انتخاب چسب ها (3)

چسب های فلزی

چسب های مورد استفاده برای اتصال دهی فلزات، ممکن است به دو گروه اصلی، تقسیم بندی شوند:
• چسب های ساختاری برای استفاده ی پیوسته در ساختارهای تحت تنش
• چسب های غیر ساختاری برای استفاده در کاربردهایی که نیازمند استحکام پایین هستند.
مقاومت حرارتی و محیطی اغلب اهمیت بالایی دارند مخصوصا در مورد چسب های ساختاری.
از آنجایی که چسب ها به سهولت بیشتر سطوح فلزی را تر می کنند، انتخاب چسب به طور قابل توجهی به نوع زیرلایه ی فلزی وابسته نمی باشد (علت این مسئله، سایر الزامات می باشد). به هر حال، از لحاط بصری، سطوح فلزی اتصال یافته در واقع به صورت اکسیدهای هیدراته تشکیل می شوند. چسب های مورد استفاده برای اتصال دهی فلزات، به سهولت می توانند سطوح اکسید فلزی را به هم متصل کنند. بنابراین، این بخش ها باید با لایه های اتصال یافته ی آب تطابق داشته باشند. در حقیقت این لایه های آب به سطوح بیشتر اکسیدهای فلزی متصل می شوند. فلز پایه به طور قابل توجهی تحت تأثیر خواص سطوح اکسیدی هیدراته است. بنابراین، فلزات خاص سطوحی خواهند داشت که چسبندگی مختلفی با چسب های مختلف، دارند.
پایداری گرمایی و اکسیدی و مقاومت در برابر خوردگی و آب، به سطح چسبنده و خود چسب، وابسته می باشد. چسب های بر پایه ی اپوکسی و فنول در دماهای بالا و در برخورد با زیرلایه های آلومینیومی و یا شیشه ای با سرعت کمتری نسبت به زمانی تخریب می شوند که این چسب ها با زیرلایه های مسی، نیکلی، منیزیمی و یا روی در تماس هستند. فلزات دو ظرفیتی (روی، مس، آهن دو ظرفیتی، نیکل، منیزیم و ...) دارای سطوح اکسیدی بازی تری نسبت به اکسیدهای فلزی با ظرفیت بیشتر (مانند آلومینیوم، آهن سه ظرفیتی، سیلیکون و ...) هستند. از این رو، واکنش های هیدروژن گیری که منجر به تخریب سریع تر می شود، افزایش می یابد.
انتخاب یک چسب خاص از یک جدول خواص عمومی، سخت است زیرا فرمولاسیون های موجود در یک گروه از چسب ها، ممکن است به طور قابل توجهی خواص فیزیکی را تغییر دهند. داده های فیزیکی عمومی برای برخی از چسب های ساختاریی متداول، در جدول 1 آورده شده است. این جدول ممکن است در مورد انتخاب اولیه ی و یا حذف برخی از چسب ها از لیست مورد نظرتان، به شما کمک کند. وقتی چسب های کاندید، به چند نوع اندک محدود شوند، طراح ممکن است به طور مؤثرتری به دنبال یک سیستم اتصال خوب برود. چسب های غیر ساختاری برای فلزات شامل رزین های الاستومری و ترموپلاست می باشند. این چسب ها عموماً به عنوان چسب های حساس به فشار، چسب های تماسی و یا چسب های ذوبی، مورد استفاده قرار می گیرند. آنها برای تولید سریع با هزینه ی پایین و برای کاربردهایی استفاده می شوند که استحکام متوسط مد نظر باشد. چسب های نمونه وار برای کاربردهای اتصال دهی غیر ساختاری، قبلا مورد بررسی قرار گرفته اند. بیشتر چسب های غیر ساختاری می توانند بر روی سطح تمیز و بر روی سطوح پلاستیکی و الاستومری، استفاده شوند.

اتصال دهی پلاستیک ها

اتصال دهی پلاستیک ها عموماً سخت تر از اتصال دهی فلزات است زیرا سطوح پلاستیکی، دارای انرژی سطحی پایین تری هستند. برای داشتن یک اتصال با استحکام مورد قبول، بسیاری از مواد پلاستیکی با انرژی پایین، نیازمند عمل اوری سطحی پیش از اتصال می باشند. خوشبختانه سایر روش های اتصال دهی برای پلاستیک ها و با استفاده از چسب و یا سایر روش ها وجود دارد که در انها نیازی به فرایندهای عمل آوری گران قیمت نیست. بسیاری از مواد ترموپلاست ممکن است به طور مناسبی با استفاده از روش جوشکاری حلالی و یا جوشکاری گرمایی، اتصال یابند. تولیدکننده های رزین های پلاستیکی عموماً منابع اطلاعاتی خوبی در مورد روش های اتصال دهی یک پلاستیک خاص، ارائه می کنند.
برای پلاستیک های ترموست با انرژی سطحی بالا مانند اپوکسی ها، پلی استرها و فنولیک ها، اتصال چسبنده ساده ترین و بهترین روش برای اتصال یک نوع پلاستیک به نوع دیگر می باشد. چسب های ترموپلاست و تماسی بر پایه ی مواد رابری، اغلب برای اتصال دهی پلاستیک ها در زمانی استفاده می شود که کاربرد، یک کاربرد غیر ساختاری باشد. این چسب ها نسبت به پلاستیک های با فرمول مشابه، اغلب حساسیت کمتری نسبت به حرارت و حلال دارند. چسب های ترموست با تافنس بالا، مانند اپوکسی ها، پلی یوریتان ها و یا اکریلیک ها، به طور متداول برای کاربردهای ساختاری استفاده می شود. در زمان اتصال دهی پلاستیک ها به هر نوع ماده ی دیگر، عدم تطابق در ضرایب انبساط حرارتی می تواند موجب ایجاد تنش های مخرب در اتصال و در طی سیکل حرارتی می شود. بنابراین، چسب هایی که برای پلاستیک ها، پیشنهاد می شود، عموماً چسب هایی با تافنس بالا هستند که در آنها، اجازه ی توزیع تنش در دماهای بالا، مقدور می شود. چسب های پیشنهاد شده برای زیرلایه های پلاستیکی مختلف، در جدول 2 آورده شده اند. چسب های مناسب برای انواع مواد ترموپلاستیک متداول در این جدول آورده شده است. در مورد پلاستیک های ترموست، روش های جوش کاری حرارتی و حلالی مناسب نیستند و این نوع از پلاستیک ها، عموماً از طریق چسب های ترموست، به هم متصل می شوند.
چسب های مورد استفاده برای اتصال دهی الاستومرها

الاستومرهای ولکانش یافته

اتصال دهی الاستومرهای عمل آوری شده و الاستومرهای ولکانش یافته به همدیگر و سایر مواد، اغلب با استفاده از یک فشار تماسی کامل می شود. چسب های ترموست انعطاف پذیر مانند اپوکسی- پلی آمیدها یا پلی یوریتان، همچنین چسب های با استحکام مناسب برای بیشتر الاستومرها، می باشند. عملیات سطحی شامل شستشو با حلال، سایش سطحی و یا سیکل اسیدشویی می باشد.
الاستومرها دارای فرمولاسیون های متنوعی هستند و این فرمولاسیون ها از تولید کننده ای به تولید کننده ی دیگر، فرق دارد. پرکنند ها، پلاستیسایزرها، آنتی اکسیدان ها و سایر اجزا، ممکن است بر روی اتصال چسب، اثرگذار باشند. چسب ها باید با الاستومرهای خاص، مورد بررسی قرار گیرند و سپس در صورتی که یک فرمولاسیون چسب تغییر کند، باید دوباره این ارزیابی ها انجام شود. جدول 3 نشاندهنده ی انواع متداول از چسب هایی است که برای اتصال دهی الاستومرها، استفاده می شوند.

الاستومرهای ولکانش نیافته

الاستومرهای عمل اوری نشده و یا ولکانش نیافته، ممکن است ابتدا با استفاده از پرایمر خواص، عمل آوری شوند و سپس چسب کاری شوند. الاستومرهای مایع سپس به داخل بخش میان دو قطعه تزریق می شود و سپس عمل آوری و ولکانش بر روی قطعات انجام می شود. اتصال دهی رابر به بخش های فلزی به طور متداول به این شیوه، انجام می شود. الاستومرهایی که به این شیوه، قابلبیت اتصال دارند، عبارتند از: نیتریل ها، نئوپرن ها، یوریتان، رابر طبیعی، SBR و رابر بوتیلی. الاستومرهای ولگانش نیافته ای که کمتر متداول هستند، مانند سیلیکون ها، فلئوروکربن ها، کلروسولفونات ها، پلی اتیلن و پلی اکریلات ها، با سختی بیشتری به هم متصل می شوند.
به هر حال، توسعه های اخیر در زمینه ی پرایمرهای چسبنده، موجب بهبود خاصیت اتصال دهی این الاستومرها به زیرلایه های فلزی شده است. عملیات سطحی زیرلایه پیش از اعمال پرایمر، با توجه به استناداردهای مربوطه انجام می شود. شکل 1 نشاندهنده ی اندیس قابلیت اتصال دهی برای الاستومرها و پلاستیک های متداول می باشد.

اتصال های چسبی برای سایر زیرلایه های متداول

چوب
چسب چوب احتمالا قدیمی ترین چسب شناخته شده بوسیله ی بشر است. چسب های مورد استفاده برای چوب، شامل چسب های حیوانی و چرم، نشاسته، پروتئین شیر، دانه ی سویا، چسب خونی و چسب ماهی و همچنین رزین های سنتزی می باشد.
رزین های فرمالدهیدی در رواقع چسب های با گیرش سردی هستند که برای ساختارهای چوبی، استفاده می شوند. این چسب ها، تحت تمام شرایط، بهترین کارایی را ایجاد می کنند. چسب های اوره- فرمالدهید که در واقع مشتقات فرمالدهید محسوب می شوند، به طور متداول، دوام کمتری دارند. این چسب ها برای تولید تخته سه لایی و روکش های چوبی مورد استفاده در کاربردهای داخلی، استفاده می شوند. سیستم های چسب فنول فرمالدهیدی و فرمالدهید- پروتئین شیر، دارای بهترین مقاومت به هوازدگی و حرارت را دارا می باشند. پلی وینیل استات ها به سرعت خشک می شوند و برای اتصال مبلمان استفاده می شوند. این چسب ها، بر پایه ی آب هستند. این چسب ها پیوندهای قوی تری نسبت به خود چوب ایجاد می کند اما عموماً مقاومت پایینی در برابر رطوبت و دماهای بالا دارد.
یک آزمون پیرسازی سریع بر طبق استاندارد ASTM D-3434، برای ارزیابی کارایی چسب ها و پیش بینی دوام اتصال های چوبی منتج شده، مورد استفاده قرار می گیرد. نمونه ها تحت 800 سیکل آب جوش، قرار می گیرند. این سیکل ها، معادل 16 سال برخورد اتصال با محیط خارج خانه می باشد. شکل 2 نشاندهنده ی مقایسه ای از کارایی چسب های چوب مختلف و جامدهایی مانند خود چوب، می باشد. اپوکسی ها، برای کاربردهای خاص مانند اتصال فلز به چوب، استفاده می شوند. چسب های جدیدتری نیز در این صنعت معرفی شده اند که دارای دوام و قدرت اتصال بیشتر و سهولت استفاده می باشند. این چسب ها، عبارتند از چسب های پلی یوریتانی ذوبی، یوریتان های عمل آوری شده با رطوبت و چسب های سیلیکونی.
چسب های تماسی بر پایه ی رابر همچنین برای چوب، استفاده می شوند، مخصوصاً برای صفحات دکوراسیونی لایه ای. چسب های ماستیکی نیز در صنعت اتومبیل کاربرد دارند و معمولا با استفاده از تفنگ های بتونه کاری، اعمال می شوند. این چسب ها بر پایه ی الاستومرهایی مانند رابرهای نئوپرنی، بوتادین- استایرن، پلی یوریتان و رابر بوتیلی، تولید می شوند.
منبع مقاله :
Handbook of adhesives and sealants/ Edxard M. Petrie

استفاده از مطالب این مقاله، با ذکر منبع راسخون، بلامانع می باشد.