فرمول چسب وکیوم
چسب‌های وکیوم برای چسباندن انواع ورق‌های PVC بر روی چوب‌های MDF با استفاده از دستگاه وکیوم، مورد استفاده قرار می‌گیرد. بصورت کلی چسب‌های وکیوم شامل دو دسته چسب‌های برپایه پلییورتان و چسب‌های آکریلیکی هستند. که چسب‌های وکیوم برپایه دیسپرژن‌های پلی‌یورتانی به علت داشتن ویژگی‌هایی همچون قابلیت اسپری شدن مناسب، ماهیت تیکسوتروپیک، دمای فعال شدن بهینه و سرعت خشک شدن مناسب، بیشتر مورد توجه و استفاده قرار گرفته اند.
مواد تشکیل دهنده چسب‌های وکیوم پایه آبی ترکیب پلیمرها، آب و افزودنی‌ها می‌باشد؛ که آنها برای سطوح متخلخل و غیر متخلخل بسیار مناسب هستند. و شامل پلیمرهای طبیعی و سنتزی میباشند.
در ادامه به معرفی فرمول چسب‌های وکیوم پلی‌یورتانی و اکریلیکی و مواد تشکیل دهنده آنها خواهیم پرداخت.
انواع چسب‌های وکیوم
یک طبقه بندی صورت گرفته بر اساس فرمول چسب وکیوم به صورت زیر می‌باشد:
چسب‌های وکیوم دو جزیی: فرمول این چسب وکیوم بدین صورت است که علاوه بر چسب نیازمند یک هاردنر ایزوسیاناتی هستند ک مستلزم مخلوط شدن با یکدیگر میباشند؛ چسب وکیوم تهیه شده از طریق چنین فرمولی نیاز به دما و فشار بالایی برای فعال شدن دارند. که یکی از معایب اصلی این نوع از چسب‌های وکیوم به شمار می‌رود.
چسب وکیوم تک جزیی: مواد تشکیل دهنده این نوع از چسب وکیوم دیگر نیازمند جزیی بعنوان هاردنر نخواهد بود و اصطلاحاً هاردنر درون فرمول چسب کپسوله شده است که به مراتب دما و فشار کمتری برای فعال شدن نیاز دارند.
ویژگیهای یک فرمول مناسب برای چسب وکیوم
فرمول چسب‌های وکیوم به گونه‌ای تهیه میشود که ویژگیهای زیر را تضمین سازد:
- غیر سمی و بدون بو
- مقاومت حرارتی مناسب
- سرعت خشک شدن خوب
- چسبندگی اولیه قوی
- استحکام چسبندگی مناسب
- مقاومت شیمایی
این ویژگی‌ها با توجه به مواد تشکیل دهنده چسب وکیوم تهیه شده قابل تغییر می‌باشد.
افزودنی‌ها:
افزودنی‌ها از جمله مواد تشکیل دهنده چسب وکیوم میباشند که جهت بهبود عملکرد چسب از آنها استفاده میشود:
- سورفاکتانت‌ها و امولسیفایرها: جهت پایداری چسب وکیوم پایه آبی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- ضد کف
- بایوسید (Biocides)
- پیگمنت‌ها
- آنتی استاتیک
- باز دارنده شعله
- پرکننده‌ها: کاهش هزینه و بهبود چسبندگی
- عوامل ایجاد اتصالات عرضی
- پلاستیسایزر: کاهش سختی مواد و افزایش چسبندگی
چسب‌های وکیوم اکریلیک
چسب‌های وکیوم بر پایه‌ی اکریلیک، با ساخت امولسیون همگن وینیل استات، اتیلن وینیل استات و یا رزین‌های سنتزی اکریلیکی در آب، تهیه میشوند و یک تعادل بین موارد زیر برقرار می‌سازند:
- استحکام چسبندگی بین چسب و سطح که با گذشت زمان در طول فرآیند پخت افزایش می‌یابد.
- چسبندگی ذاتی
- سرعت برقراری اتصال چسب به سطح
فرمول چسب وکیوم بر پایه‌ی اکریلیک میتواند به گونه‌ایی طراحی شود که دارای اتصالات عرضی باشند و مقاومت در برابر آب و هوا را بهبود می‌بخشد و همچنین از تجزیه توسط حلال های دیگر جلوگیری میکند.
چسب‌های وکیوم بر پایه پلییورتان
پلی‌یورتان‌های پایه آبی جزء اصلی فرمول چسب‌های وکیوم هستند؛ که در ادامه به معرفی مواد تشکیل دهنده پلی‌یورتان‌های پایه آبی خواهیم پرداخت.
پلی یورتان ها ممکن است از روش های مختلفی تولید شوند ولی ریشه تمامی این روش ها واکنش پلی ال (یک الکل با دو یا تعداد بیشتری از گروه های هیدروکسیل) و دی ایزوسیانات است. شکل 1 سنتز یک پلی یورتان معمولی را نشان می دهد. سایر افزودنی ها و کاتالیست های مناسب نیز در سنتز آن ها نقش دارند.
پلی ال ها
پلی ال ها به طور کلی به دو گروه بزرگ پلی اترپلی ال ها و پلی استر پلی ال ها تقسیم میشوند. که دارای 2 و یا بیشتر گروه هیدروکسیل هستند. در مواقعی که از پلییورتان کاربرد چسب مورد انتظار است. از پلی‌ال‌هایی همچون آدیپیک اسید، پلی‌کاپرولاکتون ها بعنوان پلیاستر مورد استفاده قرار می‌گیرد. در جدول 1 تعدادی از پلیال ها که ممکن است در فرمول چسب وکیوم مورد استفاده قرار بگیرد آورده شده است و ویژگیهای آن بطور خلاصه ذکر شده است.
ایزوسیانات ها و غیر ایزوسیانات ها
ایزوسیانات های مواد مهمی برای سنتز پلی یورتان ها هستند که به صورت دو عاملی ( difunctional) یا چند عاملی (heterofunctional) و آروماتیک یا آلیفاتیک تقسیم میشوند. در میان انواع ایزوسیانات های در دسترس، معمولا متیلن دی فنیل دیایزوسیانات (MDI)، تولوئن دی ایزوسیانات (TDI) و دی ایزوسیانات های آلیفاتیک بیشترین استفاده را دارند. ساختار برخی از ایزوسیانات های مهم در جدول 3 نشان داده شدهاست. به طور کلی MDI و TDI نسبت به سایر دی ایزوسیانات ها ارزانتر و واکنشپذیرتر هستند. گریدهای صنعتی TDI و MDI مخلوطی از ایزومرهای مختلف این مواد و مواد پلیمری هستند. اصلاح در ایزوسیانات ها ممکن است از طریق واکنش جزئی با پلی ال ها یا با ترکیب برخی مواد برای کاهش نوسانات و سمیت ایزوسیانات ها حاصل شود که باعث کاهش نقطه انجماد، سهولت در حمل و نگهداری این مواد و افزایش کیفیت پلیمر سنتز شده از آنها میشود.
دیگر گروههای ایزوسیانات شامل ایزوسیانات های آلیفاتیک و سیکلوآلیفاتیک که معروفترین آنها IPDI، H12MDI و HDI هستند، در مواردی مثل پوشش های پلی یورتان (PU coatings) که رنگ و شفافیت اهمیت زیادی دارد استفاده میشوند. ایزوسیانات های آروماتیک در مقابل نور تغییر رنگ داده و تیره میشوند.
کاتالیست ها
کاتالیست هایی که معمولا در تولید چسب‌های وکیوم پلی یورتانی مورد استفاده قرار میگیرند به دو دسته کلی تقسیم میشوند: 1- ترکیبات فلزی (metal complexes) 2- ترکیبات آمینی
کاتالیست های آمینی معمولا آمین های نوع سوم مانند دی متیل سیکلو هگزیل آمین (DMCHA)، دی متیل اتانول آمین (DMEA) و تری اتیلن دیآمین (TEDA) هستند. انتخاب کاتالیست های آمینی نوع سوم به توانایی آنها در هدایت واکنشهای اوره و اورتان یا واکنشهای انتهایی ایزوسیانات با آب و سایر مواد بستگی دارد.
ترکیبات فلزی پیچیده فلزاتی مانند بیسموت، سرب، روی، قلع و جیوه نیز به عنوان کاتالیست در سنتز پلییورتان ها استفاده میشوند. جهت تولید پوشش ها و چسب ها (به ویژه چسب وکیوم) کربوکسیلات های جیو های بسیار موثر واقع شدهاند زیرا خاصیت انتخابی نسبت به واکنش پلیالها با ایزوسیاناتها دارد. اما به دلیل بالا بودن سمیت آنها، کربوکسیلات های روی و بیسموت جایگزین آن شدهاند. در فرایندهای مختلف از کربوکسیلاتها، مرکاپتیدها و اکسیدهای قلع نیز استفاده میشوند. به خصوص در فرمولاسیونهای شامل آب معمولا از مرکاپتید های قلع به جای کربوکسیلات های آن استفاده میشود زیرا به صورت نامطلوب هیدرولیز میشوند.
به طور کلی واکنش پذیری کاتالیست ها متناسب با ماهیت آنها متفاوت است.
گسترنده های زنجیر (chain extenders) و اتصال دهنده های عرضی (cross-linkers)
ترکیبات دیگری که معمولا نقش مهمی در مورفولوژی پلییورتان ها ایفا میکنند گسترنده های زنجیر (2= f) و اتصالدهنده های عرضی (3≥ f) هستند. این ترکیبات معمولا ترکیبات گذاری هیدروکسیلی و آمینی با جرم مولکولی پایین هستند. آنها به طور موثری در بهبود مورفولوژی چسب ها به ویژه چسب وکیوم تاثیر دارند. ویژگیهای الاستومری این ترکیبات از سطح مشترک کوپلیمرهای بخشهای سخت و نرم بدست میآید. به این ترتیب بخش سخت یورتان به عنوان اتصال دهنده عرضی برای پلیاستر (پلیاتر) آمورف بخش نرم ایفای نقش میکند. جدایش فاز به دلیل ناسازگاری و عدم قابلیت اختلاط (در حالیکه هر دو فاز آمورف باشند) بخش نرم (غیرقطبی- قابلیت ذوب پایین) و بخش سخت (قابلیت ذوب بالا) اتفاق میافتد. بنابراین کریستاله شدن تاثیری روی جدایش فاز ندارد.
به طور کلی بخشهای سخت از ایزوسیانات و گسترنده های زنجیر تشکیل شدهاند و ساکن و سخت هستند در حالیکه بخشهای نرم از پلیال ها (با جرم مولکولی بالا) تشکیل شدهاند و میتوانند آزادانه حرکت کنند.
انتخاب مناسب گسترنده زنجیر همچنین میتواند در مقاومت حرارتی، شیمیایی و خواص انعطافی پلییورتانها موثر باشد. برخی از معمولترین گسترندههای زنجیر مورد استفاده در سنتز پلییورتان ها شامل 1و4-بوتاندیال، دی متانول سیکلوهگزان، اتیلن گلایکول و هگزان دیال هستند.
پلییورتان پایه آبی
تا به اینجا مواد تشکیل دهنده‌ی اصلی پلییورتانها را معرفی کردیم؛ همانطور که ذکر کردیم در فرمول چسب وکیوم از پلییورتان های پایه آّبی بعنوان جز اصلی استفاده میشود. نکته اصلی در استفاده از پلیمرها در محیط‌های آبی این است که گروههای عاملی قطبی خاصی قادر به پراکندگی PU در آب هستند؛ که گروههای کربوکسیلیک اسید، گروههای سولفونیک اسید از معروفترین آنها هستند.
پلی یورتان‌های پایه آبی به دو دسته تقسیم میشوند: 1- پلیمرهای پایدار شده با امولسیفایرخارجی 2-رسیدن به پایداری با قرار دادن مراکز آبدوست در پلیمر ؛ چنین مراکز آبدوستی ممکن است یکی از انواع زیر باشد:
گروههای غیریونی: برای مثال، زنجیره‌های پلی‌اتیلن‌اکساید
گروههای کاتیونی: برای مثال، آمین های سوم آلکیله یا پروتون دار شده
گروههای آنیونی: برای مثال، گروههای کربوکسیلات یا سولفانات
استفاده از امولسیفایر داخلی بعنوان یکی از مواد تشکیل دهنده چسب وکیوم پلی‌یورتانی منجر به سهولت در دیسپرس پلییورتان در آب میشود.
در جدول زیر مراکز یونی مختلفی که در فرمول چسب وکیوم پلی‌یورتانی مورد استفاده قرار می‌گیرد آورده شده است.
یکی از مراحل مهم در سنتز پلی‌یورتان‌های پایه آبی خنثی سازی می‌باشد، که در این مرحله مراکز یونی خنثی شده و منجر به ایجاد ماهیت آبدوستی در پلییورتان شده و پخش آن در آب را راحت می‌سازد.
تعدادی از عوامل خنثی سازی مورد استفاده در فرمول چسب وکیوم عبارتند از:
جمع بندی
همانطور که گفته شد در سال‌های اخیر استفاده از چسب‌های وکیوم بر پایه پلییورتان گسترش پیدا کرده است. وجود ویژگی‌هایی اعم از استفاده آسان، چسبندگی مناسب، سرعت خشک شدن خوب، استحکام چسبندگی،دما و زمان فعال سازی مناسب، مقاومت حرارتی، زیستسازگاری و .. دلیل تمایل بازارهای جهانی به سمت این نوع از چسب‌های وکیوم می‌باشد. با این وجود تحقیقات در زمینه بهبود خواص و بدست آوردن فرمول بهینه برای چسب‌های وکیوم ادامه دارد.
بدون دیدگاه