Klæberes rheologi. De indre mekanismer der får limen til at binde!

Transkript

1 Klæberes rheologi De indre mekanismer der får limen til at binde!

2 Me, myself and I Uddannet biokemiker (M.Sc.) i 1995 Har tre formelle uddannelser + en række uformelle uddannelser Har arbejdet med polymerer siden 1993 Har primært arbejdet med produktudvikling og dokumentation Har arbejdet som gymnasielærer Arbejder pt. som polymerspecialist hos FORCE Technology

3 Hvad jeg laver på FORCE? Løser polymeropgaver og fremprovokerer nye idéer! TV2 Nord, 15/

4 FORCE Technology er: Blandt de førende teknologiske rådgivnings- og servicevirksomheder på det internationale marked. Vi: Er selvejende Er uvildige Er almennyttige Har et udviklingsbudget > 200 MDKK Vi omsætter højt specialiseret ingeniørmæssig viden til praktiske og værdiskabende løsninger for et bredt udsnit af brancher og industrier. En GTS-virksomhed Som GTS-virksomhed er vi dedikeret til at udvikle og anvende nye teknologier og ny viden til gavn for de danske virksomheder og det danske samfund. forcetechnology.com

5 Hvorfor klæber limen ikke til tuben? Det korte svar: Det gør den også! Det knapt så korte svar: Den klæber meget dårligt Tubens overfladetopografi (på indersiden) Elektrostatiske kræfter Inhibering af hærdning

6 Hvad er (godt) klæb?

7 Generelle limtyper Trykfølsomme klæbere Gaffatape Compeed-plastre/hæfteplastre Post It Etc.

8 Generelle limtyper Trykfølsomme klæbere Termoplastiske klæbere Limpistol Applikator til tyndfilm Etc.

9 Generelle limtyper Trykfølsomme klæbere Termoplastiske klæbere Solvent/emulsions-baserede klæbere Trælim Maling Karlsons klister Etc.

10 Generelle limtyper Trykfølsomme klæbere Termoplastiske klæbere Solvent/emulsions-baserede klæbere Hærdende klæbere Fugemasser Plastic Padding Cyanoakrylat-lim Etc.

11 Klæbningens hovedbestanddele Plastisk modul (peel) Elastisk modul (tack) Kovalente bindinger til substrat (visse typer hærdende lim) Elektrostatiske kræfter/polymerernes arkitektur Kohesion

12 Det plastiske modul Evnen til at kunne flyde ned i ujævnheder Langsomme deformationer af klæberen Giver klæbet der kan holde vægt/træk (peel-kraft) Klæber Substrat Klæber Substrat

13 Det plastiske modul Evnen til at kunne flyde ned i ujævnheder Formstabilitet Sagging Koldflydning/compression set

14 Hvad påvirker det plastiske modul? Klæberens viskositet Solventer/blødgørere Molekylvægtsfordeling Rheologimodificerende additiver Shear/forskydningskræfter Temperatur Hydrogenbindinger

15 Hvad påvirker det plastiske modul? Klæberens viskositet Klæberens overfladespænding i forhold til substratet

16 Hvad påvirker det plastiske modul? Klæberens viskositet Klæberens overfladespænding i forhold til substratet Tværbindinger For hurtig hærdning under appliceringen på substratet

17 Det elastiske modul Evnen til at kunne strække sig ned i ujævnheder Hurtige deformationer Giver initialklæb (tack) der hurtigt griber fat i overfladen, men har kun ringe bæreevne Klæber Substrat Klæber Substrat

18 Det elastiske modul Evnen til at kunne strække sig ned i ujævnheder Formstabilitet Sagging Koldflydning/compression set

19 Det elastiske modul Evnen til at kunne strække sig ned i ujævnheder Formstabilitet break (brudforlængelse) Hvor meget strækker materialet sig, inden det knækker

20 Hvad påvirker det elastiske modul? Klæberens hårdhed Hårde klæbere vil deformere langsommere

21 Hvad påvirker det elastiske modul? Klæberens hårdhed Molekylvægtsfordelingen Længere polymerkæder giver mere entanglement, som øger elasticiteten. Især ved de hurtige deformationer.

22 Hvad påvirker det elastiske modul? Klæberens hårdhed Molekylvægtsfordelingen Forgreninger på polymerkæderne Forgreninger giver højere friktion mellem kæderne, som giver lidt elasticitet

23 Hvad påvirker det elastiske modul? Klæberens hårdhed Molekylvægtsfordelingen Forgreninger på polymerkæderne Tværbindingspunkter/hydrogenbindinger mellem funktionelle grupper Tværbindinger giver elasticitet på bekostning af plasticitet Hydrogenbindinger giver elasticitet ved hurtige deformationer og viskositet ved langsomme deformationer

24 Kovalent binding til substrat Kemisk reaktion mellem lim og substrat Kræver at lim og substrat har funktionelle grupper der kan reagere Kræver at overfladespændingerne er sammenlignelige, så de reaktive grupper kan reagere O CH 3 Si O CH 3 CH 3 + \ \ CH 3 HO Si \ O Si O Si \ + CH 3 OH CH 3 \ \ H 2 O \ \ \ \

25 Elektrostatiske kræfter Overfladespænding Ladningsfordeling Dipolmoment Polaritet Van der Waals-kræfter

26 Kohesion Materialets styrke og stivhed Brudstyrke Slagstyrke break

27 Brudstyrke Indeholder både elongation at break (hvor meget polymeren strækkes inden den bryder) tensile strength (kraften der skal til for at give et brud) Både egenværdi og i applikation

28 Slagstyrke Både egenværdi og i applikation

29 Hvordan ser det ud ved test af klæb?

30 Peel test Test af klæb ved lange eksponeringsperioder Sædvanligvis 30 min. eller mere 90 Peel Træk Slædens retning

31 Adhæsivt brud Brud i overgangen mellem substrat og klæber Et mål for klæbekraften mellem substrat og klæber

32 Kohesivt brud Brud i klæber eller substrat Giver et mål for det brudte materiales brudstyrke, ikke klæbekraften

33 Tack test Test af klæb ved korte eksponeringer Sædvanligvis en probetest (note: flere geometrier på prober, f.eks. loop) Probe Probe Probe Adhesive Adhesive Adhesive 1: Contact 2: Pressure 3: Pull

34 Sagging Formstabilitet af flydende klæbemasse i forhold til tyngdekraften

35 Shear Formstabilitet af viscoelastisk klæbemasse i forhold til tyngdekraften

36 Faldgruber ved peel, tack og shear test Test af klæb på bløde og elastiske substrater

37 Faldgruber ved peel, tack og shear test Test af klæb på bløde og elastiske substrater Test af klæb under faktiske applikationsforhold Temperatursvingninger Vibrationer Luftfugtighed osv.

38 Spørgsmål?