Tevékenység: Ragasztóanyagok

Átírás

1 Olvassa el a fejezetet! Gyűjtse ki és jegyezze meg a különböző ragasztóanyag családok típusait/neveit, jellemzőit és kötési mechanizmusaikat! Ragasztóanyagok A ragasztás olyan eljárás, amelyben ragasztóanyag felhasználásával azonos vagy különböző anyagokat kötünk össze. A ragasztóanyagokat sokféle szempont szerint lehet csoportosítani, mint pl. kémiai vagy fizikai (folyékony, szilárd) szerkezet, kötés módja (fizikai hatásra kötő, kémiai reakcióval kötő) stb. A következőkben röviden áttekintjük a különböző kémiai összetételű ragasztóanyagokat. Epoxigyanta Az epoxi gyanták a legelterjedtebben alkalmazott ragasztóanyagok. Előállításuk dián és epiklórhidrin reakciójával történik. Az alkalmazott mólaránytól függően, a keletkező anyag folyékony, vagy szilárd halmazállapotú lehet. A térhálósítást aminokkal, savakkal/anhidridekkel végezhetjük. Az epoxi gyanták ennek megfelelően kétkomponensű ragasztók. A folyékony epoxi gyantákat hidegen keményedőknek is nevezzük. Ezeknél az anyagoknál a kötés nem megy teljesen végbe, mivel a molekulatömeg növekedésével az üvegesedési hőmérséklet is növekszik, ami azt eredményezi, hogy a reakció előbb-utóbb gyakorlatilag megáll. Ezért sok esetben utólagos hőkezelésre lehet szükség. A szilárd epoxi gyanták szobahőmérséklet felett lágyulnak meg, ezért melegen keményedő anyagoknak is nevezzük. A kötés ebben az esetben magasabb hőmérsékleten következik be. A kötés tulajdonságai nagymértékben módosíthatók különböző adalékanyagokkal. Például reaktív oldószerek (epoxidált vegyületek) csökkentik a gyanta viszkozitását, ezért könnyebben feldolgozhatóvá válik. A kötés során bekövetkező térfogatcsökkenést ásványi töltőanyagokkal lehet csökkenteni. A folyékony ragasztóanyagok esetén sokszor szükség van tixotropizáló adalékra, amit például kolloid szilícium-dioxiddal lehet megvalósítani. Az epoxi gyantákat különböző egyéb polimerekkel is módosítani lehet, amivel a kötés hőállóságát lehet növelni. Erre a célra a fenolgyantákat (novolak), szilikonokat és tiokaucsukokat (poliszulfid kaucsuk) lehet használni. Ezek az adalékok reakcióba lépnek az epoxi csoporttal a térhálósodás során. Szilikongyanták A szilikonok sziloxán láncból felépülő, alifás és aromás szubsztituenseket tartalmazó anyag. A kémiai szerkezet függvényében egy- vagy kétkomponensű ragasztóként alkalmazhatjuk. Az egykomponensű rendszerek esetén a levegő nedvességtartalma váltja ki a térhálósodást. A szilikon ragasztók elsősorban szilikon gumik és üvegek ragasztására használhatók. A kötés szilárdsága nem túl nagy, azonban a hőállóságuk kiemelkedő. Poliuretán ragasztók A poliuretán ragasztók izociánát és hidroxil csoportot tartalmazó anyagokból állnak. Összetételük szempontjából egy- és kétkomponensű ragasztókat különböztethetünk meg. Az egykomponensű poliuretán ragasztóanyagok (1K PUR) az izocianátot tartalmazó előpolimereken alapulnak, amelyek nedvesség hatására keményednek. A felülethez való tapadást, valamint a reakció gyorsítását a felület nedvesítésével lehet elvégezni. Mivel a víz hatására gázfejlődés (széndioxid) van, ezért bizonyos hézagkitöltésre is alkalmas, azonban a kötés szilárdsága lényegesen csökken. Ennek elkerülésére a ragasztandó felületeket összenyomjuk.

2 A kétkomponensű poliuretán ragasztóanyagok (2K PUR) gyantából (A komponens) és hidroxil csoportot tartalmazó térhálósítóból (B komponens) állnak. A felhasználás során nagyon fontos a két komponens megfelelő arányának betartása. Járműfelépítmények (rétegelt konstrukciók) nagy felületei, homlokzati elemek ragasztásához, valamint a hajóépítés területén használhatók. Ezen kívül szerkezeti szerelvények, sarokkonzolok ragasztására, valamint alkatrészek kiöntésére is alkalmasak. Akrilátok Az akrilsav és különböző származékaik is elterjedt ragasztóanyagok. Ezek közül kiemelkednek a ciano-akrilátok. Ezek a vegyületek nagyon gyorsan polimerizálódnak. A polimerizáció anionos mechanizmussal történik, amelyet nedvesség vált ki. Ezeket az anyagokat nevezzük pillanatragasztóknak. Gyűjtse ki és jegyezze meg az oldószeres ragasztás előfeltételeit! Oldószeres ragasztók Az oldószer alapú ragasztóanyagok két csoportba sorolhatók. Az egyik esetben az oldószer oldja a ragasztandó anyagot, mint pl. tetrahidofurán a PVC-t. Az oldószer általában tartalmaz bizonyos mennyiségben feloldott anyagot is. A másik típus, amikor a ragasztóanyag van oldatban és így vihető fel a felületre. Az oldószer elpárolgása után visszamarad a ragasztóréteg a felületen. A felületeket ezután összenyomják, és így alakul ki a megfelelő kötés. Ezeket a ragasztókat kontaktragasztóknak is nevezzük. A legtöbb kontaktragasztó polikloroprén bázisú. A kialakított kötés rugalmas és nagy szilárdság is elérhető velük. Gyűjtse ki és jegyezze meg a ragasztási technológia lépéseit! A ragasztás technológiája Az optimális kötés elérése érdekében néhány szempontot mindenképpen figyelembe kell venni a megfelelő kötési szilárdság eléréséhez. Az elsődleges szempontok közé tartozik a megfelelő, a ragasztandó anyaghoz illeszkedő ragasztó megválasztása. A másik nagyon fontos a felületek megfelelő előkészítése (zsírtalanítás, pormentesítés, érdesítés stb.). A ragasztott kötés egyik nagy előnye a mechanikus rögzítéssel szemben az egyenletesebb feszültségeloszlás (2.1. ábra). A hegesztéssel szemben előnyként jelentkezik, hogy a ragasztás során nem változik meg az összekapcsolt anyagok szerkezete (oldószeres ragasztás esetén ez nem érvényes). Ezeknek az előnyöknek a kiaknázásához biztosítani kell a megfelelő ragasztási geometriát. Tanulmányozza a 2.1. ábrát! Jegyezze meg a ragasztott kötésnél kialakuló feszültségeloszlást! 2.1. ábra. Feszültségeloszlás a különböző rögzítések esetén.

3 A ragasztott kötések kialakításánál arra kell törekedni, hogy az illeszkedő felületek a lehető legnagyobbak legyenek. Néhány illesztési megoldást mutat be a 2.2. ábra. Tanulmányozza a 2.2. ábrát! Rajzolja le a különböző geometriákat! Jegyezze meg a különböző geometriák neveit! a b c e d 2.2. ábra. Ragasztott kötés kialakításának geometriái. a átlapolt; b kettős átlapolt; c hevederes; d kéthevederes; c lapolt illesztés Gyűjtse ki és jegyezze meg a különböző geometriák előnyeit és hátrányait! Az átlapolt illesztés vékony darabok esetén előnyös. Ezen túlmenően egyszerűen kivitelezhető konstrukció, amely jó szilárdsági jellemzőkkel rendelkezik. A hevederes illesztés előnyösen alkalmazható sima felületek kialakításánál. A lapolt illesztés csak vastagabb daraboknál alkalmazható, hogy megfelelő ragasztási felület legyen. Rugalmas ragasztás A rugalmas tömítés/ragasztás alkalmazása elterjedt a különböző gyártástechnológiákban. A rugalmas ragasztók egyetlen műveletben egyesítik a tömítés és a ragasztás előnyeit: - egyszerűsíti a konstrukciót (dinamikus terhelések elviselése), - csökkenti az anyagkifáradás esélyét az egyenletes terheléselosztás miatt, - csökkenti a gyártási költségeket, mert nem szükséges hagyományos mechanikus rögzítés, - lehetővé tesz változatos anyag kombinációkat (például fém/műanyag, fém/üveg, fém/fa stb.), - csökkenti a termikus (hőtágulás különbség miatti) feszültséget, - kiegyenlíti az illesztendő alkatrészek eltéréseit, - nagymértékű ütés- és lengéscsillapítás. Gyűjtse ki és jegyezze meg a tömítés és a ragasztás közötti különbséget! Tömítés A ragasztás egyik speciális esetének tekinthetjük a tömítést. Ebben az esetben a tömítés ugyancsak megfelelő adhézióval kell rendelkezni a felületeken, valamint megfelelő kohézióval is rendelkeznie kell a megfelelő tömítési szilárdság miatt. A tömítőanyagok fizikai és kémiai tulajdonságai nagymértékben a kiválasztott nyersanyagtól függ. A fizikai tulajdonságok alapján kétféle típust különböztetünk meg: rugalmas és képlékeny. A rugalmas

4 tömítőanyagok legalább 70%-os reverzibilis alakváltozással rendelkeznek. A képlékeny tömítőanyagok csak kismértékű (<5%) reverzibilis alakváltozásra képesek. Nagyobb erőhatásra maradó alakváltozás, szakadás következik be. Jegyezze meg, hogy a gépjárművek esetén hol alkalmazunk ragasztott kötést! Járműiparban alkalmazott ragasztott kötések A járműgyártásban, különösen a karosszéria szerelésében egyre gyakrabban alkalmazzák a ragasztott kötéseket. Sok esetben a klasszikus hegesztett kötések mellett, de különösen a bonyolult geometriák esetén önállóan is alkalmazzák a ragasztástechnikát. A ábrák a leggyakrabban alkalmazott helyeket mutatja be, ahol megtalálható a ragasztott kötés. Tanulmányozza a 2.3, 2.4., 2.5. és 2.6 ábrákat! Az ábrák alapján jegyezze meg azokat a területeket, ahol a ragasztást és ahol a tömítést alkalmazzák! 2.3. ábra. A motornál alkalmazott rögzítési pontok és Loctite típusok.

5 2.4. ábra. Differenciálműnél és tengelyeknél alkalmazott rögzítések ábra. Erőátvitelnél alkalmazott rögzítések és tömítések (Loctite típusok).

6 2.6. ábra. A karosszérián alkalmazott ragasztások (Henkel ragasztók) Az táblázatokban néhány kereskedelmi forgalomban kapható ragasztóanyag fontosabb jellemzőit foglaltuk össze.

7 Tanulmányozza a 2.1., 2.2. és 2.3. táblázatot! Gyűjtse ki és tanulja meg az oszlopok/jellemzők nevét! Jegyezze meg a legfontosabb tulajdonságokat, figyeljen a rögzítési és fazékidők eltéréseire! 2.1. táblázat. Különböző tulajdonságú szerkezeti Loctite epoxi ragasztók. Márkanév Loctite 3421 (2K) Loctite 3430 (2K) Megjelenés borostyán sárga teljesen átlátszó Fazékidő 25 Con Rögzítési idő Nyírószilárdság (MPa) Üzemi hőmérséklet ( C) perc 4 óra perc 1 perc Megjegyzés univerzális felhasználhatóság, kiváló nedvességállóság univerzális, teljesen átlátszó, nagyon gyorsan kikeményedik Loctite 9466 (2K) törtfehér 60 perc 180 perc nagy szilárdságú, szívós Loctite 9492 (2K) fehér 15 perc 75 perc ellenáll magas hőmérsékletnek Loctite 9497 (2K) szürke perc 8 óra hővezető, magas hőmérséklet ellenáll Loctite 9514 szürke - hőközlés Loctite ESP 108 ezüst - hőközlés Loctite ESP 110 ezüst - hőközlés lefejtő hatásnak ellenálló, nagy szilárdságú, hőálló folyékony, mint a forraszanyag, behatol a keskeny résekbe nem zsugorodó paszta, forraszanyaghoz hasonló 2.2. táblázat. Akril bázisú ragasztóanyagok néhány jellemzője. Viszkozitás Márkanév Aktivátor Szín Rögzítési idő (Pa s) Max. résméret (mm) Üzemi hőmérséklet Megjegyzés Loctite , 7091 borostyán perc 0.5 < 120 C szerkezeti ragasztó fémekhez Loctite , 7388* borostyán perc 0.5 < 100 C Loctite V5004 (2K) átlátszó 18 3 perc 0.5 < 80 C szerkezeti ragasztó elsősorban fémekhez, enyhén rugalmas nagyon gyors beállítást igénylő átlátszó szerkezeti ragasztó, akril

8 Loctite F246 INI No. 5* törtfehér 30 1 perc 0.35 < 120 C *feltétlenül szükséges szerkezeti ragasztó fémekhez és néhány műanyaghoz 2.3. táblázat. Poliuretán szerkezeti ragasztók néhány jellemző tulajdonsága. Keverési Viszkozitás Fazékidő 20 Con Kezdeti Termék Kikeményedés arány (Pa s) szilárdság Macroplast UK 8103 Macroplast UK 8160 Macroplast UK 8202 Macroplast UK 8303 B 60 UK 5400 térhálósítóval UK 5400 térhálósítóval UK 5400 térhálósítóval UK 5400 térhálósítóval 5 : perc 5 8 óra 5 : 1 paszta perc 5 8 óra 4 : perc 8 10 óra 6 : perc 4 5 óra Kötési idő 5 7 nap 5 7 nap 5 7 nap 5 7 nap Teromix : 1 paszta 10 perc 2 óra 6 óra Üzemi hőmérséklet C (150 C) C (150 C) C (150 C) C (150 C) C (140 C) Speciális tulajdonság bézs színű, univerzális felhasználás, különböző kötési sebességű termékek elérhetők bézs színű, nem zsugorodik bézs színű, alacsony hőmérsékleten is rugalmas - különböző kötési sebesség bézs színű, paszta különböző kötési sebesség sötétszürke színű, egyszerű felhasználás, gyors kötés