کنترل کیفیت و آزمون های غیر مخرب برای چسب ها و مواد آب بندی (1)

مقدمه

در این مقاله، روش های مختلف مربوط به کنترل استحکام مواد آب بندی و چسب معرفی می شود. این فرایندها معمولاً از جمله آزمون های کنترل کیفیت و یا غیر مخرب محسوب می شوند. اگر چه برخی از این فرایندها پیچیده هستند، بسیاری از آنها نیازمند ادوات پیشرفته نمی باشند. ادوات ساده، بررسی های بصری و قضاوت بر اساس احساس، به عنوان ابزارهای اصلی در بخش کنترل کیفیت می باشد. در واقع در این بخش سعی می شود تا مشخصات و میزان مناسب بودن اتصال ها، مورد بررسی قرار گیرد.
فرایندهای کنترلی که بوسیله ی کاربر نهایی چسب ها و مواد آب بندی، استفاده می شوند، هدف اصلی این مقاله می باشد. فرایندهای مهمی همچون تمیز بودن محل کار، که نیاز است پیش از کار مورد توجه قرار گیرد، در این بررسی، مورد توجه قرار گرفته است. همچنین روش های کنترل کیفیت برای بررسی مواد اولیه ی تهیه شده، اعمال می شود. تکنیک های بررسی پیوند که شامل آزمون های مخرب و غیر مخرب نیز می باشند، مورد بررسی قرار گرفته اند. روش های تحلیلی نیز که توصیف شده اند، باید برای بررسی شکست پیوندها، استفاده شوند.

کنترل کیفیت

کنترل کیفیت شامل تمام فرایندها و فعالیت های است که به منظور اطمینان حاصل کردن از کیفیت نهایی یک محصول، مورد استفاده قرار می گیرد. کنترل کیفیت یک فرایند بسیار مهم است مخصوصاً زمانی که چسب ها و مواد آب بندی، استفاده می شوند. علت این مسئله، این است که وقتی یک اتصال تشکیل می شود، جداکردن مجدد و اصلاح آن، کاری سخت است. در گذر زمان، این مسئله مشاهده شده است که یکی از مرحله های ایجاد پیوند که غیر قابل کنترل می باشد، موجب می شود تا هزینه های زیادی ایجاد شود. برای چسب ها و مواد آب بندی، کنترل کیفیت باید مورد توجه قرار گیرد. این کنترل کیفیت شامل تعریف راه هایی است که بواسطه ی آنها، رویه ی تولید، بررسی های مربوط به مواد ورودی یا بررسی های فیزیکی و بصری محصول نهایی، انجام می شود.
یک فلوچارت از سیستم کنترل کیفیت در شکل 1 آورده شده است. این سیستم به گونه ای طراحی شده است تا اطمینان حاصل شود که اتصال قابلیت تکرارپذیری دارد و اگر یک اتصال غیر استاندارد تشخیص داده شد، اطمینان حاصل می شود که اصلاحات لازمه بر روی آنها انجام شده است. به هر حال، کنترل کیفیت خوب حتی قبل از دریافت مواد اولیه، انجام می شود. این مسئله عموماً با آموزش مناسب پرسنل و تعیین بخش های تولید شروع می شود.

فرایندهای پیش تولید

المان انسانی که وارد فرایند اتصال دهی چسب ها می شوند، احتمالا بیشتر از زمینه های دیگر و همچنین بیشتر از جاهای دیگر، دخیل می باشد. یک میزان بالا از عیوب می تواند به دلیل سهل انگاری نیروی کار و فقدان آگاهی در مورد چسب ها، ایجاد شود. این مسئله عموماً در مرحله ی آماده سازی سطحی شروع می شود اما ممکن است این مشکلات در سایر بخش ها نیز بروز کند. این مسئله به طور قابل توجهی با آموزش صحیح و ایجاد انگیزه در نیروی کار، از بین می رود. تمام کارمندان چه مهندسین و چه کارگران بخش تولید باید با تکنولوژی اتصال با چسب آگاه باشند و در مورد مسائلی اطلاعات داشته باشند که می تواند منجر به یک پیوند ضعیف شود.
بسیاری از عیوب ایجاد شده در این اتصال ها، به دلیل طراحی مهندسی ضعیف ایجاد می شود. جدول 1 لیستی از پاسخ نظرسنجی از کارشناسان در مورد این سوال می باشد که: در چه جایی از اتصال، مهندس طراح اغلب اشتباه می کند؟ بر اساس این لیست، بشتر خطاها در آموزش، ملاحظات طراحی و خط تولید ایجاد می شود. احتمال ایجاد این مسائل، می تواند از طریق آموزش و یا تعلیم مناسب، مینیمم شود. مشخصات یکی از بخش های ضروری برنامه های کنترل کیفیت می باشد. یک مشخصه به صورت ساده مجموعه ای از الزم ها می باشد که در مورد چسب ها، مواد آب بندی و فرایندهای مربوطه، باید در نظر گرفته شود تا بدین صورت، تأییدیه ی آنها برای استفاده، صادر گردد. یک ویژگی محصول، در واقع یک توافق میان فروشنده و استفاده کننده می باشد.
پیروی از یک مشخصه به این معنا نیست که چسب یا ماده ی آب بندی به طور مناسب در شرایط سرویس دهی، کار می کند. این مسئله تنها بدین معناست که محصول این مشخصه را دارا می باشد. مشخصات اتصال دهی و یا آب بندی نه تنها باید برای چسب ها و مواد آب بندی در نظر گرفته شود، بلکه همچنین باید این مشخصه، ویژگی های سطوح چسبندگی و فرایندهای جانبی برای آماده سازی سطوح چسبندگی و مونتاژ اتصال را تعریف کند.
نویسنده ی مشخصات محصول باید سعی کند که الزامات را با توجه به مشخصات تدوین کند و اگر این مشخصات با الزامات موجود هم خوانی داشت، به احتمال زیاد، موفقیت حاصل می شود. این الزامات باید به صورت آزمون های استاندارد مورد بررسی قرار گیرند که در واقع این کار بر اساس توافق تولید کننده و خریدار انجام می شود. این آزمون ها باید شاخصی از این مسئله باشد که چگونه چسب در فرایند تولید، استفاده می شود و چگونه اتصال کامل شده، در شرایط سرویس دهی، کار می کند. آزمون هایی که به صورت مستقیم با کاربردهای خاص در ارتباط نیستند، نباید در نظر گرفته شوند. این آزمون ها نباید به سادگی مورد استفاده قرار گیرند چون آنها روش های آزمون استانداردی هستند که در گذشته نیز کاربرد داشته اند. مشخصه های بدست آمده از سایر منابع (مانند ASTM و بخش نظامی)، ممکن است در صورتی استفاده شود که قابلیت کاربرد داشته باشند.
این مشخصه ها ممکن است نیازمند گروه بندی بر اساس نوع آزمون، باشند. برای مثال، ممکن است یک سری از آزمون ها وجود داشته باشد که برای تأییدیه ی اولیه چسب ها و مواد آب بندی، مورد نیاز باشند. این آزمون ها باید برای اثبات یک محصول خاص در همان ابتدا، مورد استفاده قرار گیرند. سایر آزمون های انجام شده نیز ممکن است برای تأیید استحکام محصولات در لات های مختلف، استفاده شود. یک مشخصه ی نمونه وار دارای فرمت زیر است: موضوع، قلمرو، الزامات عمومی، الزامات مربوط به کارایی، روش های آزمون، کنترل ها، اسناد مرجع و لیست منابع مورد استفاده.
علاوه بر کارمندان، تأسیسات عملیاتی باید پیش از استفاده از چسب یا ماده ی آب بندی، آماده باشد. نواحی اتصال چسب باید به خوبی تمیز باشند. روش اساسی در حفظ تمیزی در اتصال چسبندگی، جداسازی بخش چسب کاری از عملیات تولید دیگر می باشد. این کار باید در یک اتاق تمیز انجام شود. هوا فضای چسب کاری باید خشک و تصفیه شده باشد تا بدین صورت، از ایجاد آلودگی ها و رطوبت در داخل چسب، جلوگیری شود. عملیات های تمیزکاری و اتصال دهی، باید از همدیگر جدا باشد. اگر از ماده ی جداکننده ی سطح از قالب استفاده می شود، این توصیه شده است که از چسبیدن این ماده به ادوات اتصال جلوگیری شود. در واقع این مواد جداکننده نباید در محل سطوح چسبندگی، وجود داشته باشند. مواد آزاد کننده ی قالب که به صورت اسپری اعمال می شوند، مخصوصا عوامل آزاد کننده ی سیلیکونی، تمایل دارند تا به نواحی دیگر، انتقال یابند.

کنترل کیفیت مربوط به مواد اولیه

آزمون های مورد قبول در مورد چسب ها و مواد آب بندی و همچنین سطوح چسبندگی باید به گونه ای جهت دهی شود که اطمینان حاصل شود مواد ورودی از یک لات به لات دیگر، کیفیت مشابهی دارند. این آزمون ها، باید به گونه ای باشند که بتوانند به سرعت و با دقت مناسب، کمبودهای ایجاد شده در خواص فیزیکی و شیمایی محصول را تشخیص دهد. ASTM لیستی از روش های آزمون مختلف ارائه کرده است که به صورت متداول در چسب ها و مواد آب بندی، استفاده می شوند.
یک برنامه ی بازرسی مربوط به مواد اولیه، شامل مقایسه ی سفارش خرید با چیزی است که دریافت شده است. اگر گزارش آزمون فروشنده با محموله تطابق داشته باشد، اغلب آنها مواد دریافتی را بررسی کرده و با مشخصات مواد اصلی تطبیق می دهند.
این مسئله همچنین ضروری به نظر می رسد که محصولات بالک محموله در داخل شرکت تحت آزمون قرار گیرد و خواص اساسی آن، بررسی گردد. این بررسی ها معمولاً شامل یک ارزیابی از خواص فیزیکی و شیمیایی مانند رنگ، ویسکوزیته، میزان مواد جامد، وزن هر ظرف محتوی محصول، عمر مفید، عمر در حالت باز شدن و میزان سیالیت می باشد.
نمونه های آزمایش ممکن است همچنین برای بررسی میزان استحکام چسب، آماده سازی شوند. این نمونه ها، باید در جهاتی که مد نظر می باشد، تحت تنش قرار گیرند و میزان استحکام سرویس دهی آنها، بررسی گردد. در صورت امکان، نمونه ها باید آماده سازی و عمل اوری شوند و به صورت محصول واقعی مورد بررسی قرار گیرند. اگر وقت داشته باشیم، نمونه ها باید همچنین تحت آزمون شبیه سازی محیط کاری مانند دما بالا و رطوبت، قرار گیرند.
به دلیل هزینه و زمان مورد نیاز برای انجام آزمون های داخل کارخانه ای، امروزه، رویه ی مرسوم، انجام آزمایش بوسیله ی فروشنده می باشد. سپس فروشنده یک آزمون مورد تأیید خریدار، انجام می دهد ونتایج را بر روی محصول و یا لات مربوطه، درج می کند. برنامه ی آزمون بوسیله ی فروشنده انجام می شود و موارد بیان شده، بوسیله ی استفاده کننده مورد تأیید قرار می گیرد. این تأییدها به صورت ماهانه و یا سالانه انجام می شود.
وقتی تأیید مواد اولیه انجام شود، تمام مواد ورودی باید لیبل گذاری شوند و اطلاعات مربوطه بر روی آنها وارد شود. این داده ها، به طور واضح بر روی محفظه ی درج می شود. باید احتیاط های لازمه انجام شود تا بدین صورت اطمینان حاصل شود که مواد قدیمی تر ابتدا مصرف شوند و سپس مواد جدید به مصرف برسند. این مسئله به این دلیل انجام می شود که مواد قبلی فاسد نشوند. استامپ زدن بر روی محصول، یک روش مناسب برای انجام این کار است.
کنترل کیفیت عملیات های سطحی
عموماً برخی از انواع عملیات های سطحی، برای ایجاد یک پیوند مناسب، ضروی است. میزان انجام عملیات های سطحی بسته به ویژگی های کارایی، طبیعت سطوح چسبندگی، زمان و ملاحظات هزینه ای، تغییر می کنند.
فرایندهای آماده سازی سطحی باید به دقت کنترل شود تا بدین صورت اتصال مناسبی ایجاد گردد. اگر یک عملیات سطحی شیمیایی مورد نیاز باشد، این فرایند باید به منظور بررسی توالی مناسب، دمای بچ، غلظت محلول و آلودگی ها، ارزیابی شود. اگر ماسه پاشی انجام شود، مواد ساینده باید به صورت منظم تغییر کنند.
فرایند آماده سازی سطحی می تواند به صورت مؤثرتری انجام شود. این کار با استفاده از آزمون water-break free انجام می شود. بعد از مرحله ی عملیات نهایی، سطح زیرلایه به منظور بررسی وجود یک لایه ی پیوسته از آب بررسی می شود. این مسئله زمانی انجام می شود که قطرات آب دی یونیزه بر روی سطح قرار گیرند. یک آزمون مشابه برای آماده سازی بافته های پلیمری در شکل 2 نشان داده شده است. سطحی که به صورت یکنواخت با آب دی یونیزه تر می شود، احتمال ترشوندگی بیشتری با چسب دارد زیرا انرژی سطحی آب برابر 72 دین بر سانتیمتر است و این انرژی برای بیشتر چسب ها، بین 30 تا 50 دین بر سانتیمتر می باشد. به هر حال، این آزمون به ما اطلاعات اندکی در مورد لایه های مرزی و سایر آلودگی هایی می دهد که ممکن است بر روی سطح زیرلایه، وجود داشته اند. بعد از انجام عملیات سطحی کافی، باید ملاحظات خوبی در مورد این مسئله انجام دهیم تا زیرلایه ها تمیز و خشک بمانند. چسب ها و پرایمرها، باید در زمانی کوتاه پس از عمل آوری، بر روی سطوح عمل آوری شده، اعمال شود.

کنترل کیفیت فرایند اتصال

تمام قطعات ابتدا بر روی هم منطبق می شوند، بدون آنکه چسب یا ماده ی آب بندی بر روی آن باشد. این کار موجب می شود تا مشکلات تولید که به دلیل عدم فیت شدن مناسب است، مینیمم شود. میزان مناسب بودن اتصال از لحاظ فیت شوندگی، بوسیله ی بررسی چشمی و یا اندازه گیری مستقیم با استفاده از ادوات خاص، انجام می شود. این مناسب است که حد نهایی مربوط به تلورانس های مکانیکی در نظر گرفته شوند و نمونه های آزمایش، باید تا حد ممکنه تطابق داشته باشند.
عملیات های مخلوط کردن چسب ها باید بوسیله ی نمونه برداری دوره ای مورد بررسی قرار گیرد. اندازه گیری میزان ویسکوزیته، آزمون جریان یافتنن و بررسی های بصری میزان استحکام، بهترین ارزیابی ها در این زمینه، محسوب می شود. یک بررسی بصری می تواند همچنین برای مسئله ی بدام افتادن هوا در داخل چسب، انجام شود. مهندس کنترل کیفیت باید اطمینان حاصل کند که قدیمی ترین چسب ها ابتدا مورد استفاده قرار گیرند و از عمر ذخیره سازی این چسب ها، نگذشته باشد.
در طی عملیات های مونتاژ واقعی، تمیز بودن ادوات و محل عملیات، باید مورد تأیید قرار گیرد. اتمسفر محل انبار نیز باید کنترل شود و تا حد ممکنه به شرایط استاندارد نزدیک باشد. دما در گستره ی 65 تا 90 فارنهایت و رطوبت نسبی بین 20 تا 65 % بهترین شرای برای عملیات پیوند دهی می باشد.
میزان چسب اعمال شده و ضخامت خط پیوند نهایی، همچنین باید ارزیابی شود زیرا این موارد ممکن است بر روی استحکام اتصال مؤثر باشد. شرایط عمل آوری نیز باید از لحاظ فشار، نرخ حرارت دهی، ماکزیمم و مینیمم دما در طی عمل آوری، زمان عمل آوری و نرخ سرد کردن، مورد ارزیابی قرار گیرد.

بررسی اتصال

بعد از اینکه چسب و یا ماده ی آب بندی اتصال پیدا کند، ناحیه ی اتصال باید از لحاظ عیوب، مورد بررسی بصری قرار گیرد. این رویه ی بررسی می تواند مخرب و یا غیر مخرب باشد. نوع غیر مخرب این آزمون ها، می تواند به صورت بصری و یا با استفاده از ادوات تحلیلی پیشرفته انجام شود. این نوع از بررسی های پیوند، در ادامه توصیف می شود.

آزمون مخرب

آزمون های مخرب عموما شامل قراردهی نمونه های تولیدی در یک شرایط سرویس دهی شبیه سازی شده و تعیین این مسئله است که آیا اتصال کیفیت خوبی را در طی کار داشته است یا نه؟ این مناسب است که یک نمونه ی آزمون استاندارد در یک سیکل مشابه با سیکل تولید قطعات، تولید کرد و سپس بر روی این نمونه، آزمایش انجام داد. اگر یک نمونه ی آزمایش خاص استفاده شود، این نمونه باید برای یک روش آزمون طراحی شود که بسهولت اجرا شود و بتواند شاخصی برای شرایطی باشند که نمونه در شرایط سرویس دهی با آن روبروست. نمونه ی آزمون سپس و سریعا پس از اتصال و یا بعد از سیکل محیطی شبیه سازی شده، باید مورد بررسی قرار گیرد. بعد از انجام آزمایش، مساحت اتصال و حالت شکست باید سریعاً بررسی شود. این مسئله عموماً منجر به راهنمایی هایی می شود که در واقع شاخصی از مشکلات موجود می باشد. عوامل و روش های درمانی برای مشکلات موجود، که از یک چنین آزمون های مکانیکی و بررسی های بصری بدست می آید، در جدول 2 آورده شده است. روش های بصری مشابه برای تعیین عوامل شکست های ایجاد شده در اتصال های چسبی، توسعه یافته است. نمونه های آزمایش مانند آنهایی که در بالا بدان اشاره شد، اغلب برای تأیید کیفیت محصولات خط تولید استفاده می شود. این نوع از آزمون ها، به صورت دوره ای و برای تشخیص اختلافاتی استفاده می شود که بر روی کل لات اثرگذار هستند. البته این مسئله موجب ارزیابی فاکتورهایی نمی شوند که بر روی اتصال ها و یا نواحی خاص مربو به اتصال، مؤثرند.

آزمون غیر مخرب

آزمون های غیر مخرب (NDT) معمولاً از لحاظ اقتصادی به صرفه تر از روش های مخرب می باشد و هر بخش مونتاژ شده، می تواند در صورت نیاز، تحت آزمون غیر مخرب قرار گیرد. به هر حال، آزمون غیر مخرب در اصل اطلاعات کیفی در مورد استحکام اتصال ارائه می دهد. چندین روش آزمون غیر مخرب برای بررسی ظاهر و کیفیت ساختاری چسب یا ماده ی آب بندی، استفاده می شود. روش های اصلی که در واقع ساده ترین آنهاست، عبارتند از: روش بررسی بصری، بررسی ضربه و آزمون ثبات می باشد. ارزیابی های غیر مخرب پیشرفته تر مانند روش های التراسونیک و روش های رادیوگرافی نیز برای کاربردهای خاص تر، استفاده می شوند. سخت ترین شناسایی عیوب مربوط به عیوبی است که به دلیل عمل آوری نامناسب و یا عملیات های سطحی نامناسب، ایجاد شده اند. بنابراین، باید کنترل و مراقبت خوبی بر روی این فرایندها انجام شود.

بررسی های بصری

یک چشم آموزش دیده می تواند یک تعداد قابل توجه از عیوب موجود در اتصال ها را بررسی کند. این مسئله حتی زمانی مقدور است که زیرلایه شفاف و یا ترانسلوسنت، نباشد. بررسی های نزدیک بر روی مواد آب بندی و چسب، می تواند منجر به نتایج مفیدی شود. برخی اوقات نواحی پر نشده و یا حفرات می تواند با نگاه کردن به ماده ی چسب و یا ماده ی آب بندی، تشخیص داده شود. با این روش، عدم انطباق قطعات نیزبه سهولت قابل تشخیص می باشد. بافت چسب در اطراف لبه های اتصال می تواند همچنین یک راهنمایی در مورد فرایند عمل آوری و میزان هوای به دام افتاده در چسب، بدهد. این مسئله می تواند به صورت غیر مستقیم و با استفاده یک اندازه گیری میزان تمیزی سطحی، انجام شود. جدول 3 ویژگی های اتصال های مشکل داری را نشان می دهد که با چشم قابل تشخیص هستند.
منبع تحقیق :
Handbook of adhesives and sealants/ Edxard M. Petrie
استفاده از مطالب این مقاله، با ذکر منبع راسخون، بلامانع می باشد.