مترجم: حبیب الله علیخانی
منبع:راسخون
 

اکریلیک ها

رزین های اکریلیکی (پلی متیل متا اکریلات) دارای وضوح نوری استثنایی و مقاومت به خوردگی خوبی هستند. این رزین ها، دارای خواص الکتریکی و مقاومت به شیمیایی خوبی نیز می باشند. این رزین ها جذب آب پایینی دارند. به هر حال، اکریلیک ها بوسیله ی حلال های قوی، بنزین، استون و مایع های آلی مشابه، مورد حمله قرار می گیرند.
تثبیت با حلال، روشی است که به طور معمول برای اتصال دهی اکریلیک به خودش، مورد استفاده قرار می گیرد. اکریلیک ها باید پیش از جوشکاری با روش حلال، آنیل شوند تا از بروز ترک های تنشی در آنها جلوگیری شود و میزان استحکام بدست آمده نیز ماکزیمم شود.
دمای آنیل نمونه وار برای این مواد 10 درجه ی فارنهایت زیر دمای اعوجاج حرارتی این پلاستیک است.
شرایط آنیل گفته شده، برای برخی کاربردها مناسب است. در حقیقت قطعات باید برای زمان های مخلتفی آنیل شوند تا بدین صورت کل قطعه به صورت یکنواخت تحت دمای آنیل قرار گیرد.
حلال های نمونه وار برای تثبیت اکریلیک متیلن کلرید و اتیلن دی کلرید است. تثبیت حلال با قابلیت پلیمریزاسیون برای اکریلیک ها می تواند از یک مخلوط 60 قسمت وزنی متیلن کلرید، 40 قسمت وزنی مونومر متیل متا اکریلات و 0.2 قسمت وزنی بنزوییل پروکسید به همراه میزان مناسبی از رزین برای تولید بدنه، تشکیل شده باشد. این محلول برای تثبیت حلال با خواص پرکنندگی شکاف، مناسب می باشد اما زمانی که مخلوط سازی انجام می شود، این ماده دارای عمر کاری کوتاهی است.
قطعات اکریلیک آمورف و غیر کریستالی می توانند با فرایندهای جوشکاری گرمایی به هم جوش داده شوند. این قطعات ساده تر از پلاستیک های کریستالی مانند نایلون و استال، جوش داده می شوند. تفاوت در قابلیت جوشکاری، نشاندهنده ی تفاوت گریدهای مختلف رزین اکریلیک است. اتصال های جوشکاری شده می توانند انتقال یابند اگر اتصال به خوبی طراحی شده باشد. جوشکاری التراسونیک متداول ترین روش برای اتصال دهی پیوسته ی موادی می باشد. در واقع در این مواد، تنها به یک سمت از ناحیه ی جوشکاری دسترسی وجود دارد.
اتصال های اکریلیکی اتصال یافته با چسب ها، معمولاً دارای استحکام کمتری نسبت به اتصال های تثبیت شده با حلال و جوشکاری شده با حرارت دارند. چسب های سیانواکریلات، اپوکسی و اکریلیک های ترموست، چسبندگی خوبی برای اتصال این ماده ایجاد می کنند اما مقاومت ضعیفی در برابر پیرسازی گرمایی ایجاد می کنند. جدول 1 نشاندهنده ی استحکام اتصال بخش های اکریلیکی به سایر زیرلایه های پلاستیکی است که با انواع متخلفی از چسب ها، متصل شده اند.
آماده سازی سطحی برای اتصال دهی، می توانند با استفاده از متانول، استون، MEK، تری کلرواتیلن، ایزوپروپانول یا مواد شوینده، یا سایش مکانیکی با محیط ساینده، انجام شود.
سلولز (سلولز استات، سلولز استات بوتیرات، سلولز پروپینات، اتیل سلولز و سلولز نیترات)
مواد سلولزی از جمله پلاستیک های با تافنس بالا محسوب می شوند. به هر حال، این مواد محدوده ی دمایی مشخصی دارند و در برابر محیط های خشن، مقاوم نیستند. 4 نوع از سلولز های صنعتی معروف، عبارتند از سلولز استات، سلولز استات بوتیرات، سلولز پروپینات، اتیل سلولز. عضو پنجم این گروه، سلولز نیترات است.
رزین های سلولزی در گستره ی متفاوتی از فرمولاسیون ها، تولید می شوند. این مواد حاوی پلاستیسایزرهای مختلف و خاصی هستند. میزان مهاجرت پلاستیسایزر باید پیش از تثبیت سلولز استات به سلولز استات ، پلی استایرن، اکریلیک و یا پلی وینیل کلراید، تعیین شود. در برخی موارد، مهاجرت پلاستیسایزر موجب ترک خوردن و یا نرم شدن مواد و تخریب چسب می شود.
مواد سلولزی به طور نرمال، با حلال تثبیت می شوند مگر آنکه بخواهیم این مواد را به مواد دیگری اتصال دهیم. متیل اتیل کتون و یا استون و یا مخلوطی از این دو حلال عموماً به عنوان حلال تثبیت کننده ی پلاستیک های پایه سلولزی، استفاده می شود. تثبیت حلال عموماً با حل شدن 10 % از رزین سلولزی در داخل محلول انجام می شود. این مسئله موجب می شود تا خاصیت پرکنندگی شکاف این محصولات بهبود یابد و زمان مورد نیاز برای تبخیر حلال نیز افزایش یابد. اتیل سلولز معمولاً با استفاده از حلال اتیل استات، اتصال دهی می شوند.
چسب های پلی یوریتان، اپوکسی و سیانواکریلات به طور متداول برای اتصال دهی مواد سلولزی استفاده می شوند. عملیات سطحی عموماً شامل تمیزکاری با حلال و سایش می باشد. یک تمیزکننده ی سطحی پیشنهاد شده برای این مواد، ایزوپروپیل الکل می باشد. مواد سلولزی ممکن است بواسطه ی برخی از حلال های خاص، چسب های سیانواکریلاتی و برخی از اجزای موجود در چسب های اکریلیکی، ترک بخورند.

پلی اتر کلردار

پلی اتر کلردار در برابر اکثر حلال ها مقاوم می باشد و تنها بوسیله ی اسید نیتریک و اسید سولفوریک دودکننده، مورد حمله قرار می گیرد. بنابراین، این ماده قادر به اتصال دهی با روش تثبیت حلال نمی باشد. قطعات تولیدی از پلی اتر کلردار می توانند با استفاده از چسب های اپوکسی، پلی یوریتان و پلی سولفید- اپوکسی، به هم متصل شوند. این کار پس از عمل آوری زیرلایه ها با محلول اسید کرومیک گرم، انجام می شود. استحکام کششی- برشی 1270 psi در مورد اتصال های ایجاد شده با اپوکسی- پلی سولفید، قابل حصول می باشد.

فلئوروکربن ها

هشت نوع متداول از فلئوروکربن ها وجود دارند. ساختار شیمیایی، فروشندگان و نام تجاری این محصولات در جدول 2 آورده شده است. مشابه سایر پلاستیک ها، هر نوع از فلئوروکربن ها نیز در چندین گرید مختلف به فروش می رسند.
این مواد دارای خواص مختلفی می باشند.
فلئوروکربن های اولیه و شایرد متداول ترین نوع از این مواد، تترافلئورواتیلن (TFE) است. این ماده دارای خواص الکتریکی و گرمایی بهینه است و مقاومت خوبی در برابر مواد شیمیایی و رطوبت دارد. به هر حال، TFE به صورت سرد سیلان می یابد و یا در بارگذاری متوسط و یا دماهای متوسط، دچار خزش می شود. اصلاح این رزین با مواد پرکننده نیز قابل انجام می باشد. این مواد اصلاح شده معمولاً سخت تر از رزین های بدون پرکننده هستند. اتیلن پروپیلن کلردار (FEP) مشابه TFE است به جز اینکه دمای عملیاتی آن، محدود به 400 فارنهایت است. FEP با سهولت بیشتری فرآوری می شود و این ماده می تواند به خوبی قالب گیری شود. این خصلت در مورد TFE وجود ندارد. کوپلیمر اتیلن- تترافلئورواتیلن (ETFE) به سهولت با روش تبدیلی تولید می شود. پرفلئوروآلکوکسی (PFA) یک گروه از فلئوروپلاستیک های با قابلیت ذوب شدن است که به طور موفقیت آمیز در 500 فارنهایت کار می کند. رزین های کلروتری فلئورواتیلن (CTFE) نیز قابلیت ذوب شدن را دارند. این مواد استحکام کششی بزرگتری دارند و استحکام فشاری آنها از TFE نیز بیشتر است. کوپلیمر اتیلن- کلروتری فلئورواتیلن(E-CTFE) در حقیقت یک ماده ی مقاوم در برابر ضربه می باشد. این ماده خواص استحکام و ضربه ی خود را در دماهای پایین نیز حفظ می کند. وینیلیدین فلئورید () یکی دیگر از فلئوروکربن های با قابلت ذوب شدن است که از لحاظ وزنی 20 % سبک تر از TFE و CTFE است. بنابراین، مقرون به صرفه تر است و می تواند دمایی در گستره ی منفی 80 تا مثبت 300 فارنهایت را تحمل کند. پلی وینیل فلئورید (PVF) نیز به صورت فیلم نازک تولید می شود و دارای خاصیت مقاومت در برابر هوازدگی خوبی است و همچنین خواص تولید خوبی نیز دارد. این ماده به طور متداول در تولید مواد ساختاری صنعتی، معماری و دکوراسیونی، استفاده می شود.
به دلیل پایداری حرارتی بالای این ماده و همچنین مقاومت استثنایی در برابر حلال، فلئوروکربن ها نمی توانند با استفاده از روش تثبیت حلالی، به هم اتصال پیدا کنند. این مواد به سختی با روش جوشکاری گرمایی، به هم متصل می شوند. به دلیل خنثی بودن این مواد و انرژی سطحی پایین آنها، این مواد همچنین به سختی با چسب ها به هم متصل می شوند. عملیات سطحی برای اتصال دهی قطعات هیدروکربنی، ضروری است.
آماده سازی سطحی این محصولات، شامل شستشو با استون، عمل اور با محلول ها سدیم نافتالن، شستشو با استون و سپس آب مقطر و دی یونیزه و خشک کردن با هوا در آونی با دمای 100 فارنهایت، می باشد. به دلیل طبیعت سمی این مواد شیمیایی که در حقیقت در عملیات حرارتی، مورد استفاده قرار گرفته اند، استفاده کننده باید راهنمایی های تولید کننده را به خوبی عمل کند. فرایند اچ با سدیم نافتالن موجب حذف اتم های فلئور از سطح زیرلایه می شود و موجب افزایش انرژی سطحی فلئوروکربن می شود. در واقع در این حالت، سطحی ایجاد می شود که قابلیت تر شدن با چسب های متداول را پیدا می کند. سطوح عمل اوری شدن با سدیم نفتالن، بوسیله ی نور UV تخریب می شوند و باید از برخورد مستقیم اشعه ی UV با این مواد، جلوگیری شود.
چسب های اپوکسی و پلی یوریتانی، استحکام پیوند خوبی با سطوح فلئوروکربنی ایجاد می کند. جدول 3 نشاندهنده ی اثر عملیات های سطحی مختلف بر روی دوام اتصال چسب های اپوکسی بر روی پلی تترافلئوروایتلن (تفلون) و پلی کلوتری فلئورواتیلن (Kel-F) می باشد. عمل اوری با پلاسما می تواند همچنین برای افزایش میزان چسبندگی این زیرلایه ها، مورد استفاده قرار گیرد اما استحکام پیوند ایجادی با این روش به اندازه ی استحکام بدست آمده از اچ با سدیم نفتالن، نیست.

نایلون (پلی آمید)

نایلون که همچنین به آن پلی آمید نیز گفته می شود، در حقیقت نام خانواده ای از ترموپلاست هاست که دارای مقاومت به ضربه ی خوب، استحکام کششی و خمشی خوب تا دمای 300 فارنهایت می باشند. این مواد دارای خواص سایشی و مقاومت الکتریکی استثنایی هستند. 4 نوع متداول از نایلون ها که بر اساس تعداد اتم های کربن موجود در دی آمین و دی اسید شناخته می شوند، برای تولید گریدهای مختلف از این ماده، استفاده می شوند. این مواد عبارتند از نایلون 6، نایلون 6/6، نایلون 6/10 و نایلون 11. این مواد عموماً بواسطه ی ویژگی های فرایند و ثبات ابعاد، شاخص می باشند.
تمام نایلون ها مقداری رطوبت محیط را جذب می کنند. ویژگی جذب رطوبت در طراحی و اتصال این مواد باید در نظر گرفته شود. این مواد 0.5 تا 8 % وزنی رطوبت را پس از 24 ساعت غوطه وری در آب، جذب می کنند. قطعات تازه قالب گیری شده، حاوی مقادیری حدود 0.3 % رطوبت هستند زیرا تنها از پودر خشک قالب گیری شده اند و هنوز رطوبتی جذب نکرده اند. وقتی قالب گیری انجام می شود، این قطعات به مرور زمان رطوبت جذب می کنند. میزان رطوبت جذب شده تا زمان ایجاد یک تعادل بین محیط و ماده، ادامه می یابد. میزان رطوبت تعادلی دو رزین نایلونی تجاری به صورت زیر می باشد:
آب جذب شده، می تواند یک لایه ی مرزی ضعیف را تحت شرایط خاص ایجاد کنند. عموماً قطعات پیش از اتصال دهی خشک می شوند و میزان رطوبت آنها به زیر 0.5 % می رسد. در زمان اتصال دهی نایلون به زیرلایه های دیگر، باید مراقب این مسئله باشیم. قطعات نایلونی به دلیل ورود و خروج رطوبت، انقباض و انبساط پیدا می کنند. این مسئله منجر به ایجاد تنش ها در سطح مشترک آنها می شود و موجب تخریب استحکام اتصال می شود.
چسب های تجاری مختلف برای ایجاد پیوندهای با استحکام مناسب با نایلون استفاده می شوند. این استحکام ها در گستره ی 250 تا 1000 psi است. به هر حال، اتصال دهی با چسب، معمولاً نسبت به جوشکاری حرارتی و تثبیت با حلال، در درجه ی دوم اولویت قرار دارد. استفاده از پرایمر بر روی سطح نایلون نیز موجب بهبود استحکام اتصال می شود. این پرایمرها بر پایه ی فرمالدهید، ایزوسیانات، رابر اصلاح شده و سورفکتانت های کاتیونی، تولید می شوند. چسب های الاستومری (نیتریل، یوریتان)، چسب های حرارتی (پلی آمید پلی استر) و چسب های فعال (اپوکسی، یوریتان، اکریلیک و سیانواکریلاتی) برای اتصال دهی نایلون، استفاده می شوند. برخی از چسب های بر پایه ی اپوکسی، فرمالدهید و رابری، برای تولید اتصال میان فلز، چوب، شیشه و چرم، استفاده می شوند.
جدول 4 نشاندهنده ی استحکام اتصال برای چسب های مختلف در اتصال نایلون با فلز می باشد. برخورد پلاسمای اکسیژن و هلیوم با نایلون 6 به مدت 30 ثانیه تا یک دقیقه، موجب بهبود قابل توجه در چسبندگی چسب های اپوکسی دو جزئی می شود.
حلال هایی که معمولا برای اتصال دهی نایلون پیشنهاد می شوند، عبارتند از محلول آبی فنول، محلول رسورسینول (resorcinol) در الکل و محلول کلسیم کلرید در الکل. به این حلال ها برخی اوقات رزین نایلونی نیز اضافه می شود. این محلول ها، تنها زمانی پیشنهاد می شود که سطوح نرم و به خوبی فیت شوند. در جایی که نیاز است تا شکافی پر شود، تثبیت با حلال نباید مورد استفاده قرار گیرد زیرا موجب افت در استحکام پیوند می شود.
منبع تحقیق :
Handbook of adhesives and sealants/ Edxard M. Petrie