اتصال و آب بندی در زیرلایه های خاص (6)

اپوکسی ها

رزین های اپوکسی، یکی از متداول ترین مواد ترموست مورد استفاده می باشد. آنها خواص متنوعی ایجاد می کنند و این خواص در حقیقت به رزین پایه، عوامل عمل آوری، اصلاح کننده ها، پرکننده ها و افزودنی ها، وابسته می باشد. اپوکسی ها دارای پایداری ابعادی، خواص الکتریکی و استحکام مکانیکی بسیار خوبی هستند. آنها دارای مقاومت در برابر خزش خوبی هستند و در گستره ی وسیعی از دماها، قابلیت استفاده دارند. به هر حال، دماهای بالا منجر به اکسید شدن اپوکسی پس از یک دوره ی زمانی طولانی می شود. انواع مختلفی از گریدهای حاوی پرکننده و بدون پرکننده، موجود می باشند. پرکننده های متداول مورد استفاده در این مواد، عبارتند از: شیشه، سیلیس و میکروبالون های پلاستیکی و یا شیشه ای. کامپوزیت های اپوکسی به صورت مواد تقویت شده ی گسسته و پیوسته، موجود می باشند.
فرایندهای اماده سازی سطحی متداول برای رزین های اپوکسی، عبارتند از شستشو با حلال، سایش مکانیکی و تمیزکاری نهایی با حلال. قطعات اپوکسی می توانند به سهولت با چسب های اپوکسی به هم متصل شوند. یوریتان ها، سیانواکریلات ها و اکریلیک های ترموست نیز برای کاربردهای خاص استفاده می شوند. چسب های الاستومری می توانند برای کاربردهای شبه ساختاری، استفاده شوند.

رزین های فنولیک، ملامین و اوره

ترموست های فنولیک کاربردهای گسترده ای را پیدا کرده اند. این مواد در حقیقت ترکیب خوبی از استحکام فیزیکی و مقاومت دما بالا می باشند. این مواد خواص الکتریکی بسیار خوبی دارند و همچنین پایداری ابعادی آنها نیز مطلوب است. مشابه اپوکسی ها و دی آلیل فتالات، رزین های فنولیک اغلب حاوی پرکننده و تقویت کننده می باشند.
فنولیک ها بوسیله ی واکنش تراکمی تشکیل می شوند. این مسئله موجب تشکیل آب در طی عمل آوری آنها می شود. اگر یک زیرلایه ی فنولیک به طور کامل عمل آوری نشود، این مسئله موجب می شود تا در طی فرایند اتصال و یا در زمان برخورد زیرلایه با حرارت، مولکول آب تشکیل شود. این بخار آب می تواند موجب تضعیف لایه ی مرزی و کاهش قابل توجه در استحکام اتصال شود.
فنولیک ها می توانند با استفاده از فرایندهای استاندارد بیان شده در مورد مواد ترموست، عمل آوری سطحی شوند. تمیزکاری با حلال و سایش مکانیکی، به طور متداول برای ایجاد اتصال های با استحکام بالا، استفاده می شوند. بخش های اتصال داده شده باید به خوبی تمیزکاری و خشک شوند و عوامل رهایش قالب نیز با روش تمیزکاری از آنها خارج شوند.
قطعات فنولیکی ممکن است با انواع مختلفی از چسب ها به هم متصل شوند. با استفاده از این چسب ها، استحکام اتصال مطلوبی در اتصال ایجاد خواهد شد. به هر حال، فنولیک ها در بسیاری از کاربردهای دما بالا استفاده می شوند. چسب های با خواص دما بالای خوب در زمانی مورد نیاز است که این قطعات به هم متصل می شوند. به همین دلیل، چسب های اپوکسی های دما بالا، نیتریل- فنولیک ها و اوره- فرمالدهید به طور متداول، مورد استفاده قرار می گیرند. چسب های نئوپرن و الاستومری تماسی، برای اتصال دهی لایه های تزئینی، استفاده می شوند.
رزین های ملامین و اوره مشابه رزین های فنولیک هستند. آنها سخت و صلب هستند و دارای خواص الکتریکی و مکانیکی استثنایی هستند. قطعات ملامینی دارای خواص ضربه ای و مقاومت به آب و حلال خوبی هستند. تنها رزین های ملامینی همراه با پرکننده، موجود می باشد. به عنوان یک نتیجه از خواص آنها، ملامین ها اغلب به عنوان صفحات دکوراتیو، استفاده می شوند. رزین های ملامینی از طریق واکنش افزایشی تولید می شوند و از این رو، هیچ محصول فرعی از عمل آوری این ماده تولید نمی شود.
آماده سازی سطحی خاص برای اتصال های چسبی و چسب های ترجیح داده شده برای اتصال دهی قطعات ملامینی و اوره ای، مشابه آنهایی است که برای رزین های فنولیکی، پیشنهاد شده است.

پلی ایمیدها

پلاستیک های پلی ایمیدی دارای پایداری حرارتی استثنایی هستند. برخی از پلی ایمیدها، قادرند تا دمای 900 فارنهایت و برای یک دوره ی زمانی کوتاه، استقامت حرارتی داشته باشند. پلی ایمیدها هم به صورت ترموست و هم به صورت ترموپلاست، موجود می باشند. پلی ایمیدهای ترموست یا با واکنش تراکمی و یا با واکنش افزایشی، تشکیل می شوند. این مسئله در حقیقت به شیمی این مواد وابسته می باشد. پلی ایمیدها در اشکال مختلفی مانند قطعات بافته شده، رزین های قالب گیری شده، فیلم و پوشش موجود می باشند. این مواد اغلب به منظور بهبود خواص و افزایش پایدار ابعادی، با استفاده از پرکننده ها، تقویت می شوند. در محصولات خاص، پلی ایمیدها با استفاده از کسرهای اندکی از افزودنی ها مانند گرافیت، پلی تترافلئورواتیلن (PTFE) و مولیبدن دی سولفید، مخلوط می شوند. این پرکننده های با انرژی سطحی پایین، می توانند بر روی چسبندگی این ماده در زمان اتصال دهی، اثرگذار باشند.
قطعات پلی ایمیدی می توانند یا با استفاده از عملیات های آماده سازی بیان شده در بالا و یا با استفاده از یکی از فرایندهای خاص توسعه یافته برای این ماده، آماده سازی شود و سپس عملیات اتصال دهی، بر روی آن انجام شود. مزیت فرایندهای خاص، افزایش استحکام چسبندگی و کارایی این قطعات می باشد. شرکت قطعات پلی ایمیدی Vespel را به بازار عرضه کرده است که با استفاده از فرایند خاصی آماده سازی و اتصال پیدا می کنند. این فرایند شامل تمیزکاری در محلول تریی کلرواتیلن (فرئون TF) پرکلرواتیلن یا تری کلرواتیلن می باشد. به دلیل دمای عملیاتی بالا و مقاومت به حلال این پلاستیک، قطعات تولیدی از ان همچنین با استفاده از رفلاکس در حلال و تهییج التراسونیک، تمیزکاری می شوند. وقتی تمیزکاری انجام می شود، قطعات سپس ساییده می شوند. این کار با استفاده از دمش تر یا خشک مواد ساینده، انجام می شود.
یک فرایند اچ هیدروکسی سدیمی نیز برای قطعات پلی ایمیدی توسعه یافته است که موجب ایجاد ماکزیمم استحکام چسبندگی در اتصال های تولیدی از این مواد می شود. قطعات ابتدا چربی زدایی می شود و سپس به مدت یک دقیقه در محلول 5 % سدیم هیدروکسید (در دمای 140 تا 200 فارنهایت) اچ می شود. بعد از اچ، قطعات در آب سرد شستشو شده و خشک می شوند.
مواد پلی ایمیدی ترموست می توانند با استفاده از چسب های ساختاری، به هم متصل شوند. بدبختانه، استحکام دما بالای این چسب ها، عموماً خوب نیست و این مسئله برای کاربردهای دما بالا مناسب نیست. در جایی که استحکام ماکزیمم در دماهای بالا مورد نیاز باشد، اپوکسی های عمل آوری شده در دمای بالا، فنولیک ها یا چسب های پلی ایمیدی مورد استفاده قرار می گیرد. در جایی که استحکام زیاد مهم نیست، از چسب های سیلیکونی نیز می تواند استفاده کرد.

پلی استرها

پلی استرها همچنین رزین های ترموست متداولی هستند که در بسیاری از کاربردها(مانند کاربردهای مربوط به اتومبیل و قطعات قایق، ساختارهای الیاف شیشه ای و قطعات قالب)، استفاده می شوند. پلی استرها عموماً دارای مقادیر قابل توجهی پرکننده و یا الیاف تقویت کننده، می باشند. رزین های پلی استری قیمت کمتری نسبت به رزین های اپوکسی دارند و می توانند به گونه ای طراحی شوند که زمان قالب گیری آنها، بسیار کوتاه باشد. این مواد مقاومت خوبی در برابر آب دارند. همچنین مقاومت آنها در برابر روغن ها و سایر حلال ها و مقاومت الکتریکی آنها خوب است. این مواد دارای نسبت استحکام به وزن بالایی هستند. به هر حال، قطعات پلی استری دارای نرخ شرینکیج بالایی هستند.
اتصال های چسبی مورد استفاده برای قطعات پلی استری، می تواند بوسیله ی افزودن انواع مختلفی از افزودنی ها به رزین، پیچیده شود. البته افزودن مواد عمل آوری، مواد رهایش قالب و انواع دیگری از افزودنی های دیگر نیز بر این خواص، اثرگذار می باشند. در فرمولاسیون رزین پلی استری که در تماس با اتمسفر سخت می شوند، واکس ها نیز برای محافظت از پلیمریزاسیون رادیکال آزاد، استفاده می شوند. مواد رهایش دهنده ی قالب خاصی برای پلی استرهای وجود دارد که به صورت مستقیم وارد رزین می شوند. برای ایجاد ظاهری درخشنده، پلی اولفین های ترموپلاست برخی اوقات وارد فرمولاسیون لپی استر می شود. آماده سازی سطحی باید با توجه به لایه های مرزی تضعیف شده، انجام شود. آماده سازی سطحی پیشنهاد شده در حقیقت شامل تمیزکاری با حلال و سایش مکانیکی می باشد. عموماً آماده سازی سطحی مشابه با اپوکسی ها و مواد فنولیکی، برای پلی استرها نیز استفاده می شود.
قطعات پلی استری معمولا با چسب های اپوکسی، پلی استری، و یا پلی یوریتانی، به هم متصل می شوند. چسب های پلی استری موجب تشکیل یک اتصال صلب می شوند که دارای شرینکیج بالایی در زمان عمل آوری است و همچنین اتصال ایجاد شده با این چسب، تحت تنش می باشد. یک پرایمر معمولاً برای قطعات پلی استری، ضروری نیست. نتایج خوبی در اتصال این قطعات با چسب های دو جزئی اپوکسی در صنعت خودرو، بدست آمده است. مقاومت در برابر هوازدگی اتصال آلومینیوم- پلی استر تقویت شده با الیاف شیشه، نیز که با استفاده از چسب های اپوکسی، اکریلیک و سیلیکونی به هم متصل شده اند، مناسب می باشد.

سیلیکون

سیلیکون خانواده ای از پلیمرهای ممتاز می باشد که تا حدی آلی و تا حدی غیر آلی می باشند. سیلیکون ها دارای پایداری حرارتی خیلی خوبی هستند. پلیمرهای سیلیکونی ممکن است حاوی پرکننده باشند و یا نباشند. آنها بوسیله ی چندین مکانیزم مخلتف، عمل آوری می شوند. این رزین، به صورت رزین صلب و انعطاف پذیر، موجود می باشند. این مواد دارای انرژی سطحی پایینی هستند و عموماً اتصال دهی آنها با چسب، سخت است. در حقیقت، ویژگی های اتصال دهی ضعیف سطوح سیلیکونی اغلب مورد استفاده قرار می گیرد. در واقع این ماده به عنوان ترکیبات رهایش دهنده ی قالب، لایه ها، لاک های اشباع کننده، رنگ های دما بالا و مواد کپسوله کننده، مورد استفاده قرار می گیرند.
رزین های سیلیکونی انعطاف پذیر می توانند هم در دمای اتاق و هم در دماهای بالا، عمل آوری شوند. این مواد می توانند دو جزئی و یا تک جزئی باشند. سیستم های دو جزئی اندکی گرمازا هستند و بدون تشکیل محصول فرعی، عمل آوری می شوند. سیستم های تک جزئی عموماً با انجام واکنش با رطوبت موجود در هوا، عمل اوری می شوند و متانول یا اسید اسیدهای سبک، به عنوان محصول فرعی تشکیل می شوند. اگر این واکنش پیش از اتصال دهی، کامل نشود، این محصولات فرعی می تواند موجب تشکیل لایه های نازک بعد از اتصال دهی شود. محصول فرعی اسیدی می تواند همچنین موجب خوردگی زیرلایه های فلزی شوند.
رزین های انعطاف پذیر استفاده های گسترده ای را در کاربردهای الکتریکی و الکترونیک، پیدا کرده اند. در این کاربردها، مقاومت در برابر محیط های خشن و همچنین خواص دی الکتریک پایدار مورد نیاز می باشد. آنها همچنین در بسیاری از صنایع به منظور تولید قالب و الگوهای مورد نظر، استفاده می شوند. رزین های سیلیکونی انعطاف پذیر همچنین به طور متداول در آب بندی و اتصال دما بالا، استفاده می شوند. اتصال های با استحکام متوسط و بالا که با استفاده از الاستومرهای سیلیکونی یک جزئی ایجاد می شوند (سیلیکون RTV). در کاربردهایی که در آنها مشکل خوردگی زیرلایه محتمل باشد، از سیلیکونی استفاده می شود که پس از واکنش، به جای اسید، متانول تولید کند. در جاهایی که یک طراحی بسته موجب می شود رطوبت هوا نتواند از مرکز اتصال به خارج حرکت کند، چسب های سیلیکونی دو جزئی باید مورد استفاده قرار گیرند.
سایش سطحی برای قطعات سیلیکونی انعطاف پذیر، پیشنهاد نشده اند. برای استحکام ماکزیمم، یک پرایمر انطباق پذیر ممکن است مورد استفاده قرار گیرد. این پرایمر خاص چسب های سیلیکونی است و برای این مواد به فروش می رسند.
سیلیکون صلب به عنوان پوشش آلی، لاک الکتریکی، لایه و پوشش مدارات الکتریکی، مورد استفاده قرار می گیرد. اجزای قالب گیری ترموست که از رزین های سیلیکونی تولید می شوند، کاربردهای گسترده ای را در صنعت الکترونیک پیدا کرده اند. این مواد به عنوان مواد کپسوله کننده برای وسایل نیمه رسانا، استفاده می شوند.
رزین های سیلیکونی همچنین دارای انرژی سطحی پایینی هستند و اتصال دهی آنها به چسب ها و مواد آب بندی سخت است. قطعات باید تمیز و خشک باشند. بهترین انتخاب برای اتصال دهی این مواد، رزین های سیلیکونی به همراه پرایمرهای تطبیق پذیر می باشد. منبع تحقیق :
Handbook of adhesives and sealants/ Edxard M. Petrie
استفاده از مطالب این مقاله، با ذکر منبع راسخون، بلامانع می باشد.