Selgitatud Liimimise Alused: Eeldus, Adhesioon, Sidusus

2023 Autor: Hannah Pearcy | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-08-25 03:37

Hea kleepuva sideme loomiseks peab kasutaja arvestama paljude teguritega. Liim ise mõjutab loomulikult liimi kvaliteeti või tugevust märkimisväärselt. Seetõttu tuleb kõigepealt valida optimaalne liimi tüüp ja liimi pealekandmiseks ideaalne liimi tüüp - see on juba turul pakutavate umbes 30 000 liimi tõttu väljakutse. Ühendusdetailide materjalide osas on liimi jaoks suur tähtsus ka liimipindade kvaliteedil.

Sideme kvaliteedi ja tugevuse jaoks olulised tegurid

Konstruktiivne kujundus:

- liimisõbralik konstruktsioon

-

liimi geomeetriline kujundus :

- valik

- transport

- ladustamine

- töötlemine

- liimikihi

pinge:

- praktikaga seotud katsetamine

- edasine töötlemine

- kasutamise

tootmine:

- asukoht

- tootmisseadmed

- tarnijad

- valmistamisparameetrid

- töötajate väljaõppe tase

liitumismaterjal:

- tüüp

- pind

- eeltöötlus

- ettevalmistamine

- valmistamise parameetrid

Seetõttu pole oluline, millised materjalid omavahel kokku liimitakse, vaid pigem see, millised on kleepuvad pinnad kvaliteedi, kareduse, pinnaenergia jms osas. Ühenduse jaoks on otsustavaks liimikülje ja ühendatava osa kihid, mis on mõnikord vaid ühe või mõne molekulikihi paksused, samuti liimi ja ühendatava osa materjali faasiliides. Ühendatavate mitteläbilaskvate või mitteimavate absorbeerivate osade puhul on ilmne, et sügavamad aluskihid ei saa sidemele olulist mõju avaldada.

Looduses võib leida suurepärase näite väidetavalt “keerukate” pindadega nakkumisest: näiteks rannakarbid suudavad end hoida väga siledatel pindadel. Nende valkudest ja valkudest valmistatud eriti tugeva bioloogilise "rannakarpliimi" ning nende niinimetatud Byssus-niitide abil saavutavad rannakarbid isegi Teflonil äärmiselt hea hoidmise - ja Teflon on vähem tuntud kui ideaalne mittenakkuv kate, mis on alguses vastuolus kleepuvusega. See näide näitab, et põhimõtteliselt saab kõike liimida - see sõltub "õigest" pinnast. Vajaduse korral tuleb aluspindade liimipinnad eelnevalt vastavalt liimile ette valmistada või eeltöödelda.

Mõisted: Mis on pinnaenergia, pindpinevus ja niisutamine?

Pinnaenergia: Vedelas liimis tõrjuvad vedeliku sees olevate molekulide vahel tegutsevad jõud üksteist välja, kuna iga molekuli ümbritsevad ümberringi sama tüüpi molekulid. Teisest küljest puuduvad pinnalt väljapoole suunatud jõud, nii et tekkiva jõu tulemus on vedeliku sisemus.

Märge

See artikkel on katkend erialast raamatut "Liimliimimise tehnoloogia", mis lisaks siin kirjeldatud liimimise alustele kirjeldab ka erinevaid liimiliike, liimimistehnoloogiat ja liimimistehnoloogia rakendamist.

Rohkem infot

Pindpinevus: pindpinevus on põhjus, miks vedelikud püüavad alati oma pinda vähendada ja seega eeldada väikseimat potentsiaalset energiat. Sel põhjusel on vedelad pinnad alati minimaalsed. Sfääriline kuju pakub minimaalset pinda, maksimaalset mahtu.

Selle tulemusel võtab vesi energeetiliselt soodsa tilga kuju, kui veele ei mõju muud jõud. Teadaolevalt suudavad isegi rasked vedelikud, näiteks elavhõbe, moodustada enamikule pindadele väikeseid ja püsivaid tilkasid. Vee pindpinevus hoiab ära ka näiteks veetorude või muude putukate uppumise, kui need asuvad veepinnal.

Niisutamine: liitepindade niisutamine liimiga on liimijõudude tekke vajalik kriteerium. Ideaalis peab vedel liim aluspindade liitumispinnad täielikult niisutama, et luua tingimused maksimaalseks haardumispunktideks liitumistsoonis. Liimimisjõudude tekkimise kõige olulisem eeldus on seetõttu ühendatavate osade pindade piisav niisutamine. Niisutatavate aluspindade ja liimi pindpinevuse suhe on niisutamisel määrav.

liim

Liimimise alused: Kui liimitud ühendused ebaõnnestuvad - ja miks

Tahke aine pinnaenergiat saab määrata niisutusnurga abil, mida sageli nimetatakse kontakt- või kontaktnurgaks. Niisunurk on nurk, mille moodustab tahkele pinnale selle pinna suhtes horisontaalne vedelikutilk (vt joonis). See lamamismeetod on standardne meetod niisutusnurga optiliseks mõõtmiseks. Liimi tilk jääb aluspinnale.

Aluspindade hea niisutamise võimaldamiseks vedela liimiga, mis on vajalik liimimiseks, peab vedelliimi pindpinevus olema alati väiksem kui liiteosa pinnaenergia. Seetõttu on kõrge pinnaenergiaga materjalid vedelliimiga suhteliselt kergesti niisutavad. Seevastu madala energiatarbega tahkeid pindu, nagu plast, niisutab vedel liim sageli halvasti või ainult osaliselt.

Märge

Kui soovite süveneda märgamisnurga arvutamisse ja pindpinevuse määramisse, soovitame erialaraamatut "Liimitehnoloogia", kust see väljavõte pärineb. Siin võetakse arvesse kõige olulisemaid arvutusi ja valemeid.

Rohkem infot

Mis on pinnakaredus?

Substraadi pinnad mängivad olulist rolli ka hea haardumisega. Seetõttu mõjutavad lisaks ühendavate partnerite pinnaenergiatele aluspindade geomeetriline struktuur ka sidet.

CAD-i kujundajal on kasutatava CAD-süsteemi abil lihtne luua ideaalne pind. Näiteks konstrueeritakse tavaliselt pinnad, millel pole tavaliselt kuju kõrvalekaldeid. Seda ideaalset pinda nimetatakse geomeetriliseks pinnaks ja see ei võta arvesse pinna karedust.

Enamik pindu on - vähemalt mikroskoopiliselt - sama ebaühtlased kui mägi. Seetõttu on tehnilistel pindadel enam-vähem väljendunud pinna topograafia ja neid saab jagada erinevate järjestuste kujuhälveteks (vt kasti tekst).

Erinevad kuju kõrvalekalded

Pinna karedus määratakse kuju kõrvalekalletega 3.-5. Järjekorrast. 1. kuni 4. järgu kuju kõrvalekalded kattuvad tegeliku pinnaga (vastavalt DIN 4760: 1982-06 või H. Hoischen / A. Fritz).

• 1. astme kuju kõrvalekalded : kuju kõrvalekalded. Näited: sirg-, tasasuse- ja ümarhälbed.
• 2. astme kuju kõrvalekalle: pulsatsioon. Näited: lained.
• Kolmanda astme kuju kõrvalekalle: karedus. Näited: sooned, kriimustused.
• Kuju kõrvalekalle 4. järk: karedus. Näited on: sooned, soomused, koorikud.
• Viienda järgu kuju kõrvalekalle: karedus (seda ei saa enam lihtsal viisil esitada) Näited: struktuur.
• Kuuenda kuju kõrvalekalle 6. järjest: seda ei saa enam lihtsal viisil kujutada. Näited on järgmised: materjali võre struktuur.

Tegelikkuses on efektiivne põhimiku pind palju suurem kui pind, mida saab näha palja silmaga. Selle tulemuseks on nn tõeline pind.



Selle tulemusel on tõelisel pinnal liimimiseks oluliselt laienenud pind. Sellegipoolest on tõeline pind pigem teoreetiline termin, kuna sõltuvalt aluspindade energiast, liimi pindpinevusest ja liimi viskoossusest ei saa kogu tegelikku pinda iial liimiga niisutada.

Sellepärast räägitakse efektiivse pinna liimitehnoloogiast. Efektiivset pinda tuleb mõista aluspinna ja liimi kokkupuutealade summana. Kuid tõelise pinna teatud kohti ei liimiga niisutatud. Seetõttu ei aita need niisutatud alad kleepumisvõime suurenemisele kaasa.



Liimimisjõud: mis on adhesioon ja ühtekuuluvus?

Sidemete sidumisjõudude arvestamine viib liimitehnoloogias kahte olulist tüüptingimust - adhesioon ja sidusus. Koos moodustavad nad liimis määravad sidumisjõud.

Liimimisjõud on ühendatava osa ja liimikihi vahelise piirkihi tugevuse jaoks määravad. Kohesiivsed jõud seevastu vastutavad liimikihi enda sisemise tugevuse eest, kohesiivsed jõud on palju tugevamad jõud. Need on umbes 20 kuni 100 korda tugevamad kui üksikud kleepumisjõud.

määratlus

Mis on adhesioon ja sidusus?



Haardumisega (ladina: adhaerere = Järgida) tähistab pinna kleepuvus, mis on efektiivne pinnal liimi ja lisage osade küljel piirkihist tulemusena üldiselt tõmbejõude erinevate ainetega.

Vastavalt sidususe (ladina: cohaerere = seotud) on üldiselt toime tõmbejõude vahel või molekulide sarnaseid mõista ühe ja sama aine.

Eristatakse spetsiifilist adhesiooni (adhesioon molekulidevaheliste jõudude moodustumise tõttu), mehaanilist adhesiooni (adhesioon liimi ja liidetava osa pinna tõttu) ja autokleepumist (adhesioon, kui samad elastomeerid on ühendatud). Neid mõisteid selgitatakse üksikasjalikumalt allpool:

Definitsioon: Mis on spetsiifiline adhesioon, mehaaniline adhesioon ja automaatne adhesioon?

Spetsiifilise haardumise all mõistetakse molekulidevaheliste jõudude kogumit, mis töötab liidese kleepuvas pinna-liimikihis. Spetsiifilise adhesiooni toimepiirkond on ligikaudu vahemikus 0,2… 1 nm. Spetsiifiline adhesioon on põhimõtteliselt olulisem kui mehaaniline adhesioon.

Mehaanilise haardumisega adhesioon mehhaanilisel või kujulukustusel ja ankrusse kõvastunud liimikiht poorides, kapillaarid või sisselõikeid substraadile pindadele. Mehaanilist adhesiooni saab positiivselt mõjutada sobiva pinnatöötlusega - näiteks suruõhujoaga (õlivaba suruõhuga).

Väga siledate või ainult veidi karestatud pindade korral on nn mehaanilise adhesiooni osakaal suhteliselt ebaoluline, eriti metallisidemete korral. Seevastu mehaanilisel adhesioonil on oluline roll absorbeerivate, väga poorsete ja / või avatud pooridega pindade (paber, puit, vahud, tekstiil, …) liimimisel.

liim

Liimimine algab enne liimimist (I osa)

Termin auto haardumisega kasutatakse peaaegu eranditult seoses liitmisega sama kummielastne polümeeri kihtide. Eeltingimus on makromolekulide suur liikuvus, nagu elastomeeride puhul, mis on võimelised vastastikuseks difusiooniks rõhu mõjul koos järgneva ahelisegmendi klammerdamisega. Sama elastomeeri kahe proovi kokkupuutel tekib adhesioon (= automaatne adhesioon).

Liim ja ühtekuuluvus on näiteks

Liimimine on vajalik, kuid mitte piisav kriteerium liimimiseks. Ühel ruutsentimeetrisel pinnal on umbes miljard kleepumispunkti või kleepuvat sidet. Kuid ainult kleepuvate ja ühtekuuluvate jõudude kombinatsioon pakub olulist eeldust vastupidavate ja vastupidavate sidemete loomiseks. Seda asjaolu saab vee näite abil selgelt selgitada:

Ühtlaselt õhuke veekiht kahe klaasplaadi, kile või kumera ja nõgusa maapinnaläätse vahel tagab algselt aluspindade koos hoidmise, kuna liimipinnal on eriti palju kleepuvaid sidemeid. See sidusus on siiski suhteliselt nõrk ja seda saab väikeste jõudude ning ebasoodsa laadimissuuna abil kergesti tühistada. Vesi on seetõttu liimina üsna kõlbmatu, kuna vedelal veel puudub täielikult sidusus.

DIN 2304-1

Liimimine algab enne liimimist (II osa)

Sidususe tavaliselt viitab siin sisemist tugevust Tardunud liimiga. Muidugi on igal põhimikul ka sisemine tugevus või ühtekuuluvustugevus. Kohesiivsus on põhiliselt materjalist ja temperatuurist sõltuv muutuja. Metallidel on üldiselt palju suurem kohesiivsus kui plastidel. Plastide puhul on termosektidel (näiteks epoksüvaigul) omakorda palju suurem kohesiivsus kui termoplastil (näiteks kuumsulamliim), mis on tingitud termoseoste ruumiliselt tihedalt varjatud molekulaarsest struktuurist.

Molekulaarne liikuvus suureneb temperatuuri tõustes (Browni molekulaarsed liikumised). Juba nõrgad sekundaarsed valentssidemed lahustuvad temperatuuri tõustes - molekulaarne ühtekuuluvus väheneb. Selle tagajärjel väheneb kohesiivsus temperatuuri tõustes. Liimikihiga on kleepuv tugevus ennekõike plastide või liimide aeglustumise iseloomulik tunnus. Vastavalt aeglustavaid roomavad või voolu, nii pikkuse muutumist, mõista pidevalt mehaanilise koormuse.

Märge

See artikkel pärineb erialaraamatust "Liimliimimise tehnoloogia", milles lisaks siin kirjeldatud liimimise alustele kirjeldatakse ka erinevaid liimiliike, liimimistehnoloogiat ja liimimistehnoloogia rakendamist

Rohkem infot

liim

Liimimise alused: Kui liimitud ühendused ebaõnnestuvad - ja miks

Liimitehnoloogia kriitikas

Liimimine: ebapiisav

* Prof.-Ing. Tim Jüntgen, Amberg-Weideni rakenduskõrgkooli professor (plasti tehnoloogia / plasti töötlemise tehnoloogia, ehitus, tööriistade ehitus, liimitehnoloogia)