Вискозитетът на лепилата е най-често споменавания им параметър. Какво обаче означава той, как се измерва и как се отнася към останалите параметри на лепилата? Експертни отговори на тези въпроси предоставя д-р Кийт Бери, технически мениджър в Chemique Adhesives & Sealants Ltd.
Вискозитетът играе решаваща роля в това как се представят лепилата, от това колко лесно могат да се нанасят до това колко добре омокрят и залепват повърхности. Разбирането на вискозитета и неговото влияние върху лепилната ефективност помага на производителите да изберат правилната формула за своите специфични основи, методи на приложение и производствени нужди.
Основи на залепването: Вискозитет и приложение
Вискозитетът на лепилото се отнася до съпротивлението на течността на течливост или нейната „дебелина“ преди да се втвърди. Това е ключово свойство на невтвърденото лепило, което влияе върху начина, по който се нанася, колко ефективно покрива и как се държи преди втвърдяване.
Наред с вискозитета, реологията често се използва при обсъждане на адхезивните свойства. Докато вискозитетът измерва съпротивлението на течливост на течността, където течностите с нисък вискозитет се движат лесно, реологията е изучаване на това как течностите се деформират и текат при различни напрежения. Казано по-просто, вискозитетът е едноточкова стойност, измерена при специфични условия на напрежение, скорост на срязване и температура, докато реологията описва как свойствата на материала реагират в диапазон от напрежения. При лепилата тези напрежения често са резултат от сили на срязване по време на разбъркване, смесване или методи на нанасяне като пръскане, валцоване или четкане.
Някои лепила могат да бъдат описани като изтъняващи при срязване, което означава, че вискозитетът им намалява с прилагането на по-голямо срязване. Други са сгъстяващи при срязване, ставащи по-вискозни, когато срязването се увеличи. За разлика от тях, нютоновите течности поддържат постоянен вискозитет, независимо от скоростта на срязване.
Вискозитетът и реологията на лепилото заедно влияят както върху производителността на нанасяне, така и върху най-подходящия метод за употреба, независимо дали става дума за пръскане, валяк, четка или мистрия. Тези свойства също влияят върху това какво се случва след нанасяне, например дали лепилото остава на мястото си или започва да се разтича. Например, стенното покритие трябва да е достатъчно течно, за да се разнесе равномерно с валяк, но да съдържа достатъчно структура, за да предотврати капене или стичане по повърхността.
Как да измерим вискозитета и реологията на лепилото
Вискозитетът на лепилото може да се оцени с помощта на различни методи, като някои техники предоставят точна стойност на вискозитета, а други подчертават характеристиките на течливост. Тези измервания обикновено са сравними само когато се извършват при едни и същи условия, тъй като резултатите могат да се различават значително между различните инструменти. Тъй като температурата силно влияе на вискозитета, тя обикновено се записва заедно с измерването.
По-долу са някои от основните видове инструменти, използвани за оценка на вискозитета и реологията:
Чашки за течливост – Най-подходящи за лепила с нисък вискозитет, тези устройства измерват времето, необходимо на определен обем течност да протече през отвор с фиксиран размер. Често срещани версии включват чаши Ford, чаши ISO, чаши DIN и чаши Zahn.
Скорост на екструдиране – Подходящ за лепила с висок вискозитет и тиксотропни лепила, този метод използва контролирано въздушно налягане, за да прокара лепилото през отвор с фиксиран размер, измервайки количеството, екструдирано за определено време.
Вискозиметър Brookfield – Широко използвана форма на ротационна вискозиметрия, произвеждана и от други производители. Подходящ е за измерване на широк диапазон от вискозитети. По време на тестване, шпиндел с определен размер се върти с фиксирана скорост в определен обем материал на дадена дълбочина. Въртящият момент, необходим за завъртане на шпиндела, се записва и преобразува във вискозитет в сантипоази (cP). Различните лепила често изискват корекции в размера на шпиндела и скоростта на въртене.
Докато повечето техники, като например чашки за измерване на потока или тестване по Брукфийлд, осигуряват измерване в една точка, конусно-пластинчатата реометрия предлага по-добра представа, улавяйки как вискозитетът се променя със скоростта на срязване.
Конус и плоча – По-усъвършенстван метод за оценка на реологичните свойства в сравнение с вискозиметър Brookfield. Плитък обърнат конус, обикновено по-малък от 4°, се позиционира точно над плоска плоча с малка централна междина, запълнена с лепилото. Конусът се спуска и завърта, докато се записва въртящият момент, или алтернативно може да се приложи фиксиран въртящ момент и се измерва скоростта на въртене. След това се изчислява вискозитетът. Тази техника позволява вариации в скоростта, което позволява измерване на вискозитета в диапазон от напрежения на срязване.
Докато повечето техники, като например чашки за измерване на потока или тестване на Брукфийлд, осигуряват измерване в една точка, конусна и пластинчата реометрия предлага по-добра представа, улавяйки как вискозитетът се променя със скоростта на срязване.
Фактори, които влияят на вискозитета
Няколко фактора могат да повлияят на вискозитета на лепилата, променяйки тяхната течливост и ефективност на приложение.
Температура – С повишаване на температурата вискозитетът обикновено намалява поради увеличеното молекулярно движение, което прави лепилото по-лесно за разнасяне. По-ниските температури намаляват молекулярното движение, което води до по-висок вискозитет и сгъстяване на лепилото. Това обяснява защо лепилата могат да станат по-трудни за нанасяне, ако се съхраняват в студени условия.
Формула на лепилото – Компонентите на лепилото играят жизненоважна роля, тъй като по-високите концентрации на полимери, смоли, разтворители и пълнители обикновено увеличават вискозитета, като ограничават течливостта.
Скорост на срязване – В зависимост от формулата си, лепилата могат да проявяват различно реологично поведение, като например изтъняване при срязване, където вискозитетът намалява при приложено срязване, или сгъстяване при срязване, където вискозитетът се увеличава.
Време и история на срязване – Тиксотропните лепила временно губят вискозитет, когато са подложени на сили на срязване, като например разбъркване или нанасяне, но след като тези сили престанат, те постепенно възстановяват първоначалния си вискозитет, докато са в покой.
Втвърдяване и условия на околната среда – Промените по време на процеса на втвърдяване, като например химическо омрежване или абсорбиране на влага, могат да променят вискозитета, влияейки върху обработваемостта и крайните характеристики на лепилото. Фактори на околната среда, като влажност и излагане на UV лъчи или топлина, също могат да променят характеристиките на течливост на лепилото.
Разбирането на тези фактори помага за оптимизиране на избора и приложението на лепилото за постоянни и надеждни резултати от залепването.
Заключение
В обобщение, вискозитетът и реологията на лепилото са фундаментални свойства, които определят как се нанася лепилото, как се държи по време на употреба и как се държи след като е поставено на мястото си. Докато вискозитетът осигурява едноточково измерване на съпротивлението на потока, реологията предлага по-задълбочен поглед върху това как лепилата реагират при различни натоварвания и методи на нанасяне. Чрез използване на подходящи методи за тестване – от измервания на скоростта на екструдиране и измервания на скоростта на екструдиране до вискозиметри и усъвършенствани конусни и пластинчати реометри – производителите могат по-добре да разберат поведението на лепилото, като гарантират, че правилният продукт се използва за правилното приложение с постоянна и надеждна производителност.