Analiza starenja i dugoročne stabilnosti ljepila

Analiza starenja i dugoročne stabilnosti ljepila

Starenje se odnosi na promjenu performansi materijala ili veznih glava tijekom vremena. Na njega utječe vanjsko okruženje ili vlastiti postupci obrade materijala, a čimbenici utjecaja uključuju mehaničko naprezanje, temperaturu, zračenje i medije poput vode. Osim ovih, drugi određeni sastojci sadržani u samim ljepilima također mogu dovesti do varijacija u izvedbi lijepljenih spojeva. Osim različitih čimbenika utjecaja, starenje se može dogoditi na različitim mjestima zalijepljenih spojeva uključujući kohezivni sloj, adhezijski sloj ili materijal podloge. Iako starenje proizlazi iz kombiniranog učinka više čimbenika, teško ga je u potpunosti izmjeriti i predvidjeti s ovim utjecajnim parametrima.

Mehanički stres

Zalijepljeni spojevi mogu imati četiri vrste mehaničkih naprezanja: naprezanje ljuštenja, vlačno naprezanje, smično naprezanje i torzijsko naprezanje.

Napon ljuštenja stvara veliku linearnu silu na spojevima. Ova sila premašuje snagu većine ljepila. Izbjegavanje naprezanja od ljuštenja u konstrukcijskom dizajnu lijepljenih spojeva jedna je od najvažnijih stvari.

Vlačno opterećenje djeluje okomito na površinu lijepljenja. Sila se širi kroz cijelo područje spajanja. Vlačno naprezanje obično ne oštećuje zglobove. Uglavnom se pojavljuje u čeonim zglobovima. Sučeoni spojevi imaju male površine lijepljenja. Ljudi povećavaju veličinu spoja samo podebljavanjem podloga. Podloge su obično jače od ljepila na napetost. Stoga dizajni ne mogu u potpunosti iskoristiti čvrstoću podloge.

Smično naprezanje trpi na površinama za lijepljenje. To je najpovoljnije opterećenje za lijepljene spojeve. U spojevima postoji smično naprezanje s velikim površinama lijepljenja. Lako povećajte površinu lijepljenja kako biste povećali kapacitet opterećenja kada je to potrebno ako mjesto prianjanja nije dovoljno za dovoljno opterećenja.

Torzijsko naprezanje djeluje slično smičnom naprezanju. Spojevi nisu osjetljivi na tlačno naprezanje. Sva mehanička opterećenja s vremenom pokreću starenje zgloba. Uzrokuje trajne deformacije puzanjem ili pukotine. Mehanički stres pogoršava starenje iz drugih izvora, kao što je oštećenje zglobova izazvano vlagom.

Utjecaj na okoliš

Tijekom upotrebe ljepila, zalijepljeni spojevi su pogođeni različitim okruženjima. Ovi čimbenici mogu djelovati zajedno i utjecati jedan na drugog.

1. Učinci temperature i zračenja

Temperatura je glavni faktor za kemijske reakcije. Viša temperatura ubrzava kemijske reakcije. Ove reakcije obično mijenjaju svojstva zgloba na neželjene načine. Visoka temperatura uvelike ubrzava oštećenje uzrokovano mehaničkim stresom u većini situacija. Također, viša temperatura ubrzava starenje.

Zračenje također uzrokuje starenje zalijepljenih spojeva, uključujući UV zrake sunčeve svjetlosti. Zračenje lomi polimerne lance unutar ljepila i plastičnih podloga. Poliuretan je posebno osjetljiv na UV zračenje.

2. vode

Vlaga može prodrijeti u stvrdnute slojeve ljepila i apsorbirati se. Apsorbirana voda smanjuje čvrstoću ljepila. Voda djeluje poput maziva između lanaca polimera, zbog čega lanci lako klize (učinak plastificiranja).

Voda polako ali kontinuirano curi u ljepilo. Na vrućim stupnjevima poput 40°C, voda prodire u umrežene polimere za nekoliko milimetara svaki mjesec. Nakon sušenja spoja, kohezijska čvrstoća ponovno raste, ali se nikada ne vraća na prvobitnu vrijednost. Najveća nevolja od vlage je slabije prianjanje ljepila i podloge. Voda polako smanjuje snagu vezivanja.

Kemijske veze između ljepila i osnovnog materijala otpornije su na vodu bolje od fizičkih veza. Nakon što se kemijske veze prekinu, adhezija se ne može oporaviti nakon sušenja. Najbolji način da izbjegnete oštećenje od vlage je držati fuge podalje od vode. Ako je nemoguće, brtviti spojeve.

3. korozija

Za spojeve zalijepljene na metalne podloge, apsorbirana vlaga lako dovodi do korozije metala. Zbog korozije spojevi brzo otkazuju, pa je to jako važno. Korozija se ubrzava dodatnim korozivnim tvarima kao što su sol, kiselina ili lužine. Ove tvari jedu metal izvana ili kroz ljepilo. Takva se korozija u većini slučajeva može kontrolirati: potpuno premazati metal ili zaštititi samo zalijepljeno područje.