Jump to content

Химия чувствительных к давлению клея

Химия чувствительных к давлению клея описывает химическую науку, связанную с чувствительными к давлению клея (PSA). PSA Республики и этикетки стали важной частью повседневной жизни. Они полагаются на клейкий материал, прикрепленный к поддержке, такой как бумага или пластиковая пленка . [ 1 ]

Из -за неотъемлемых липков клейкого материала и низкой поверхностной энергии эти ленты могут быть помещены на различные субстраты, когда оказывается легкое давление, включая бумагу, древесину, металлы и керамику.

Конструкция лент требует баланса необходимости длительного срока службы и адаптации к различным воздействиям на окружающую среду и человека, включая температуру, воздействие ультрафиолета, механический износ, загрязнение поверхности субстрата и деградацию клея. [ 2 ]

Композиция

[ редактировать ]

Типичная лента PSA состоит из чувствительного к давлению клея (липкой части ленты), покрытого подкладным материалом. Для предотвращения прилипания клея при намонении в рулоне агент высвобождения применяется подкладка для высвобождения на подкладку, или на клей помещается . Иногда грунтовка покрывается между клеем и поддержкой, увеличивая связь.

Общие клеев

[ редактировать ]
Таблица 1: Температура стеклянного перехода и поверхностные энергии типичных акрилатных мономеров, используемых в ленточных клетках
Вещество (K) ( )
2-этилгексиловый акрилат 223 29.7 [ 3 ]
N-бутил-акрилат 219 32.8 [ 3 ]
метилкрилат 286 [ 4 ] 39.8 [ 3 ]
Т-бутилметакрилат 503 30.5 [ 3 ]

Структура

[ редактировать ]

Чувствительные к давлению клей-это вязкоупругие полимеры с их реологией, настроенной на желаемые характеристики связи и удаления. [ 5 ] Типичные материалы, используемые для создания клея, включают:

Эти материалы часто смешиваются с опекуном для производства постоянного привязки («захватывающая сила») при комнатной температуре, [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] несколько деформируемы, имеют низкую поверхностную энергию , [ 6 ] и устойчивы к влаге. [ 9 ] Для удовлетворения этих требований эти материалы, как правило, имеют низкую плотность сшивки, низкая вязкость (η <10000 с.п.), [ 6 ] и широкое молекулярное распределение [ 6 ] Чтобы обеспечить деформацию клейкого материала к шероховатой поверхности субстрата при различных температурах и условиях очистки.

Два компонента часто составляют клей: высокий привязки и материал с низким содержанием. Материал с высоким привязкой представляет собой полимер с низкой температурой перехода с низкой стеклянной температурой и молекулярной массой с высокой путаницей , тогда как полимер с низким уровнем привязки имеет высокую температуру стеклянного перехода и низкую молекулярную массу запутывания. [ 6 ] Материал с высоким содержанием привязки составляет около 95% клея и обеспечивает большую часть липкости клея. [ 6 ] В дополнение к этим двум компонентам часто добавляются поверхностно -активные вещества , чтобы уменьшить поверхностную энергию клея и облегчить адгезию к подложкам с высокой поверхностной энергией (металлы, другие полимерные материалы). [ 10 ] Список типичных акрилатных мономеров и их температуры их стеклянного перехода ( ) и поверхностные энергии ( ) показаны в таблице. [ 11 ] А бинарной клейкой смеси акрилатных мономеров можно оценить с помощью уравнения Гордона-Тейлора, где и объемные доли гомополимеров с температурами с стеклянным переходом и , соответственно.

[Уравнение Гордона-Тейлора]

Производство

[ редактировать ]

Полиакрилаты, используемые в клейких лентах, легко синтезируются свободной радикальной полимеризацией . [ 6 ] Эти полимеризации могут быть инициированы термически или фототалитически с использованием азо- и пероксидных инициаторов. [ 6 ] Такая полимеризация обычно проводится в растворителе для получения водостойкого гомогенного покрытия. [ 6 ] Поскольку водяные клеев нежелательны, клей не синтезируется эмульсионной полимеризацией, которая вводит воду в клей.

Общие компоненты

[ редактировать ]

Подложка

[ редактировать ]

Клей покрыт гибким материалом (подложкой), такого как бумага, фольга, ткань или пластиковая пленка (например, двухосно -ориентированный полипропилен или поливинилхлорид [ 6 ] [ 8 ] ) обеспечить силу и защитить клей от деградации от факторов окружающей среды, включая влажность, температуру и ультрафиолетовый свет. Подтверждение прочности, удлинения, удлинения, жесткости и сопротивления разрывов может быть сопоставлено с предполагаемым использованием ленты. Клей может быть связан с задержкой через поверхностные обработки, праймеры, нагревание или ультрафиолетовое отверждение. [ 6 ]

Выпуск покрытия

[ редактировать ]

Чтобы обеспечить обмотку и размахивание ленты, подложка покрывается агентом высвобождения , который несколько предотвращает прилипание ленты к себе или прилипание двух клеяных слоев (двусторонние ленты). Это достигается с использованием материала, который позволяет легко удалить благоприятные взаимодействия на границе адгезив или адгезив-адгезив, или путем того, что обе поверхности несмешиваются друг у друга. Два общих материала, используемые в клейких лентах на основе полиакрилата, являются фтооросиликонами [ 8 ] и виниловые карбаматы. [ 6 ] Флуоросиликоны несмешиваются с клей на основе полиакрилатов [ 8 ] в то время как длинные хвосты виниловых карбаматов образуют высокую кристаллическую структуру, которую клей не может проникнуть. [ 6 ] Кроме того, во время пилинга вкладыша выбросов фторсиликона не шумет. [ 8 ] в то время как виниловые карбаматы издают громкие звуки. [ 6 ]

Интерфейс адгезив

[ редактировать ]

Пластиковые пленки могут иметь модифицированную поверхность обработкой короны или обработкой плазмы, чтобы обеспечить усиление связывания клея. Для этой цели также можно использовать слой грунтовки. Некоторые поручения должны быть запечатаны или обработаны иным образом перед клеевым покрытием. [ 6 ] Это особенно важно, когда введение новых материалов в клей может поставить под угрозу производительность клея.

Приложение

[ редактировать ]

Чувствительные к давлению клейкие ленты обычно требуют легкого давления, чтобы обеспечить связь с подложкой. Это требование низкого давления позволяет легко нанести поверхности, просто используя пальцы или руки, чтобы придать давление. Давление, приложенное к ленте, позволяет ленте лучше контактировать с поверхностью и позволяет физическим силам между ними накапливаться. Обычно повышенное давление применения увеличивает связь клея с субстратом. Лабораторное тестирование ленты PSA часто проводится с роликом 2 кг для увеличения однородности испытательной. [ 12 ] PSA способны поддерживать свою липкость при комнатной температуре и не требуют использования добавок, таких как вода, растворители или тепловая активация, для обеспечения сильных клейких сил на поверхностях. Из -за этого PSA способны наносить на различные поверхности, такие как бумага, пластмассы, дерево, цемент и металл. Клеи имеют сплоченное удержание и также являются эластичными, позволяя манипулировать PSA вручную, а также удалять с поверхности, не оставляя после себя остатки.

Факторы окружающей среды

[ редактировать ]

Большинство PSA лучше всего подходят для использования при умеренных температурах около 59-95 ° F. [ 13 ] [ ненадежный источник? ] В рамках этого температурного диапазона типичные клеевые клеевые сохраняют баланс в вязком и упругих поведениях, где оптимальное смачивание может быть достигнуто поверхности. При чрезвычайно высоких температурах лента может растягиваться больше, чем могло бы изначально. Это может вызвать проблемы после применения на поверхность, потому что, если температура падает, лента может испытывать дополнительное напряжение . Это может привести к тому, что лента потеряла часть своей области контакта , снижая ее адгезию или удержание мощности. При более низких температурах клейкие полимеры становятся сложнее и жестче, что снижает общую эластичность ленты и начинает реагировать как стекло. [ 13 ] Нижняя эластичность затрудняет контакт клея и понижает ее влажную способность. Клей может быть сформулирован для поддержания удара при более прохладных температурах, или может потребоваться большее количество клейкого покрытия на ленте. Поддержка клея также может быть пластифицирована , чтобы снизить температуру его стеклянного перехода и сохранить его гибкость . [ 13 ]

Субстрат-адгезивные условия

[ редактировать ]

субстрата Поверхностная энергия решает, насколько хорошо клейкие связи с поверхностью. Субстраты , которые имеют низкую поверхностную энергию, предотвращают смачивание клея, в то время как субстраты с высокими поверхностными энергиями позволят спонтанно смачивать клей. [ 14 ] Поверхности с высокой энергией имеют большее взаимодействие с клеем, что позволяет ему распространяться и увеличивать площадь контакта. Поверхности с низкой поверхностной энергией могут подвергаться обработке короны или пламени , чтобы повысить его поверхностную энергию. [ 14 ] Однако, даже если поверхность имеет высокую энергию, загрязняющие вещества на поверхности могут мешать способности клея связываться с поверхностью. Присутствие загрязняющих веществ, таких как пыль, бумага и масла, уменьшит площадь контакта для клея и снижает прочность на клеи. Если присутствуют загрязняющие вещества, может потребоваться очистить поверхность подходящим растворителем, таким как бензол , спирты , эфиры или кетоны . [ 15 ] Поверхности с текстурами также могут снизить прочность на соединение клея. Текстуры создают неровную поверхность, которая затрудняет контакт клея с поверхностью, тем самым снижает способность смачивания. [ 14 ] Вода или влага любой формы уменьшат поверхностную адгезию и уменьшат липкость ленты. Влажность может быть удалена с поверхности любыми физическими методами или химическими методами. Однако удаление влаги на основе кремния также приведет к снижению адгезии и, следовательно, разрушением.

Продолжительность жизни

[ редактировать ]
Схема сил, присутствующих из -за теплового расширения/сокращения клея

будет Чувствительный к давлению клей испытывать ряд условий на протяжении всего срока службы. Эти условия влияют на одну из следующих частей ленты: поверхность или объем. Поверхность - это просто часть ленты, которая подвергается воздействию окружающей среды в течение всей жизни. Основная масса - это все под поверхностью ленты, то есть взаимодействия, которые происходят между субстратом и клеяной частью ленты.

Условия экспозиции поверхности

[ редактировать ]

Поверхность ленты будет испытывать различные условия, налагаемые на нее, такие как различные температуры, уровни влажности, уровни воздействия ультрафиолета, механический износ или даже деградация клея, подвергающегося воздействию поверхности. В то время как объем будет испытывать механический износ и деградацию клея, эти эффекты не такие широко распространенные или большие по величине в объеме, как они находятся в пределах поверхности. Реакция ленты на различные условия в значительной степени обусловлена ​​адгезивной и подкладкой, а также к клеяным свойствам, таким как температура стеклянного перехода и взаимодействия клея-субстрата из-за прочности адгезии.

Условия окружающей среды

[ редактировать ]

Многие факторы в окружающей среде могут повлиять на поверхностный износ клейкой ленты. [ 16 ] Даже перспективы быстро меняющихся условий окружающей среды может быть достаточно, чтобы вызвать сбой в субстрате. Например, быстрое охлаждение может привести субстрата к резкому сокращению , в то время как клей остается неподвижным. субстрата Эта сила тяги может быть достаточно, чтобы вызвать разрывы в подложке, уменьшая адгезию . Таким образом, сбой субстрата основан на реакции субстрата на различные условия окружающей среды, а также скорость, с которой эти условия меняются. Клейкая лента, приложенная в умеренной настройке, будет испытывать меньший диапазон температур, чем одна, применяемая в горячей пустыне . Отказ субстрата в значительной степени основан на изменениях температуры, так как они наиболее вероятны, и наиболее вероятно повлияет на субстрат каким -либо большим образом.

Тем не менее, на подложку все еще может быть затронут влажность и воздействие ультрафиолета [ 16 ] Если субстрат применяется в среде, для которой он не был разработан. [ 17 ] Например, можно получить сбой субстрата, используя ленту, которая была сделана для использования в пустыне в таком месте, как Флорида. Разница в температуре может быть не очень большой, но существует огромная разница в влажности. Любой эффект окружающей среды на субстрат зависит от идентичности и цели субстрата. [ 17 ]

Схема присутствующих сил из -за механического износа клейкой ленты

Механический износ

[ редактировать ]

Механический износ в значительной степени зависит от амплитуды и направления сил, проявляемых на систему. [ 18 ] Эти силы могут быть непосредственно применены к самой клейкой ленте, как при попытке очистить ленту или могут быть косвенно применены к ленте посредством манипуляции с подложкой, к которой придерживается клейкая лента. Последнее продемонстрировано на рисунке справа. Следует отметить, что фигура предполагает, что клейкая лента удерживает две отдельные части субстрата вместе, и что скручивание обеих частей в противоположных направлениях не было отмечено.

Износ клейкой ленты, когда она скользит по подложке, можно оценить с использованием архарда , где закона к износу и коэффициенты твердости и износа клейкой ленты, расстояние, которое клей перетаскивается через поверхность субстрата, это общая нормальная нагрузка, действующая на клейкую ленту, и это объем клейкой ленты, потерянный во время перетаскивания. [ 19 ] [Закон адгезивного износа Архарда]

Условия массовой экспозиции

[ редактировать ]

Преобладающими факторами, влияющими на основную часть клейкой ленты, являются температура и механический износ. Изменения температуры и крайности могут вызвать ухудшение субстрата и клея, в то время как механический износ может вызвать расслоение клейкой ленты в зависимости от величины и направления приложенных сил. Разрушение субстрата, хотя и маловероятно, также может привести к расслаиванию, хотя это будут конкретными случаями и окружающей средой.

Деградация клея

[ редактировать ]

Клей в значительной степени зависит от температуры, поскольку сегодня обычно используются полимерные клеев. Полимерные материалы, используемые сегодня, представляют собой вязкоупругие материалы, которые обеспечивают легкое применение и быстрое соблюдение подложки. Разрушение клея в объеме в значительной степени обусловлена ​​температурными эффектами, что снижает адгезию, вызывающую расслоение клейкой ленты. [ 18 ] Слишком низкая температура может привести к тому, что полимерный клей попадет в его стеклянное состояние становятся очень хрупкими и уменьшая адгезию. [ 13 ] Повышение температуры, с другой стороны, приводит к тому, что полимер становится более жидким и подвижным. Когда подвижность увеличивается, полимерная адгезия уменьшается, когда полимер начинает течь, а не придерживаться. Обе экстремальные температуры в конечном итоге приводят к расслаиванию. Идеальный диапазон температур в значительной степени зависит от адгезивной идентичности, [ 18 ] который сводится к полимерной структуре. Чем более жесткая полимерная цепь, тем сильнее межмолекулярные силы между полимерными цепями, и тем сильнее взаимодействие между субстратом и клеем в конечном итоге приведет к сильной адгезии и, как следствие, более высокий диапазон идеальной температуры для адгезии.

При этом, чтобы избежать расслаивания, выбор клейкой ленты должен основываться на условиях, которые лента будет испытывать в течение своей жизни. [ 17 ] Этот процесс отбора уменьшит цепочки деградации и сбоя ленты, возникающие в течение срока службы ленты, хотя нет гарантии, что этот процесс полностью избежит этой возможности.

Влияние на переработку

[ редактировать ]

Используемые ленты PSA представляют собой композитные материалы и не переработаны в новые ленты. Однако их возможное влияние на переработку продуктов, на которых они использовались. Повторному использованию или переработке иногда помогают лента съемной с поверхности.

Влияние на переработку особенно важна, когда на бумажных поверхностях применяется лента, такие как гофрированная волокновая доска и другая упаковка . Когда записываемые гофрированные коробки переработаны, пленка, запечатывающие коробку, не препятствуют переработке коробок: клей остается при поддержке и легко удаляется. [ 20 ] [ 21 ]

Ленты, используемые на бумажных заводах, иногда предназначены для отмены. Оттирающий клей диспергируется, когда помещается в горячую пульпу пульпы.

  1. ^ Creton, C (2003), чувствительные к давлению клеи (PDF) , Vol. 28, Mrs.org, с. 435–439 , получено 20 мая 2024 г.
  2. ^ Werner Karmann и Andreas B. Kummer "Tapes, Adhesive" в энциклопедии Ullmann of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim, 2000. Два : 10.1002/14356007.A26_085
  3. ^ Jump up to: а беременный в дюймовый «Критическое поверхностное натяжение, свободная энергия поверхности, углы контакта с водой и параметры растворимости Хансена для различных полимеров» . Accu Dyne Test . Диверсифицированные предприятия. 2014 . Получено 3 июня 2014 года .
  4. ^ Guice, KB (2008). Синтез и характеристика наноструктур температуры и рН, полученных из блок-сополимеров, содержащих статистические сополимеры HEMA и DMAEMA . п. 29. ISBN  978-0-549-63651-9 .
  5. ^ Озава, Такехиро; Ишивата, Кано (2001). «Клейтные свойства ультрафиолетовой излечимой адгезионной ленты для обработки полупроводникового обеспечения (I) - интерпретация с помощью реологической точки зрения» (PDF) . Furukawa Review . 20 : 83–88. Архивировано из оригинала (PDF) 12 июня 2018 года . Получено 18 апреля 2015 года .
  6. ^ Jump up to: а беременный в дюймовый и фон глин час я Дж k л м не а п Silva, LFM (2011). Справочник по технологии адгезии . Германия: Спрингер. С. 337, 342–372.
  7. ^ TSE, Mun Fu (1989). «Исследования триблок-сополимерных смол взаимодействия путем вязкоупругости и клея». Журнал адгезионной науки и технологии . 3 (1): 551–570. doi : 10.1163/156856189x00407 .
  8. ^ Jump up to: а беременный в дюймовый и Habenicht, G. (2009). Применяемое клейкое соединение . Германия: Wiley-Vch.
  9. ^ «Основы выбора чувствительных к давлению клея» . Медицинское устройство и диагностика . Медицинские пластмассы и биоматериалы. 1998 . Получено 5 июня 2014 года .
  10. ^ Веселовский, Р.А. (2002). Адгезия полимеров . Нью-Йорк: МакГроу-Хилл.
  11. ^ Zajaczkowski, MJ (2010). «Чувствительные к давлению клеев в высокопроизводительных приложениях» (PDF) . adesives.org . Адгезивный и герметик Совет, Inc. Архивировал оригинал (PDF) 26 ноября 2021 года . Получено 3 июня 2014 года .
  12. ^ ASTM D3330
  13. ^ Jump up to: а беременный в дюймовый «Влияние низких температур на чувствительные к давлению клеи» . www.tesatape.com . Tesa лента. Архивировано из оригинала 14 июля 2014 года . Получено 4 июня 2014 года .
  14. ^ Jump up to: а беременный в «Информация о чувствительном давлении клей» . www.chemfultants.com . Chemsultants International. Архивировано из оригинала 14 июля 2014 года . Получено 4 июня 2014 года .
  15. ^ Нагель, Кристоф (2014). «Откровенный взгляд на резервные копии ленты» . Тесатап . Tesa Tail, Inc. Архивирована из оригинала 29 апреля 2014 года . Получено 5 мая 2014 года .
  16. ^ Jump up to: а беременный Бротон, WR; Mera, Rd «Ускоренное тестирование клеев экологии» (PDF) . Центр материалов Измерение и технологии Национальная физическая лаборатория. Архивировано из оригинала (PDF) 9 августа 2017 года . Получено 8 июня 2014 года .
  17. ^ Jump up to: а беременный в «Сбои системы рабочей площадки, включающие чувствительную к давлению клейкую маскирующую ленту над подложкой гипсовой платы» (PDF) . Совет по отделке гипсокартона.
  18. ^ Jump up to: а беременный в Ojeda, Cassandra E.; Oakes, Eric J.; Хилл, Дженнифер Р.; Алди, Доминик; Forsberg, Gustaf A. «Влияние температуры на прочность на клея и модуль для обычно используемых космических конструкционных клеев» (PDF) . Лаборатория реактивного движения, Калифорнийский технологический институт. Архивировано из оригинала (PDF) 14 июля 2014 года . Получено 8 июня 2014 года .
  19. ^ Butt, H.; Graf, K.; Kappl, M. (2013). Физика и химия интерфейсов: третье, пересмотренное и увеличенное издание . Германия: Wiley-Vch. п. 319
  20. ^ Дженсен, Тимоти Б. (апрель 1999 г.). "Упаковочные ленты: переработать или нет, и если да, то как?" Полем Совет адгезив и герметики. Архивировано из оригинала 2007-11-09 . Получено 2007-11-06 .
  21. ^ Gruenewald, Le; Sheehan, RL (1997). «Рассмотрим закрытие коробки при рассмотрении утилизации». J. Прикладные производственные системы . 9 (1): 27–29. ISSN   0899-0956 .

Смотрите также

[ редактировать ]

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
  • «Чувствительные к давлению клеев и применения», Istvan Benedek, 2004, ISBN   0-8247-5059-4
  • «Чувствительные к давлению клейкие ленты», J. Johnston, Pstc, 2003, ISBN   0-9728001-0-7
  • «Чувствительная к давлению состава», I. Benedek, VSP, 2000, ISBN   90-6764-330-0
[ редактировать ]
  • Как это сделано: клейкая лента, [1]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: bc69b78a2547f2d56ac0e5a4ec04e3a4__1717084980
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/bc/a4/bc69b78a2547f2d56ac0e5a4ec04e3a4.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Chemistry of pressure-sensitive adhesives - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)