Склеивание растворителем
Склеивание растворителем (также называемое сваркой растворителем ) — это не метод клеевого соединения (конечный результат не зависит от адгезии другого вещества [клея] и его сцепления между двумя подложками), а, скорее, метод сплавления двух термопластичных пластиков . Нанесение растворителя на термопластичный материал размягчает полимер, а приложенное давление приводит к взаимной диффузии полимерных цепей в месте соединения. Когда растворитель испаряется, остается полностью консолидированная линия соединения. [1] Преимущество склеивания растворителем по сравнению с другими методами соединения полимеров заключается в том, что склеивание обычно происходит при температуре ниже температуры стеклования полимера. [2] [3]
Склеивание растворителем отличается от склеивания клеем, поскольку растворитель не становится постоянной добавкой к соединяемой основе. [4] Склеивание растворителем отличается от других процессов сварки пластмасс тем, что энергия нагрева генерируется в результате химической реакции между растворителем и термопластом, а охлаждение происходит во время испарения растворителя. [5]
Склеивание растворителем может осуществляться с использованием жидкого или газообразного растворителя. Жидкие растворители проще и, как правило, имеют более низкие производственные затраты, но чувствительны к дефектам поверхности, которые могут вызвать нестабильное или непредсказуемое соединение. [6] Некоторые доступные растворители могут не реагировать с термопластом при комнатной температуре, но будут реагировать при повышенной температуре, приводя к образованию связи. [2] Время отверждения сильно варьируется.
Применение растворителей
[ редактировать ]Четыре распространенных метода применения: [5]
- Метод нанесения кистью. Растворитель наносится кистью на соединяемые поверхности с последующим применением давления до достижения полной прочности соединения после полного испарения растворителя.
- Капиллярный метод воздействия. Обычно используемый с акриловыми компонентами постоянный узкий зазор между деталями позволяет растворителю течь вдоль соединяемых поверхностей за счет капиллярного действия . Нанесение обычно осуществляется с помощью иглы для подкожных инъекций , чтобы обеспечить точное нанесение в суставную щель.
- Метод погружения. Соединяемую поверхность погружают в ванну с растворителем (глубина растворителя является контролируемой переменной) на заданный период времени. После извлечения детали из ванны для удаления излишков растворителя перед соединением склеиваемых поверхностей используется сетчатая сетка или пенопластовая прокладка.
- Метод дозирования растворителя. Дозатор используется для точного контроля количества растворителя, наносимого на каждую поверхность.
Совместимость с термопластами и растворителями
[ редактировать ]Правильный выбор растворителя для склеивания зависит от растворимости выбранного термопласта в растворителе и температуры обработки. В таблице ниже представлен выбор растворителей, обычно используемых для склеивания конкретных термопластов. [5] Взаимную растворимость полимера и растворителя можно определить с помощью параметра растворимости Хильдебранда . [2] [3] Полимеры, как правило, более растворимы в растворителях с параметрами растворимости, аналогичными их собственным, в данном состоянии (жидком или твердом). Изменения температуры не сильно влияют на параметры растворимости полимеров, однако на параметры растворимости жидкостей температура влияет. Повышение температуры снижает свободную энергию смешения , способствуя растворению на границе раздела и междиффузионному связыванию. [2]
| Термопластик | Совместимые растворители |
|---|---|
| Акрилонитрил-бутадиен-стирол (АБС) | Метилэтилкетон (МЭК) |
| Метилизобутилкетон | |
| Метиленхлорид | |
| Акрил | Этилендихлорид (EDC) |
| Метиленхлорид | |
| Метилэтилкетон (МЭК) | |
| Винил трихлорид | |
| Поликарбонат (ПК) | Этилендихлорид (EDC) |
| Метиленхлорид | |
| Метилэтилкетон (МЭК) | |
| Полистирол (ПС) | Ацетон |
| Этилендихлорид (EDC) | |
| Метиленхлорид | |
| Метилэтилкетон (МЭК) | |
| Толуол | |
| Ксилол | |
| Поливинилхлорид (ПВХ) | Ацетон |
| Циклогексан | |
| Метилэтилкетон (МЭК) | |
| Тетрагидрофуран | |
| Полиэстер | Циклогексанон |
| Полибутадиен | Бензол |
| Циклогексан | |
| Гексан | |
| Толуол | |
| Полисульфон | Метиленхлорид |
| Полиэтилен (ПЭ) | п-ксилол при 75°С для ПЭВД, при 100°С для ПЭВП |
Испытание соединений, склеенных растворителем
[ редактировать ]Существует три основных метода механических испытаний пластиковых клеевых соединений: испытание на растяжение, испытание на сдвиг и испытание на отслаивание. Испытание на растяжение с использованием конфигурации стыкового соединения не очень подходит для полимеров, особенно тонких листов, из-за проблем с креплением к силовой раме. Для монтажа можно использовать эпоксидную смолу, но это может привести к повреждению границы раздела эпоксидной смолы и полимера, а не клеевого соединения. [2] Наиболее распространенным методом испытания соединений растворителей является испытание на сдвиг при растяжении с использованием соединения внахлестку. Образцы испытываются на сдвиг до разрушения при заданном поперечном сечении перекрытия посредством растягивающей нагрузки. Этот метод испытаний особенно подходит для тонких образцов из-за уменьшения искажений в испытуемых образцах из-за механизма нагрузки. Руководство по испытаниям на растяжение и сдвиг можно найти в ASTM D1002-05. [2]
Промышленное применение
[ редактировать ]Есть несколько отраслей, которые используют сольвентное соединение для своих целей. Некоторые из них включают производство микрочипов, медицинские, питьевые и санитарно-технические системы. [6] [5] [7]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Основы проектирования: соединение пластмасс» . Дизайн машины . 67 (16): 77. 14 сентября 1995 г.
- ^ Jump up to: а б с д и ж Нг, Ш; Тьенг, RT; Ван, ZF; Лу, ACW; Родригес, И.; де Рой, НФ (2008). «Термически активированное сольвентное соединение полимеров». Microsyst Technol : 753–759.
- ^ Jump up to: а б Ахиль, А.В.; Радж, DDD; Радж, МК; Бхат, СР; Акшай, В.; Бхоумик, С.; Раманатан, С.; Ахмед, С. (2016). «Связывание полиметилметакрилата испаренным растворителем». Журнал адгезионной науки и техники . 30 (8): 826–841. дои : 10.1080/01694243.2015.1125721 .
- ^ Ахмед, С.; Чакрабарти, Д.; Бхоумик, С.; Мукерджи, С. (2016). «Сравнительные исследования растворяющего и клеевого соединения для изготовления прозрачных полимеров». Поверхностная инженерия и прикладная электрохимия . 52 (2): 193–201. дои : 10.3103/S1068375516020022 .
- ^ Jump up to: а б с д и Ага, HJ (2013). «10 Обзор методов сварки медицинских пластмасс». Соединение и сборка медицинских материалов и изделий . Эльзевир. стр. 291–294.
- ^ Jump up to: а б Ван, Элвин, доктор медицины; Садри, Амир; Янг, Эдмонд В.К. (2015). «Склеивание пластиковых микрофлюидных устройств в жидкой фазе растворителем с помощью удерживающих канавок». Лаборатория на чипе . 15 : 3785–3792. дои : 10.1039/C5LC00729A .
- ^ Райх, К.Д.; Трасселл, Арканзас; Лью, Ю.Ф.; Леонг, LYC; Трасселл, Р.Р. (1981). «Диффузия органических веществ из пластиковых труб, связанных с растворителем, используемых для водопровода с питьевой водой». Материалы - Ежегодная конференция AWWA : 1249–1260.