Tính chất tự san phẳng của chất kết dính

Tóm tắt: Bài báo phân tích chi tiết về ảnh hưởng của tính chất tự san phẳng của chất kết dính đến chất lượng trong quá trình ép màng. Ngoài ra, bài báo cũng đề cập rằng thay vì đánh giá hiệu suất tự san phẳng bằng cách xem xét liệu có hay không...Các "vết trắng" hoặc "bong bóng" chính là độ trong suốt của sản phẩm dán nhiều lớp, có thể được dùng làm tiêu chuẩn đánh giá hiệu quả tự san phẳng của chất kết dính.

1. Vấn đề bọt khí và việc làm phẳng keo

Các đốm trắng, bọt khí và độ trong suốt kém là những vấn đề về chất lượng ngoại quan thường gặp trong quá trình gia công vật liệu composite. Trong hầu hết các trường hợp, các nhà sản xuất vật liệu composite cho rằng những vấn đề trên là do việc san phẳng lớp keo dán không kỹ!

1.1 Loại keo này không phải là loại keo đó

Các nhà sản xuất vật liệu composite có thể trả lại các thùng keo chưa mở và chưa sử dụng cho nhà cung cấp dựa trên đánh giá về độ dàn đều của keo, hoặc gửi khiếu nại hoặc yêu cầu bồi thường đến nhà cung cấp.

Cần lưu ý rằng loại keo được coi là có khả năng tự san phẳng kém là "dung dịch keo đã được khách hàng pha chế/pha loãng và có độ nhớt ở một giá trị cụ thể. Keo được trả lại là loại keo nguyên thùng chưa mở.

Hai loại "keo" này là hai khái niệm và sự vật hoàn toàn khác nhau!

1.2 Các chỉ số đánh giá độ phẳng của keo

Các chỉ số kỹ thuật để đánh giá hiệu suất san phẳng của chất kết dính cần phải là độ nhớt và sức căng bề mặt. Hay nói cách khác, “độ lưu động của keo” là sự kết hợp giữa “độ lưu động của keo” và “khả năng thấm ướt của keo”.

Ở nhiệt độ phòng, sức căng bề mặt của etyl axetat khoảng 26 mN/m.

Nồng độ ban đầu (hàm lượng chất rắn) của chất kết dính polyurethane gốc dung môi được sử dụng trong lĩnh vực gia công vật liệu composite thường nằm trong khoảng 50% - 80%. Trước khi tiến hành gia công composite, các chất kết dính nêu trên cần được pha loãng đến nồng độ làm việc khoảng 20% ​​- 45%.

Do thành phần chính trong dung dịch keo pha loãng là etyl axetat, nên sức căng bề mặt của dung dịch keo pha loãng sẽ gần với sức căng bề mặt của chính etyl axetat hơn.

Do đó, miễn là sức căng bề mặt của chất nền composite được sử dụng đáp ứng các yêu cầu cơ bản của quá trình gia công composite, thì khả năng thấm ướt của chất kết dính sẽ tương đối tốt!

Độ nhớt được dùng để đánh giá khả năng lưu động của keo. Trong lĩnh vực gia công vật liệu composite, độ nhớt (hay độ nhớt làm việc) được hiểu là thời gian tính bằng giây mà chất lỏng keo trải qua khi chảy ra khỏi cốc đo độ nhớt, được đo bằng một loại cốc đo độ nhớt chuyên dụng. Có thể coi chất lỏng keo được điều chế từ các loại keo gốc khác nhau có cùng “độ nhớt làm việc”, và “chất lỏng làm việc” của chúng có cùng “độ lưu động của keo”!

Trong điều kiện không thay đổi, độ nhớt làm việc của dung dịch làm việc được pha chế với cùng loại keo dán khung càng thấp thì độ lưu động của keo càng tốt!

Cụ thể hơn, đối với một số loại keo dán khác nhau, nếu giá trị độ nhớt của dung dịch pha loãng là 15 giây, thì dung dịch được pha chế từ các loại keo dán này có cùng khả năng "san phẳng keo".

1.3 Tính chất tự san phẳng của keo là đặc tính của chất lỏng dùng trong thi công keo.

Một số loại cồn không tạo thành chất lỏng nhớt khi vừa mở nắp, mà lại tạo thành một chất đặc sệt như thạch, không có tính lưu động. Chúng cần được hòa tan và pha loãng với một lượng dung môi hữu cơ thích hợp để đạt được nồng độ và độ nhớt mong muốn của keo.

Rõ ràng là hiệu quả tự san phẳng của keo là sự đánh giá dung dịch được pha chế thành một “nồng độ sử dụng” cụ thể, chứ không phải là sự đánh giá keo nguyên chất chưa pha loãng trong thùng.

Do đó, việc cho rằng khả năng dàn đều keo kém là do đặc điểm chung của một nhãn hiệu keo đóng thùng cụ thể nào đó là không chính xác!

2. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ phẳng của chất kết dính

Tuy nhiên, đối với dung dịch keo pha loãng, thực tế có sự khác biệt về hàm lượng nước trong keo!

Như đã đề cập trước đó, các chỉ số chính để đánh giá hiệu suất san phẳng của dung dịch keo dán là sức căng bề mặt và độ nhớt khi sử dụng. Chỉ số sức căng bề mặt không cho thấy sự thay đổi đáng kể trong phạm vi nồng độ sử dụng thông thường. Do đó, bản chất của việc san phẳng keo kém hiệu quả là do trong quá trình thi công, độ nhớt của keo tăng lên bất thường do một số yếu tố nhất định, dẫn đến giảm hiệu suất san phẳng!

Những yếu tố nào có thể gây ra sự thay đổi độ nhớt của keo trong quá trình sử dụng?

Có hai yếu tố chính có thể gây ra sự thay đổi độ nhớt của keo, một là nhiệt độ của keo, và yếu tố còn lại là nồng độ của keo.

Trong điều kiện bình thường, độ nhớt của chất lỏng giảm khi nhiệt độ tăng.

Trong sách hướng dẫn sử dụng do các công ty sản xuất keo khác nhau cung cấp, giá trị độ nhớt của dung dịch keo (trước và sau khi pha loãng) được đo bằng nhớt kế quay hoặc cốc đo độ nhớt ở nhiệt độ chất lỏng 20°C hoặc 25°C (tức là nhiệt độ của chính dung dịch keo) thường được ghi rõ.

Về phía khách hàng, nếu nhiệt độ bảo quản của thùng keo và chất pha loãng (ethyl acetate) ban đầu cao hơn hoặc thấp hơn 20°C hoặc 25°C, thì nhiệt độ của keo đã pha chế cũng sẽ cao hơn hoặc thấp hơn 20°C hoặc 25°C. Tất nhiên, giá trị độ nhớt thực tế của keo đã pha chế cũng sẽ thấp hơn giá trị độ nhớt được ghi trong hướng dẫn sử dụng. Vào mùa đông, nhiệt độ của keo đã pha chế có thể thấp hơn 5°C, và vào mùa hè, nhiệt độ của keo đã pha chế có thể cao hơn 30°C!

Cần lưu ý rằng etyl axetat là một dung môi hữu cơ cực kỳ dễ bay hơi. Trong quá trình bay hơi, etyl axetat sẽ hấp thụ một lượng nhiệt lớn từ dung dịch keo và không khí xung quanh.

Hiện nay, hầu hết các bộ phận cán màng trong máy ép composite đều là loại hở và được trang bị thiết bị hút khí cục bộ, do đó một lượng lớn dung môi sẽ bay hơi từ đĩa keo và thùng chứa. Theo quan sát, sau một thời gian hoạt động, nhiệt độ của dung dịch keo trong khay keo đôi khi có thể thấp hơn nhiệt độ môi trường xung quanh hơn 10°C!

Khi nhiệt độ của keo giảm dần, độ nhớt của keo cũng sẽ tăng dần.

Như vậy, hiệu suất san phẳng của chất kết dính gốc dung môi thực tế sẽ giảm dần theo thời gian vận hành thiết bị.

Nói cách khác, nếu bạn muốn duy trì độ ổn định của quá trình san phẳng bằng keo gốc dung môi, bạn nên sử dụng chất điều chỉnh độ nhớt hoặc các phương pháp tương tự khác để giữ cho độ nhớt của keo ổn định trong suốt quá trình thi công.

3. Các chỉ số đánh giá kết quả làm phẳng keo chính xác

Việc đánh giá kết quả san phẳng của keo dán cần phản ánh đặc tính của sản phẩm composite ở một giai đoạn cụ thể, và kết quả san phẳng của keo dán đề cập đến kết quả thu được sau khi keo được thi công. Giống như “tốc độ tối đa thiết kế” của một chiếc xe là đặc tính của sản phẩm, tốc độ vận hành thực tế của xe trên đường trong điều kiện cụ thể là một kết quả khác.

Khả năng tự san phẳng của keo là điều kiện cơ bản để đạt được kết quả san phẳng tốt. Tuy nhiên, khả năng tự san phẳng tốt của keo không nhất thiết dẫn đến kết quả san phẳng tốt, và ngay cả khi keo có khả năng tự san phẳng kém (ví dụ: độ nhớt cao), vẫn có thể đạt được kết quả san phẳng tốt trong những trường hợp cụ thể.

4. Mối tương quan giữa kết quả san phẳng keo và hiện tượng “vết trắng” và “bong bóng”

Các vấn đề như "vết trắng, bọt khí và độ trong suốt" là một số kết quả không mong muốn trên các sản phẩm composite. Có nhiều nguyên nhân dẫn đến các vấn đề trên, và việc dàn đều keo chỉ là một trong số đó. Tuy nhiên, nguyên nhân dẫn đến việc dàn đều keo không chỉ đơn thuần là do chất lượng keo!

Kết quả san phẳng keo kém có thể không nhất thiết dẫn đến "các đốm trắng" hoặc "bong bóng", nhưng nó có thể ảnh hưởng đến độ trong suốt của màng composite. Nếu độ phẳng vi mô của chất nền composite kém, ngay cả khi kết quả san phẳng keo tốt, vẫn có khả năng xuất hiện "các đốm trắng và bong bóng".