3, CH3COCH3, CH2Cl2, viszkozitás az oldószertől jó adhéziós tulajdonságok műanyagok és papír

14 Kötés kialakulása – fizikai úton
dr. Molnárné Hamvas Lívia Kötés kialakulása – fizikai úton diszperziós ragasztók diszperziós közeg – víz; diszpergált anyag – hőre lágyuló polimer – szemcsék közel gömb alakúak (0,1 - 5 mm) adalékok: oldószer, lágyító, fungicid, habzásgátló a viszkozitás a közeg/anyag térfogathányadtól függ, nem a moláris tömegtől kötés kialakulása – a ragasztóréteg már nem oldódik vízben

15 Kötés kialakulása – fizikai úton
dr. Molnárné Hamvas Lívia Kötés kialakulása – fizikai úton diszperziós ragasztók kötés kialakulása víz diffúziója a hordozóba (porózus felületbe) azonos tényezők hatnak, mint az oldószeresnél víz – duzzaszt diffúzió – koncentráció és gőznyomás-különbség a víz diffúziója során tömény, szoros illeszkedésű polimerhalmaz a polimer-szemcsék összefolyása - filmképződés belső- és kapilláris nyomás Van der Waals erők nehézségi erő ellenállás az összefolyással szemben tenzidek hatása – töltés révén

16 Kötés kialakulása – fizikai úton
dr. Molnárné Hamvas Lívia Kötés kialakulása – fizikai úton diszperziós ragasztók minél kisebb szemcseátmérő, egyenletes méret eloszlás megfelelő elasztikusság – csak az üvegedesési hőmérséklet felett – lágyítók alkalmazása alsó felhasználási hőmérséklet (MFH) módosítása a filmképződés irreverzibilis vízállóság növelése nyíró és tapadási szilárdság

17 Kötés kialakulása – fizikai úton
dr. Molnárné Hamvas Lívia Kötés kialakulása – fizikai úton diszperziós ragasztók PVAc – faipari gyakorlatban a legelterjedtebb filmje: rideg – dibutil-ftalát lágyító (0-5%) MFH módosítás (16°C-ról 2°C-ra) szakítószilárdság csökken, nyúlás nő oldószer-adagolás (magas fp.-ú) MFH módosítás sűrítő anyagok PVA: nyitott idő, tapadás növelése Al- és Cr-sók, toluol-4-szulfonsav: vízállóság növelése

18 Kötés kialakulása – fizikai úton
dr. Molnárné Hamvas Lívia Kötés kialakulása – fizikai úton diszperziós ragasztók PMA, PMMA stabil diszperziót képeznek kémiai szerkezet módosítással – üvegesedési és MFH PS homopolimer csak lágyítókkal és oldószerrel vinil-acetát kopolimerek jó vegyszerállóság, ragasztási szilárdság, kedvező ár

19 Kötés kialakulása – fizikai úton
dr. Molnárné Hamvas Lívia Kötés kialakulása – fizikai úton olvadékragasztók oldószermentes szilárd anyagok felületi tapadás - olvadt állapotban - viszkózusan folyós feldolgozási (Ta - alkalmazási) hőmérséklet kötés - az olvadék megszilárdulásával – megdermedés

20 Kötés kialakulása – fizikai úton
dr. Molnárné Hamvas Lívia Kötés kialakulása – fizikai úton olvadékragasztók hőre lágyuló, kristályosodásra hajlamos polimer hőbomlás hőmérséklete alatt viszkózusan folyós állapotba poliamidok etilén-vinilacetát (EVA) kopolimer alacsony felületi energiájú tapadás növelése adalékkal

21 Kötés kialakulása – fizikai úton
dr. Molnárné Hamvas Lívia Kötés kialakulása – fizikai úton olvadékragasztók jellemzői – halmaz-, fizikai és fázisállapotok üvegesedési (Tg) és olvadási (Tm) hőmérséklet a szerkezeti jellemzők (kristályosság) amorf polimer kismolekulájú szilárd anyag üvegesedési hőmérséklet olvadáspont/fagyáspont

22 Polimerek fizikai állapota
dr. Molnárné Hamvas Lívia Polimerek fizikai állapota Tg üvegesedési hőmérséklet Tm olvadási hőmérséklet Tf folyási hőmérséklet

23 Kötés kialakulása – fizikai úton
dr. Molnárné Hamvas Lívia Kötés kialakulása – fizikai úton olvadékragasztók jellemzői – halmaz-, fizikai és fázisállapotok üvegesedési (Tg) és olvadási (Tm) hőmérséklet a szerkezeti jellemzők (kristályosság) feldolgozási (Ta - alkalmazási) hőmérséklet a viszkozitás görbéről kötési sebesség – a hűlés során dermedés DT = Ta - Tg rugalmassági modulusz alkalmazási területet

24 Ragasztás, ragasztóanyagok
dr. Molnárné Hamvas Lívia Ragasztás, ragasztóanyagok Kötés kialakulása – kémiai úton kötőanyag: oligomer, monomer – kis moláris tömeg felvitel: folyadékállapot és viszkozitás biztosítása a kötés tisztán kémiai reakció poliaddíciós vagy polimerizációs folyamat – irreverzibilis szol  gél  xerogél átalakulás sebességét a reagáló funkciós csoportok koncentrációja, reakciókészsége, hőmérséklet, katalizátor nem csak porózus felületre – nincs oldószer minimális mértékű zsugorodás, a térhálósodás révén nagy szilárdság, jó hő- és oldószerállóság jellemző

25 Kötés kialakulása – kémiai úton
dr. Molnárné Hamvas Lívia Kötés kialakulása – kémiai úton A komponensek reaktivitása miatt a komponenseket és a katalizátort csak közvetlenül a felhordás előtt keverik össze a reakciópartnereket különböző felületekre viszik fel a ragasztót az egyik, a katalizátort a másik felületre hőmérsékletemeléssel és hőre aktiválódó katalizátorokkal gyorsíthatják a folyamatot

26 Kötés kialakulása – kémiai úton
dr. Molnárné Hamvas Lívia Kötés kialakulása – kémiai úton Epoxi-alapú rendszerek – poliaddíció epoxi oligomer + amin, poliamin hidegen és melegen kis-, közepes- és nagy-viszkozitású amin-szám, gyorsaság, merevség epoxi oligomer + szerves sav, savanhidrid, alkohol csak melegen – ezért előre összekeverhető

27 Kötés kialakulása – kémiai úton
dr. Molnárné Hamvas Lívia Kötés kialakulása – kémiai úton Poliuretán alapú ragasztók egykomponensű, tiszta izocianátok a másik komponens a ragasztandó anyag (mobilis H-hez kötődik, nedvességhez) kétkomponensű, izocianát + poliol kombinációk mólarányok fontossága (nNCO > nOH) OH fafelület

28 Ragasztás, ragasztóanyagok
dr. Molnárné Hamvas Lívia Ragasztás, ragasztóanyagok Kötés kialakulása – fizikai és kémiai úton együttesen oldószeres, diszperziós és olvadék kémiai kötésű ragasztók Oldószeres oligomerek (esetleg kismolekulájú polimerek) oldószeres – legtöbbször vizes oldatai Diszperziós a vizes diszperziós polimerbe reakcióképes csoportokat építenek be

29 Kötés kialakulása – fizikai és kémiai úton
dr. Molnárné Hamvas Lívia Kötés kialakulása – fizikai és kémiai úton Oldószeres ragasztók a kémiai folyamat (polimer képződés) a komponensek vagy katalizátor hatására azonnal megindul oldószer hígító hatása csökkenti a reakciósebességet hőmérséklet növeli a reakciósebességet aminoplasztok és fenolgyanták - polikondenzáció oldószer eltávozása diffúzió révén zajlik a polimer képződése növeli a viszkozitást fontos a reakciósebesség és a diffúzió viszonya mindig térfogatcsökkenéssel (zsugorodással) jár irreverzibilis gélesedés

30 Kötés kialakulása – fizikai és kémiai úton
dr. Molnárné Hamvas Lívia Kötés kialakulása – fizikai és kémiai úton Oldószeres ragasztók – aminoplasztok karbamidgyanta, melamingyanta reakciósebesség növelése katalizátorral pH = 3,5-5; savasan hidrolizáló só (NH4Cl – 1-5%) hidegen kötő – sok funkciós csoport, vízben jól oldódik, jól tárolható; magas HCHO tartalom melegenyvek – kevés funkciós csoport, csak 100 °C körül köt, nem stabil, rosszul tárolható ragasztás térhálósodással és a felülethez kötődéssel

31 Kötés kialakulása – fizikai és kémiai úton
dr. Molnárné Hamvas Lívia Kötés kialakulása – fizikai és kémiai úton Oldószeres ragasztók – fenolgyanták fenol- és rezorcin-bázisú ragasztók fenol-bázisú: vízben, lúgban vagy alkoholban oldható polikondenzáció erősen savas vagy lúgos közegben szobahőmérsékleten kötő: p-toluol-szulfonsav katalizátor magas hőmérsékleten ( °C): lúgos kondenzátumok rezorcin-bázisú: vizes vagy vizes-alkoholos oldatban (rossz tárolhatóság) – novolak típusú térhálósítás: + formaldehiddel történik; 20 °C-on is

32 Kötés kialakulása – fizikai és kémiai úton
dr. Molnárné Hamvas Lívia Kötés kialakulása – fizikai és kémiai úton diszperziós ragasztók hasonló tulajdonságok a csak fizikai úton kötő diszperziós ragasztókkal kötés: a diszpergáló közeg eltávozása diffúzióval, majd a polimer szemcsék összefolyása, a reaktív csoportok révén térhálós szerkezet kialakulása irreverzibilis kémiai folyamat a filmképződés után

33 Következő témakör Felületkezelés, felületkezelő anyagok műveletek
dr. Molnárné Hamvas Lívia Következő témakör Felületkezelés, felületkezelő anyagok műveletek száradási folyamatok