Czynniki wpływające na siłę wiązania kleju

Czynniki wpływające na siłę wiązania kleju

1. szorstkowanie powierzchni

Gdy klej całkowicie rozprowadzi się po powierzchni materiału, szorstkowanie powierzchni pomaga poprawić zdolność rozprowadzania kleju i zwiększa gęstość połączonych miejsc pomiędzy klejem a materiałem, co poprawi siłę wiązania. I odwrotnie, jeśli klej nie rozprowadzi prawidłowo materiału, szorstkowanie powierzchni zmniejszy siłę wiązania.

2. Obróbka powierzchni

Przygotowanie powierzchni przed klejeniem jest kluczem do skutecznego klejenia. Ma na celu uzyskanie mocnych i trwałych połączeń. Ze względu na obecność słabych warstw granicznych utworzonych przez warstwy tlenków, takich jak rdza, warstwy chromu, warstwy fosforanowania, środki antyadhezyjne itp. na materiałach wiążących, obróbka powierzchni kleju będzie miała wpływ na siłę wiązania. Na przykład powierzchnie polietylenowe można poddać utlenianiu na gorąco kwasem chromowym w celu poprawy siły wiązania.

3. Penetruj

Po sklejeniu na złącze często wpływa środowisko, małe cząsteczki, takie jak woda lub rozpuszczalniki, mogą przedostać się do warstwy kleju. Na przykład w wilgotnych warunkach lub pod wodą cząsteczki wody dostają się do kleju; w rozpuszczalnikach organicznych cząsteczki rozpuszczalnika robią to samo. Cząsteczki te najpierw powodują zmianę kształtu warstwy kleju, a następnie docierają do granicy między klejem a powierzchnią. To osłabi wiązanie, ostatecznie powodując awarię. Penetracja nie zaczyna się tylko od krawędzi warstwy kleju. Jeśli łączony materiał jest porowaty, małe cząsteczki mogą również przedostać się przez jego szczeliny, pory lub pęknięcia, a następnie dotrzeć do granicy faz i zmniejszyć siłę wiązania. Ta penetracja nie tylko zmniejsza wytrzymałość fizyczną złącza, ale może również powodować zmiany chemiczne na styku, takie jak rdza, co czyni połączenie całkowicie bezużytecznym.

4. Ruch

Klejone materiały zawierają plastyfikatory, takie jak PVC. Ponieważ te małe cząsteczki nie mieszają się dobrze z cząsteczkami polimeru, łatwo wydostają się z powierzchni materiału lub granicy wiązania. Jeśli migrowane małe cząsteczki pozostaną razem na styku, zapobiegną przyklejaniu się kleju do materiału, co spowoduje przerwanie wiązania.

5. Ciśnienie

Podczas klejenia należy docisnąć do powierzchni. Pomaga to klejowi łatwo wypełnić małe dziury w materiale, nawet głębokie dziury i małe rurki, a także zmniejszyć liczbę złych naklejek. W przypadku klejów o słabej przyczepności, dociśnięcie spowoduje, że za bardzo wypłyną i pozostawią za mało kleju. Dlatego przed zaciśnięciem poczekaj, aż klej nabierze większej wytrzymałości. To również wypycha powietrze z powierzchni materiału i redukuje pęcherzyki powietrza w obszarze klejenia. W przypadku klejów grubych lub stałych konieczne jest dociśnięcie podczas klejenia. W takich przypadkach często trzeba je odpowiednio podgrzać, aby były cieńsze lub płynniejsze. Na przykład wykonywanie izolacyjnej warstwy dociskowej odbywa się pod wpływem ciepła i ciśnienia. Aby uzyskać mocne połączenie, należy zastosować różne ciśnienie dla różnych klejów. Zwykle używaj wysokiego ciśnienia w przypadku klejów stałych lub grubych i niskiego ciśnienia w przypadku cienkich klejów.

6. Grubość warstwy kleju

Na grubszych warstwach kleju łatwo powstają pęcherzyki powietrza, skazy i przedwczesne pęknięcia, dlatego należy nałożyć jak najcieńszą warstwę kleju, aby uzyskać mocniejsze połączenie. Ponadto, gdy grube warstwy kleju nagrzewają się, ich rozszerzanie powoduje większe naprężenia cieplne w obszarze złącza, co powoduje, że złącze łatwiej pęka. Naprężenia występujące w rzeczywistych połączeniach są złożone i obejmują naprężenia ścinające, naprężenia oddzierające i naprężenia powtarzalne. Po pierwsze, naprężenie ścinające: gdy przyłożona zostanie niecentryczna siła ciągnąca, na końcach wiązania powstają naprężenia. Oprócz siły ścinającej występuje również siła ciągnąca wzdłuż złącza i siła rozdzierająca w poprzek złącza. Kiedy złącze jest poddawane naprężeniom ścinającym, im grubszy jest klejony materiał, tym mocniejsze jest połączenie. Po drugie, naprężenie odrywające: ma to miejsce, gdy klejony materiał jest miękki. Na połączenie działają zarówno siły ciągnące, jak i ścinające, a cała siła koncentruje się na powierzchni kleju, dlatego złącze bardzo łatwo pęka. Ponieważ naprężenia odrywające są bardzo szkodliwe, podczas projektowania należy unikać projektów połączeń, które je powodują. Po trzecie, powtarzające się naprężenia: klej w złączu powoli zużywa się pod wpływem powtarzających się naprężeń i pęka przy znacznie niższym poziomie niż normalne naprężenie statyczne. Twarde i rozciągliwe kleje, takie jak niektóre gumowe, dobrze radzą sobie z powtarzającymi się obciążeniami.

7. Stres wewnętrzny
   Po pierwsze, naprężenie skurczowe: podczas utwardzania klej zmniejsza swoją objętość w wyniku parowania, chłodzenia i reakcji chemicznych, co powoduje naprężenie skurczowe. Gdy siła skurczu jest większa niż siła przyczepności, pozorna siła wiązania znacznie spadnie. Ponadto nierównomierny rozkład naprężeń wokół krawędzi spoiny lub szczelin w kleju powoduje koncentrację naprężeń, co zwiększa ryzyko powstania pęknięć. Kleje krystaliczne kurczą się bardziej podczas utwardzania z powodu krystalizacji, która również powoduje wewnętrzne naprężenia w połączeniu. Jeśli dodasz pewną ilość materiałów gumowatych, które mogą krystalizować lub zmieniać rozmiar kryształów, możesz zmniejszyć naprężenia wewnętrzne. Najlepszym przykładem jest dodanie utwardzaczy do klejów na bazie żywicy termoutwardzalnej. Na przykład w przypadku klejów fenolowo-acetalowych, gdy zawartość acetalu jest niższa niż 40%, połączenie wykazuje jedynie uszkodzenie interfejsu; gdy przekracza 40%, następuje uszkodzenie spójności, a siła wiązania znacznie wzrasta. Po drugie, naprężenie termiczne: gdy stopiona żywica stygnie i utwardza ​​się pod wpływem wysokich temperatur, zmniejsza swoją objętość. Wiązanie utrzymuje go na miejscu, co powoduje wewnętrzne naprężenie na styku. Jeśli łańcuchy molekularne będą mogły przesuwać się obok siebie, wewnętrzne naprężenia znikną. Głównymi czynnikami wpływającymi na naprężenia termiczne są współczynnik rozszerzalności cieplnej, temperatura pokojowa, różnica temperatur i różnica sztywności. Aby zmniejszyć naprężenia termiczne spowodowane różnymi współczynnikami rozszerzalności cieplnej, należy dobrać współczynnik rozszerzalności cieplnej kleju zbliżony do współczynnika rozszerzalności cieplnej klejonego materiału. Dobrym sposobem jest dodanie wypełniaczy – możesz dodać proszek z tego samego materiału lub włókna i proszek z innych materiałów.