Tevékenység: Olvassa el a fejezetet! Gyűjtse ki és jegyezze meg a különböző ragasztóanyag családok típusait/neveit, jellemzőit és kötési mechanizmusaikat! Ragasztóanyagok A ragasztás olyan eljárás, amelyben ragasztóanyag felhasználásával azonos vagy különböző anyagokat kötünk össze. A ragasztóanyagokat sokféle szempont szerint lehet csoportosítani, mint pl. kémiai vagy fizikai (folyékony, szilárd) szerkezet, kötés módja (fizikai hatásra kötő, kémiai reakcióval kötő) stb. A következőkben röviden áttekintjük a különböző kémiai összetételű ragasztóanyagokat. Epoxigyanta Az epoxi gyanták a legelterjedtebben alkalmazott ragasztóanyagok. Előállításuk dián és epiklórhidrin reakciójával történik. Az alkalmazott mólaránytól függően, a keletkező anyag folyékony, vagy szilárd halmazállapotú lehet. A térhálósítást aminokkal, savakkal/anhidridekkel végezhetjük. Az epoxi gyanták ennek megfelelően kétkomponensű ragasztók. A folyékony epoxi gyantákat hidegen keményedőknek is nevezzük. Ezeknél az anyagoknál a kötés nem megy teljesen végbe, mivel a molekulatömeg növekedésével az üvegesedési hőmérséklet is növekszik, ami azt eredményezi, hogy a reakció előbb-utóbb gyakorlatilag megáll. Ezért sok esetben utólagos hőkezelésre lehet szükség. A szilárd epoxi gyanták szobahőmérséklet felett lágyulnak meg, ezért melegen keményedő anyagoknak is nevezzük. A kötés ebben az esetben magasabb hőmérsékleten következik be. A kötés tulajdonságai nagymértékben módosíthatók különböző adalékanyagokkal. Például reaktív oldószerek (epoxidált vegyületek) csökkentik a gyanta viszkozitását, ezért könnyebben feldolgozhatóvá válik. A kötés során bekövetkező térfogatcsökkenést ásványi töltőanyagokkal lehet csökkenteni. A folyékony ragasztóanyagok esetén sokszor szükség van tixotropizáló adalékra, amit például kolloid szilícium-dioxiddal lehet megvalósítani. Az epoxi gyantákat különböző egyéb polimerekkel is módosítani lehet, amivel a kötés hőállóságát lehet növelni. Erre a célra a fenolgyantákat (novolak), szilikonokat és tiokaucsukokat (poliszulfid kaucsuk) lehet használni. Ezek az adalékok reakcióba lépnek az epoxi csoporttal a térhálósodás során. Szilikongyanták A szilikonok sziloxán láncból felépülő, alifás és aromás szubsztituenseket tartalmazó anyag. A kémiai szerkezet függvényében egy- vagy kétkomponensű ragasztóként alkalmazhatjuk. Az egykomponensű rendszerek esetén a levegő nedvességtartalma váltja ki a térhálósodást. A szilikon ragasztók elsősorban szilikon gumik és üvegek ragasztására használhatók. A kötés szilárdsága nem túl nagy, azonban a hőállóságuk kiemelkedő. Poliuretán ragasztók A poliuretán ragasztók izociánát és hidroxil csoportot tartalmazó anyagokból állnak. Összetételük szempontjából egy- és kétkomponensű ragasztókat különböztethetünk meg. Az egykomponensű poliuretán ragasztóanyagok (1K PUR) az izocianátot tartalmazó előpolimereken alapulnak, amelyek nedvesség hatására keményednek. A felülethez való tapadást, valamint a reakció gyorsítását a felület nedvesítésével lehet elvégezni. Mivel a víz hatására gázfejlődés (széndioxid) van, ezért bizonyos hézagkitöltésre is alkalmas, azonban a kötés szilárdsága lényegesen csökken. Ennek elkerülésére a ragasztandó felületeket összenyomjuk.
A kétkomponensű poliuretán ragasztóanyagok (2K PUR) gyantából (A komponens) és hidroxil csoportot tartalmazó térhálósítóból (B komponens) állnak. A felhasználás során nagyon fontos a két komponens megfelelő arányának betartása. Járműfelépítmények (rétegelt konstrukciók) nagy felületei, homlokzati elemek ragasztásához, valamint a hajóépítés területén használhatók. Ezen kívül szerkezeti szerelvények, sarokkonzolok ragasztására, valamint alkatrészek kiöntésére is alkalmasak. Akrilátok Az akrilsav és különböző származékaik is elterjedt ragasztóanyagok. Ezek közül kiemelkednek a ciano-akrilátok. Ezek a vegyületek nagyon gyorsan polimerizálódnak. A polimerizáció anionos mechanizmussal történik, amelyet nedvesség vált ki. Ezeket az anyagokat nevezzük pillanatragasztóknak. Tevékenység: Gyűjtse ki és jegyezze meg az oldószeres ragasztás előfeltételeit! Oldószeres ragasztók Az oldószer alapú ragasztóanyagok két csoportba sorolhatók. Az egyik esetben az oldószer oldja a ragasztandó anyagot, mint pl. tetrahidofurán a PVC-t. Az oldószer általában tartalmaz bizonyos mennyiségben feloldott anyagot is. A másik típus, amikor a ragasztóanyag van oldatban és így vihető fel a felületre. Az oldószer elpárolgása után visszamarad a ragasztóréteg a felületen. A felületeket ezután összenyomják, és így alakul ki a megfelelő kötés. Ezeket a ragasztókat kontaktragasztóknak is nevezzük. A legtöbb kontaktragasztó polikloroprén bázisú. A kialakított kötés rugalmas és nagy szilárdság is elérhető velük. Tevékenység: Gyűjtse ki és jegyezze meg a ragasztási technológia lépéseit! A ragasztás technológiája Az optimális kötés elérése érdekében néhány szempontot mindenképpen figyelembe kell venni a megfelelő kötési szilárdság eléréséhez. Az elsődleges szempontok közé tartozik a megfelelő, a ragasztandó anyaghoz illeszkedő ragasztó megválasztása. A másik nagyon fontos a felületek megfelelő előkészítése (zsírtalanítás, pormentesítés, érdesítés stb.). A ragasztott kötés egyik nagy előnye a mechanikus rögzítéssel szemben az egyenletesebb feszültségeloszlás (2.1. ábra). A hegesztéssel szemben előnyként jelentkezik, hogy a ragasztás során nem változik meg az összekapcsolt anyagok szerkezete (oldószeres ragasztás esetén ez nem érvényes). Ezeknek az előnyöknek a kiaknázásához biztosítani kell a megfelelő ragasztási geometriát. Tevékenység: Tanulmányozza a 2.1. ábrát! Jegyezze meg a ragasztott kötésnél kialakuló feszültségeloszlást!
2.1. ábra. Feszültségeloszlás a különböző rögzítések esetén.
A ragasztott kötések kialakításánál arra kell törekedni, hogy az illeszkedő felületek a lehető legnagyobbak legyenek. Néhány illesztési megoldást mutat be a 2.2. ábra. Tevékenység: Tanulmányozza a 2.2. ábrát! Rajzolja le a különböző geometriákat! Jegyezze meg a különböző geometriák neveit!
a
b
c
e d
2.2. ábra. Ragasztott kötés kialakításának geometriái. a – átlapolt; b – kettős átlapolt; c – hevederes; d – kéthevederes; c – lapolt illesztés Tevékenység: Gyűjtse ki és jegyezze meg a különböző geometriák előnyeit és hátrányait! Az átlapolt illesztés vékony darabok esetén előnyös. Ezen túlmenően egyszerűen kivitelezhető konstrukció, amely jó szilárdsági jellemzőkkel rendelkezik. A hevederes illesztés előnyösen alkalmazható sima felületek kialakításánál. A lapolt illesztés csak vastagabb daraboknál alkalmazható, hogy megfelelő ragasztási felület legyen. Rugalmas ragasztás A rugalmas tömítés/ragasztás alkalmazása elterjedt a különböző gyártástechnológiákban. A rugalmas ragasztók egyetlen műveletben egyesítik a tömítés és a ragasztás előnyeit: - egyszerűsíti a konstrukciót (dinamikus terhelések elviselése), - csökkenti az anyagkifáradás esélyét az egyenletes terheléselosztás miatt, - csökkenti a gyártási költségeket, mert nem szükséges hagyományos mechanikus rögzítés, - lehetővé tesz változatos anyag kombinációkat (például fém/műanyag, fém/üveg, fém/fa stb.), - csökkenti a termikus (hőtágulás különbség miatti) feszültséget, - kiegyenlíti az illesztendő alkatrészek eltéréseit, - nagymértékű ütés- és lengéscsillapítás. Tevékenység: Gyűjtse ki és jegyezze meg a tömítés és a ragasztás közötti különbséget! Tömítés A ragasztás egyik speciális esetének tekinthetjük a tömítést. Ebben az esetben a tömítés ugyancsak megfelelő adhézióval kell rendelkezni a felületeken, valamint megfelelő kohézióval is rendelkeznie kell a megfelelő tömítési szilárdság miatt. A tömítőanyagok fizikai és kémiai tulajdonságai nagymértékben a kiválasztott nyersanyagtól függ. A fizikai tulajdonságok alapján kétféle típust különböztetünk meg: rugalmas és képlékeny. A rugalmas
tömítőanyagok legalább 70%-os reverzibilis alakváltozással rendelkeznek. A képlékeny tömítőanyagok csak kismértékű (<5%) reverzibilis alakváltozásra képesek. Nagyobb erőhatásra maradó alakváltozás, szakadás következik be. Tevékenység: Jegyezze meg, hogy a gépjárművek esetén hol alkalmazunk ragasztott kötést! Járműiparban alkalmazott ragasztott kötések A járműgyártásban, különösen a karosszéria szerelésében egyre gyakrabban alkalmazzák a ragasztott kötéseket. Sok esetben a klasszikus hegesztett kötések mellett, de különösen a bonyolult geometriák esetén önállóan is alkalmazzák a ragasztástechnikát. A 2.3.-2.7. ábrák a leggyakrabban alkalmazott helyeket mutatja be, ahol megtalálható a ragasztott kötés. Tevékenység: Tanulmányozza a 2.3, 2.4., 2.5. és 2.6 ábrákat! Az ábrák alapján jegyezze meg azokat a területeket, ahol a ragasztást és ahol a tömítést alkalmazzák!
2.3. ábra. A motornál alkalmazott rögzítési pontok és Loctite típusok.
2.4. ábra. Differenciálműnél és tengelyeknél alkalmazott rögzítések.
2.5. ábra. Erőátvitelnél alkalmazott rögzítések és tömítések (Loctite típusok).
2.6. ábra. A karosszérián alkalmazott ragasztások (Henkel ragasztók) Az 2.1. – 2.3. táblázatokban néhány kereskedelmi forgalomban kapható ragasztóanyag fontosabb jellemzőit foglaltuk össze.
Tevékenység: Tanulmányozza a 2.1., 2.2. és 2.3. táblázatot! Gyűjtse ki és tanulja meg az oszlopok/jellemzők nevét! Jegyezze meg a legfontosabb tulajdonságokat, figyeljen a rögzítési és fazékidők eltéréseire! 2.1. táblázat. Különböző tulajdonságú szerkezeti Loctite® epoxi ragasztók. Márkanév
Megjelenés borostyán sárga teljesen átlátszó
Loctite® 3421 (2K) Loctite® 3430 (2K)
Üzemi hőmérséklet (C)
Fazékidő 25 °Con
Rögzítési idő
30 – 150 perc
4 óra
22
-55 – 120
5 – 10 perc
1 perc
22
-55 – 100
Nyírószilárdság (MPa)
Megjegyzés univerzális felhasználhatóság, kiváló nedvességállóság univerzális, teljesen átlátszó, nagyon gyorsan kikeményedik
Loctite® 9466 (2K)
törtfehér
60 perc
180 perc
37
-55 – 120
nagy szilárdságú, szívós
Loctite® 9492 (2K)
fehér
15 perc
75 perc
20
-55 – 180
ellenáll magas hőmérsékletnek
Loctite® 9497 (2K)
szürke
165 – 255 perc
8 óra
20
-55 – 180
hővezető, magas hőmérséklet ellenáll
Loctite® 9514
szürke
-
hőközlés
45
-55 – 200
Loctite® ESP 108
ezüst
-
hőközlés
24
-55 – 200
Loctite® ESP 110
ezüst
-
hőközlés
24
-55 – 200
lefejtő hatásnak ellenálló, nagy szilárdságú, hőálló folyékony, mint a forraszanyag, behatol a keskeny résekbe nem zsugorodó paszta, forraszanyaghoz hasonló
2.2. táblázat. Akril bázisú ragasztóanyagok néhány jellemzője. Viszkozitás (Pa∙s)
Rögzítési idő
Max. résméret (mm)
Üzemi hőmérséklet
Márkanév
Aktivátor
Szín
Loctite® 326
7649, 7091
borostyán
14 – 22
4 perc
0.5
< 120 °C
Loctite® 330
7387, 7388*
borostyán
30 – 70
3 perc
0.5
< 100 °C
Loctite® V5004 (2K)
–
átlátszó
18
3 perc
0.5
< 80 °C
Megjegyzés szerkezeti ragasztó fémekhez szerkezeti ragasztó elsősorban fémekhez, enyhén rugalmas nagyon gyors beállítást igénylő átlátszó szerkezeti ragasztó, akril
Loctite® F246
INI No. 5*
törtfehér
30
1 perc
< 120 °C
0.35
szerkezeti ragasztó fémekhez és néhány műanyaghoz
*feltétlenül szükséges 2.3. táblázat. Poliuretán szerkezeti ragasztók néhány jellemző tulajdonsága. Termék
Kikeményedés
Keverési Viszkozitás arány (Pa s)
Fazékidő 20 °Con
Kezdeti szilárdság
Kötési idő
Üzemi hőmérséklet
Speciális tulajdonság
Macroplast UK UK 5400 8103 térhálósítóval
5:1
8 – 10
40 – 70 perc
5 – 8 óra
5–7 nap
-40 – 80 °C (150 °C)
bézs színű, univerzális felhasználás, különböző kötési sebességű termékek elérhetők
Macroplast UK UK 5400 8160 térhálósítóval
5:1
paszta
60 – 90 perc
5 – 8 óra
5–7 nap
-190 – 80 °C (150 °C)
bézs színű, nem zsugorodik
Macroplast UK UK 5400 8202 térhálósítóval
4:1
8 – 10
80 – 120 perc
8 – 10 óra
5–7 nap
-190 – 80 °C (150 °C)
Macroplast UK UK 5400 8303 B 60 térhálósítóval
6:1
200 – 300
60 – 75 perc
4 – 5 óra
5–7 nap
Teromix-400
1:1
paszta
10 perc
2 óra
6 óra
-40 – 80 °C (150 °C) -40 – 80 °C (140 °C)
bézs színű, alacsony hőmérsékleten is rugalmas különböző kötési sebesség bézs színű, paszta – különböző kötési sebesség sötétszürke színű, egyszerű felhasználás, gyors kötés
