تثبیت با حلال

پلی اتر اتر کتون (PEEK)، پلی آریل اتر کتون (PAEK) و پلی اتر کتون (PEK)
پلی اتر اتر کتون (PEEK) یک ماده ی با کارایی بالاست که در اصل به عنوان یک پوشش توسعه یافت اما به صورت قطعات لایه ای و همچنین قطعات قالب گیری شده نیز وجود دارد. PEEK می تواند هم با استفاده از چسب ها و هم با استفاده از جوشکاری گرمایی (التراسونیک، اصطکاکی و یا روش های جوشکاری صفحه گرم) به هم متصل شود. وقتی PEEK جوشکاری می شود، این مسئله باید را باید به یاد داشته باشیم که نقطه ی ذوب آن بسیاری بالاست و میزان قابل توجهی انرژی باید در طی جوشکاری، به پلیمر اعمال شود تا بدین صورت، پیوند خوبی پدید آید.
قطعات PEEK می توانند با استفاده از چسب های اپوکسی، سیانواکریلاتی، سیلیکونی و یوریتانی، به هم متصل شوند. سطوح باید در زمان اتصال دهی با چسب، تمیز، خشک و عاری از آلودگی های چربی باشد. ایزوپروپان، تولوئن، تری کلروااتیلن می تواند پیش از سایش مکانیکی، برای تمیزکاری PEEK مورد استفاده قرار گیرند. کامپوزیت های PEEK که بوسیله ی فعال سازی پلاسمایی تمیزکاری می شوند، دارای استحکام اتصال بسیار خوبی در زمان اتصال دهی با چسب های اپوکسی هستند.
قطعات پلی آریل اتر کتون (PAEK) و پلی اتر کتون (PEK)می توانند همچنین با استفاده از چسب ها و با روش های بیان شده در بالا، اتصال پیدا کنند. این مواد می توانند همچنین به صورت گرمایی، جوشکاری شوند. جوشکاری با ابزار حرارت داده شده، جوشکاری ویبراسیونی، جوشکاری چرخشی و التراسونیک می تواند برای اتصال دهی این زیرلایه ها، مفید باشند. صرفنظر از نوع روش جوشکاری، قطعه پیش از اتصال باید خشک باشد.

پلی استایرن

هموپلیمرهای پلی استایرنی به خاطر صلبیت، وضوح مناسب و سهولت در فرآوری مورد توجه می باشند. به هر حال، این ماده ترد است. پلی استایرن ها دارای ثبات ابعادی خوبی هستند و شرینکیج آنها پس از قالب گیری، اندک است. هزینه ی تولید این پلیمرها، پایین است. این مواد ترشوندگی ضعیفی دارند و از لحاظ شیمیایی به روغن ها و حلال های آلی، اتصال پیدا می کنند. مقاومت الکتریکی این مواد خوب است. همچنین مقاومت این مواد در برابر آب، مواد شیمیایی غیر آلی و الکل نیز مناسب است. خواص تراکم پذیری این مواد با استفاده از کوپلیمریزاسیون و یا گرافت شدن زنجیره های پلی استایرنی به رابرهای غیر اشباع مانند پلی بوتادین (SBR) یا اکریلونیتریل (SAN) بهبود می یابد. میزان رابر مورد استفاده در این مواد، به طور نمونه وار بین 3 تا 12 % وزنی می باشد. پلی استایرن هایی که به صورت تجاری موجود می باشند، مانند هموپلیمرها شفاف نیستند اما تافنس آنها به طور قابل توجهی بالاتر است. خواص مربوط به پلی استایرن می تواند به صورت قابل توجهی از طریق فرایند پلیمریزاسیون، تغییر کند. این مواد حتی می توانند پیوند عرضی بدهند و موجب تولید مواد با مقاومت دمایی بالاتر شوند.
رزین های پلی استایرنی در طی فرایند تولید و شکل دهی، تحت تنش قرار می گیرند، و قطعات پلی استایرنی اغلب نیازمند فرایند آنیل می باشند. قطعات معمولاً بوسیله ی قرارگیری در دماهای بالا (5 تا 10 فارنهایت بالاتر از دمایی که بزرگترین انحراف تلورانسی پدید می آید)، آنیل می شوند.
پلی استایرن بوسیله ی تثبیت حلال به خودش متصل می شود، اگر چه اتصال دهی با چسب، جوشکاری گرمایی و اتصال دهی با روش الکترومغناطیس نیز به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد. وقتی پلی استایرن به سطوح دیگر متصل می شود، اتصال دهی با چسب های متداول معمولاً به کار گرفته می شود. به هر حال، در کاربردهای خاص، تثبیت با حلال نیز می تواند برای اتصال دهی پلی استایرن به مواد غیر متشابه، مورد استفاده قرار گیرد.
بسیاری از حلال ها می توانند برای تثبیت حلالی قطعات پلی استایرنی، استفاده شود. انتخاب معمولاً بر اساس زمان مورد نیاز برای اتصال دهی و سخت شدن، انجام می شود. حلال هایی که سرعت خشک شدن سریع تری دارند (جدول 1)می توانند موجب بروز ترک شوند. حلال های با سرعت خشک شدن پایین نیز اغلب با این حلال های با سرعت خشک شدن بالا مخلوط می شوند تا بدین صورت، خواص بهینه سازی شود. مخلوط 50: 50 از اتیل استات و تولوئن، برای اتصال دهی این زیرلایه، مناسب می باشد. با استفاده از روش تثبیت حلال، استحکام اتصال تا 100 % استحکام مواد مادر حاصل می شود. چسب های پلی یوریتانی و سیانواکریلاتی، اتصال های خوبی به پلی استایرن می دهند و این اتصال ها اغلب از خود زیرلایه هم سخت تر می شوند. چسب های تولید شده از پلی استر غیر اشباع و اپوکسی هااستحکام پیوند ضعیف تری ایجاد می کنند اما در بسیاری از کاربردها، این استحکام مطلوب است. چسب های ذوبی در صنعت مبلمان مورد استفاده قرار می گیرد. عموماً تنها تمیزکاری با حلال و سایش برای آماده سازی سطحی قطعات پلی استایرنی مناسب می باشد. متانول و ایزوپروپانول حلال های مورد قبول برای تمیزکاری پلی استایرن با حلال می باشند. برای ماکزیمم شدن استحکام پیوند، زیرلایه ها می توانند با استفاده از محلول سدیم دی کرومات و یا اسید سولفوریک در دماهای بالا، اچ شوند. جدول 2 نشاندهنده ی نتایج مربوط به یک مطالعه بر روی دوام اتصال هایی است که بین پلی استایرن و آلومینیوم (با استفاده از چسب های مختلف) ایجاد شده اند. پلی استایرن می توانند با هر کدام از روش های جوشکاری گرمایی مانند التراسونیک، صفحه ی گرم، ویبراسیون، چرخشی و جوشکاری الکترومغناطیسی، اتصال پیدا کند. کیفیت جوش ایجاد شده در این حالت، به طور قابل توجهی با انتخاب گرید مناسب محصول پلی استایرنی و پارامترهای جوشکاری، بهبود می یابد.

پلی سولفون

پلی سولفون یک پلیمر ترموپلاست صلب و مهندسی است که می تواند با روش های قالب گیری، اکسترود و یا شکل دهی پلاستیک، شکل دهی شود. ویژگی خاص این پلیمر، دمای انحراف حرارتی بالای این مواد می باشد. این دما، در حدود 340 فارنهایت در فشار 264 psi می باشد. این ماده می تواند با استفاده از اتصال دهی با چسب، تثبیت با حلال و جوشکاری گرمایی، اتصال پیدا کند.
تثبیت با حلال که در واقع با استفاده از محلول 5 % از رزین در متیلن کلرید، انجام می شود، می تواند برای اتصال دهی پلی سولفون به خودش، استفاده شود. یک میزان مینیمم از حلال باید به سطوح به هم جفت شده اعمال شود. قطعات مونتاژ شده باید به مدت 5 دقیقه در زیر فشاری در حدود 500 psi قرار گیرند. با تبخیر حلال، استحکام اتصال در طی دوره ای چند هفته ای افزایش می یابد. استحکام اتصال های ایجاد شده با حلال، می تواند از استحکام خود قطعه ی پلی سولفونی بیشتر شود.
یک تعداد از چسب ها برای اتصال دهی پلی سولفون به خودش و سایر مواد، مناسب می باشد. هیچ عملیات سطحی خاصی عموماً لازم نیست فقط شستشو با حلال می تواند مفید باشد، البته اچ در محلول سدیم دی کرومات و یا اسید سولفوریک نیز می تواند موجب ماکزیمم شدن استحکام اتصال شود.
یک چسب اپوکسی و یک چسب حساس به فشار می تواند برای اتصال دهی در دمای 180 فارنهایت، مورد استفاده قرار گیرند. چسب حساس به فشار در حقیقت یک چسب ساختاری هم نیست. برای کاربردهای دما بالاتر، می تواند از چسب های خاص دیگر استفاده کنیم. این چسب ها در واقع با حرارت عمل آوری می شوند و تا دمایی بین 300 تا 400 فارنهایت، مفید می باشند.
روش های جوشکاری گرمایی متداول برای انواع مختلف از محصولات پلی سولفونی مختلف، مناسب می باشند. این ضروری است که قطعات پیش از جوشکاری خشک شوند تا بدین صورت از تشکیل کف در زمان جوشکاری و ایجاد فاز مذاب، جلوگیری شود. آب بندی حرارتی مستقیم نیازمند یک صفحه ی گرم و یا استفاده از سایر روش های حرارتی می باشد که بتواند حرارتی در حدود 700 فارنهایت، ایجاد کند. پلی سولفون، به خودی خود، رزین چسبناکی است. از این رو، می تواند این پلیمر را با استفاده از روش آب بندی حرارتی مستقیم، آب بندی کرد.

پلی اترسولفون (PES)

پلی اتر سولفون یک ترموپلاست مهندسی دما بالا می باشد که می تواند به طور دراز مدت در برابر خرش مقاومت کند. این ماده قادر است تا به صورت پیوند و در دماهایی تا 360 فارنهایت، تحت بار پیوسته قرار گیرد. در کاربردهایی که میزان تنش کمتر است، این دمای می تواند تا 400 فارنهایت نیز برسد. برخی از پلی سولفون ها به عنوان چسب های دما بالا استفاده می شوند. PES به طور متداول در برابر اسید ها، مواد قلیایی، روغن، گریس ها، هیدروکربن های آلیفاتیکی و هیدروکربن های آروماتیک، مقاوم می باشد.
PES می تواند با استفاده از روش تثبیت حلال و یا روش های جوشکاری التراسونیک، به زیرلایه ی متشابه، اتصال یابد. حلال هایی مانند N- متیل- 2- پیرولیدون (NMP)، N و N دی متیل فورامید، دی کلرومتان در این کاربرد، می توانند مورد استفاده قرار گیرند. این مسئله نیز باید در نظر گرفته شود که این حلال ها ممکن است موجب ترک خوردن قطعاتی شوند که تحت تنش های مکانیکی قرار می گیرند. ویسکوزیته ی حلال در روش تثبیت حلال می تواند با افزودن 3 تا 15 % وزنی رزین PES، بهبود یابد. اگر طراحی به صورت مناسب انجام شود، این اتصال های جوشکاری شده با حلال می توانند بیش از 60 % استحکام بخش مونتاژ کاری را تشکیل دهد.
روش های جوشکاری گرمایی که به صورت موفقیت آمیز مورد استفاده قرار می گیرند، عبارتند از: استفاده از ابزار گرم شده، گاز گرم، جوشکاری ویبراسیونی، چرخشی و التراسونیک. جوشکاری با ابزار حرارت داده شده، در دماهایی در گستره ی 715 تا 1020 فارنهایت، انجام می شود. فشار اتصال دهی در این حالت، 300 تا 700 psi است.
برای اتصال دهی PES با چسب ها، چسب های اپوکسی عموماً مورد استفاده قرار می گیرد. سیانواکریلات استحکام پیوند خوبی فراهم می کند اگر مقاومت در برابر محیط اتصال ایجاد شده، یک فاکتور مهم نباشد. قطعات تولید شده از PES می توانند با استفاده از اتانول، متانول، ایزوپروپانول و یا اترهای نفتی با نقطه ذوب پایین، شستشو شود. حلال هایی که نباید برای این زیرلایه استفاده شود، عبارتند از استون، MEK، پرکلرواتیلن، تترا هیدروفوران، تولوئن و متیلن کلرید.

پلی فنیلن سولفید (PPS)

پلی فنیلن سولفید یک پلیمر شبه کریستالی با نقطه ی ذوب بالا می باشد که مقاومت شیمیایی خوب، پایداری حرارتی و عدم آتش گیری، از جمله ویژگی های آن است. در دماهای زیر 375 تا 400 فارنهایت، این ماده حلالی ندارد. این پلاستیک مهندسی دارای سفتی و مقاومت مکانیکی خوب در دماهای بالا می باشد. رزین های PPS به صورت ترکیبات همراه با پرکننده و بدون پرکننده موجود می باشند. این ماده به صورت پوشش نیز مورد استفاده قرار می گیرد. رزین های پلی فنیلن سولفید به خودی خود چسبندگی خوبی به آلومینیم، فولاد، تیتانیم و برنز دارد و به عنوان پوشش های نچسب در عملیات های پخت در 700 فارنهایت، استفاده می شود.
قطعات پلی فنیلن سولفید به صورت متداول با استفاده از چسب، به هم متصل می شوند. چسب های پیشنهاد شده برای پلی فنیلن سولفید، عبارتند از اپوکسی ها و یوریتان ها. استحکام اتصال بیش از 1000 psi برای اتصال هایی گزارش شده است که سطوح چسبندگی ساییده و با استفاده از حلال تمیزکاری شده است. روش آماده سازی پیشنهاد شده برای این مواد، چربی زدایی با استون، سندبلاست و سپس چربی زدایی با حلال تازه می باشد. چسبندگی بهتر برای سطوح ماشین کاری شده پس از قالب گیری، گزارش شده است. این انتظار وجود دارد که طبیعت مولکولی سطوح دقیقا پس از قالب گیری، بوسیله ی تماس رزین PPS با قالب دما بالا، تحت تأثیر قرار گیرد. حرارت بالا و مقاومت شیمیایی پلی فنیل سولفید موجب می شود تا این ماده نتواند با روش تثبیت حلال و یا جوشکاری حرارتی، اتصال یابد.
استفاده از مطالب این مقاله، با ذکر منبع راسخون، بلامانع می باشد.
منبع مقاله :
Handbook of adhesives and sealants/ Edxard M. Petrie