Műanyag alkatrészek ragasztásának különleges követelményei
A "műanyagok" fogalomkörébe számtalan szintetikus anyag tartozik. Ezek osztályba sorolására sok lehetőség kínálkozik. Talán legegyszerűbb a három alaptípusba történő besorolás:
- Duroplasztok (hőre keményedő műanyagok)
- Termoplasztok (hőre lágyuló műanyagok)
- Elasztomerek
Ez az egyszerű besorolás persze alkalmatlan a ragaszthatóság behatárolására. Az adott műanyagok eltérő kémiai felépítése és az abból adódó fizikai tulajdonságok jelentik a döntő paramétereket a ragasztástechnika számára.
Mint minden ragasztandó anyagnál, két előfeltételnek kell teljesülnie:
1. A ragasztóanyagnak nedvesítenie kell a műanyagot, vagyis a műanyag felületi energiájának nagyobbnak, vagy azonosnak kell lennie a ragasztóanyag felületi feszültségével
2. A műanyag felületének adhézióbarát tulajdonságokat kell biztosítania, ami azt jelenti, hogy kémiai és fizikai kölcsönhatást mutatni a ragasztóanyag és a felület határrétegében
Ha ezen feltételek valamelyike nem teljesül, akkor az érintett műanyag gyakran ragasztásra alkalmatlan. Ha a feltételek egyike sem teljesül, akkor a műanyag előkezelés nélkül nem ragasztható.
A műanyagfelületek hatása
Műanyagoknál gyakran az a gond, hogy a térfogati tulajdonságok (az alapanyag saját tulajdonságai) nem felelnek meg a felületi tulajdonságoknak. Ez a műanyag vegyi összetételére és/vagy a gyártási eljárásra vezethető vissza. Az energiaszegény felületi réteg a ragasztott kötés csekély szilárdságát eredményezi, függetlenül az alkalmazott ragasztóanyagtól.
Műanyagok kismolekulájú alkotórészekkel
Számos műanyag kismolekulájú alkotórészeket tartalmaz. Ide tartoznak a stabilizátorok, reakcióképtelen alkotók, oldószermaradványok, lágyítók és különböző töltőanyagok. Mindezek az alkotórészek befolyásolhatják a ragasztást, ha megtalálhatóak a felületen. Sok ezek közül hajlamos arra, hogy a felület felé vándoroljon (migráció) és összegyűljön. Ilyen módon különálló réteg képződik a bázisanyag felületén, amely a ragasztás potenciális szilárdságát jelentősen csökkenti, vagy akár a ragasztást meg is akadályozhatja.
Belső és külső formaleválasztó anyagok
A belső és külső formaleválasztó anyagokat azért alkalmazzák, hogy fröccsöntött vagy préselt műanyag alkatrészek formából történő könnyű kivételét biztosítsák. A formaleválasztó anyagokat "belső"-nek nevezzük, ha már a granulátumba bele vannak keverve, és hatásukat a műanyag feldolgozása során kifejtik. Gyakran olyan felületeket eredményeznek, amelyek csak nagyon nehezen, vagy egyáltalán nem ragaszthatók. Ezek a formaleválasztó anyagok lehetnek a műanyagban teljesen eloszlatottak, úgy, hogy a felület lecsiszolása általában hatástalan. A "külső" formaleválasztó anyagokat ezzel szemben a nyitott formába permetezik. Paraffin-, szappan- és olajalapúak ( pl szilikonolaj). Ezek a formaleválasztó anyagok nem csak a felületen, hanem néha a felülethez közeli rétegekben is megtalálhatóak. A mechanikus érdesítés (pl dörzsölés csiszolóvászonnal) a leghatásosabb előkezelése ezeknek a felületeknek.
Megmunkálásfüggő felületi tulajdonságok
A műanyag alkatrészek alakításakor olyan felületi struktúrák, és ezzel "felületi tulajdonságok" alakulhatnak ki, melyek eltérnek a "bázisanyag" tulajdonságaitól. Ezeket fröccsfelületnek nevezik. Nagyon sima, tömör felületekről van szó, általában belső feszültségekkel. Minél erősebb ez a kialakult fröccsfelület, annál rosszabbak a ragasztási tulajdonságai. Hatása egy, az alapanyagra felvitt védőréteghez hasonló. A legegyszerűbb és leghatásosabb előkezelés ennek a felületrétegnek a szétroncsolása, mechanikus eltávolítása pl. dörzsöléssel vagy csiszolással.
Feszültség okozta repedésképződés hőre lágyuló műanyagoknál
Az amorf, töltőanyagmentes, hőre lágyuló műanyagok bizonyos folyadékokkal (oldószerekkel) érintkezve hajlamosak a repedésképződésre. Ezt gyakran "feszülségokozta repedési korróziónak" is nevezik. Az erre leghajlamosabb műanyagok a polikarbonátok (PC), a poliemetilakrilát (PMMA), az akrilnitril-butadién-sztirol-kopolimer (ABS) és a polisztirol (PS). Mint ahogy a nevéből is kitűnik, a repedésképződést két körülmény együtthatása okozza:
1. A műanyag alkatrészekben bizonyos feszültségeknek kell lenniük. a legtöbb műanyag alkatrészben ezek a feldolgozás folytán "befagyasztott" feszültségek formájában jelen vannak, vagy külső erők hatására alakulnak ki.
2. A kismolekulájú anyagok hatást gyakorolnak a műanyagokra (pl aceton, alkohol)
A ragasztóanyagok is - amíg folyékony állapotúak - előidézhetnek feszültség okozta repedési korróziót.
A repedésképződés elkerülésének lehetőségei
Az alábbi technológia betartásával, vagy másik műanyag kiválasztásával a műanyagoknál ragasztás közben jelentkező repedésképződés messzemenőkig elkerülhető:
- a műanyag alkatrészek lágyítása (temperálása), aminek következtében a feszültségek feloldódnak
- Az alkatrészeket illesztéskor ne szorítsuk, préseljük vagy deformáljuk; ezek kívülről jövő feszültségeket okoznak
- gyorsan kötő ragasztóanyagok alkalmazása, melyek csökkentik a folyékony ragasztóanyag oldószerszerű hatását, így minimális lesz a feszültség okozta repedési korrózió
- ciánakrilát ragasztók alkalmazásával takarékos ragasztóanyag-adagolás, úgy, hogy a ragasztási hézag szélein nem képződik ragasztóanyag-felesleg, vagy aktivátor alkalmazása a ragasztóanyag-felesleg kikeményítéséhez
- UV-kikeményítésű ragasztóanyag alkalmazásakor biztosítani kell, hogy a ragasztási hézagban az UV-fénnyel történő kikeményedés közvetlenül a ragasztóanyag felhordása után végbemenjen. El kell kerülni az árnyékolt helyeket, ahol a ragasztóanyag folyékony maradna
- a töltőanyag nélküli amorf, hőre lágyuló anyagok ragasztásához anaerob ragasztóanyagokat kell választani
A műanyag alkatrészekre vonatkozó ragasztási problémák megoldásainak összefoglalása
Gyakran több zavaró hatás együttesen is felléphet. sok esetben a mechanikus felületkezelés bizonyul a leghatékonyabb és legátfogóbb megoldásnak. Ez az eljárás a ragasztás szempontjából hasznos módon változtatja meg a felület szerkezetét, és az érdesség miatt megnő a hatékony ragasztási felület.
A felületkezelés fizikai és kémiai eljárásait olyan esetekben alkalmazzák, amikor a műanyagok ragasztása nehéznek vagy lehetetlennek bizonyult, hogy ezáltal a ragasztóanyag és a felület között jobb kötést lehessen elérni.