Keo cường lực cao: Các câu hỏi thường gặp

Nhiều người nghĩ rằng epoxy là mọi loại keo cường lực cao hai phần (nó gần như trở thành một thuật ngữ chung cho họ) nhưng thực ra nó là một hóa chất cụ thể. Khi bạn nói về keo cường lực cao hai phần, có ba loại hóa chất chính – là epoxy, acrylic và urethane – và tất cả chúng đều có những đặc điểm khác nhau.

Epoxy là hóa chất lâu đời nhất và trong nhiều trường hợp vẫn cho hiệu suất cao nhất. Epoxy mang lại Khả năng chịu mỏi và khả năng chống chịu môi trường tốt nhất khi bạn Dán kim loại. Ngoài kim loại, epoxy rất phù hợp để Dán các compozit nhiệt rắn như CFRP (polyme gia cố bằng sợi carbon); chúng cũng kết dính thủy tinh, gốm sứ và gỗ, thậm chí cả một số loại cao su và nhựa nhiệt dẻo. Chìa khóa để Dán bằng epoxy là để đóng rắn được ở nhiệt độ phòng, bạn cần có một bề mặt được chuẩn bị tốt: bạn phải làm sạch bề mặt và bạn có thể cần phải mài bóng để có được một liên kết bền chặt. Epoxy cũng không đóng rắn nhanh như loại keo cường lực cao hai thành phần thứ hai, đó là acrylic.

Acrylic là loại keo cường lực cao mới nhất và chúng có thể được mô tả là thân thiện với sản xuất vì ba lý do. Một, trong một khoảng thời gian thao tác nhất định, chúng đóng rắn hoặc có được độ bền rất nhanh. Thứ hai, chúng có xu hướng chịu được tương đối các bề mặt nhớt, điều này có nghĩa là ít phải chuẩn bị bề mặt hơn vì bạn có thể chưa lau sạch dầu. Thứ ba, chúng là chất kết dính nhựa nhiệt dẻo phù hợp, vì vậy bạn có thể có độ bền rất tốt đối với nhựa nhiệt dẻo. Với một số loại acrylic nhất định, bạn thậm chí có thể kết dính các vật liệu polyolefin LSE mà không cần phải xử lý hoặc sơn lót plasma. Một số nhược điểm: acrylic sẽ không có hiệu suất chịu mỏi hoặc kháng môi trường tốt như epoxy, và chúng cũng có xu hướng co lại nhiều hơn một chút so với epoxy. Đó có thể là một vấn đề với một số loại thiết kế mối nối, đặc biệt là các khớp bị hạn chế, chẳng hạn như thân của gậy đánh gôn nối với đầu gậy.

Loại keo cường lực cao thứ ba mà bạn thường thấy là urethane hai thành phần, và chúng hoạt động giống như urethane một thành phần. Sự khác biệt là bởi vì bạn có hai thành phần, đóng rắn bằng hóa chất, chứ không dựa vào độ ẩm, do đó bạn không gặp phải các vấn đề về độ sâu đóng rắn hoặc đóng rắn rất chậm mà bạn gặp phải với keo trám trét urethane một thành phần. Urethane hai thành phần có xu hướng là loại keo cường lực cao dẻo và linh hoạt nhất, với nhiệt độ chuyển hóa thủy tinh (Tg) thấp nhất, nghĩa là chúng duy trì độ bền chắc rất tốt ở nhiệt độ thấp nhưng không phù hợp lắm cho các ứng dụng đòi hỏi độ bền ở nhiệt độ cao. Chúng thường không Dán thực sự tốt trên các kim loại chưa được chuẩn bị bề mặt hoặc đôi khi thậm chí đã được sơn lót. Urethane hai thành phần thường được sử dụng cho những vật liệu như nhựa, gỗ, vải và cao su.

Như bạn có thể thấy, mỗi loại trong số ba loại hóa chất chính này đều có những đặc điểm khác nhau, vì vậy, điều quan trọng là phải thực sự hiểu nhu cầu của ứng dụng để chọn loại phù hợp. Tại 3M, chúng tôi biết và bán tất cả các loại keo cường lực cao này và chúng tôi luôn cố gắng bắt đầu bằng cách nói về các điều kiện mục đích sử dụng cuối cùng: nếu nó không bền thì chẳng có nghĩa lý gì để tạo ra nó. Chúng tôi sẽ làm việc với bạn để tìm ra loại sản phẩm nào phù hợp với mục đích sử dụng cuối cùng của bạn, sau đó xem xét quá trình sản xuất và chỉ ra một số loại keo mà bạn có thể muốn dùng thử để kiểm tra xác nhận.

Đây là một câu hỏi thường gặp, và nó rất quan trọng – ví dụ: một nhà máy ngoài trời ở Georgia có thể trải qua các biến đổi nhiệt độ theo mùa từ 40°F (4.44°C) đến 104°F (40°C). Keo cường lực cao dựa trên các phản ứng hóa học và những phản ứng đó phụ thuộc vào nhiệt độ, vì vậy điều cần cân nhắc số một là nhiệt độ lạnh hơn làm phản ứng chậm lại và nhiệt độ ấm hơn sẽ tăng tốc độ phản ứng.

Phương trình Arrhenius là một công thức cho sự phụ thuộc nhiệt độ của một phản ứng. Theo hướng dẫn chung, cứ mỗi độ lệch 10 độ C, bạn sẽ tăng gấp đôi hoặc giảm một nửa tốc độ phản ứng. Lấy ví dụ về keo có thời gian thao tác là 20 phút ở 25°C hoặc nhiệt độ phòng. Nếu bạn thay đổi nhiệt độ thành 35°C, bạn sẽ giảm một nửa thời gian thao tác đó, xuống còn khoảng 10 phút. Ngược lại, nếu bạn giảm nhiệt độ xuống 15°C, bạn sẽ có tổng thời gian thao tác gần 40 phút.

Nó không chỉ là thời gian thao tác – toàn bộ phản ứng diễn ra theo cách tương tự. Nếu ở nhiệt độ phòng, phải mất hai giờ để đạt được cường lực để chuyển công đoạn, thì ở nhiệt độ lạnh hơn 10°C, sẽ mất bốn giờ. Điều này không chỉ quan trọng đối với các hoạt động ngoài trời và ca làm việc theo mùa: nó còn có thể được sử dụng để tác động đến sản xuất. Nếu bạn muốn tăng sản lượng mà không giảm thời gian thao tác, bạn có thể lắp ráp các bộ phận ở nhiệt độ phòng, sau đó di chuyển chúng đến nơi ấm hơn 10 hoặc 20 độ để tăng tốc độ đóng rắn. Trong thực tế, ở trên khoảng 50°C, các phản ứng còn diễn ra nhanh hơn, vì vậy nếu bạn xem bản tin kỹ thuật về việc tăng tốc độ phản ứng của keo đóng rắn nhiệt, sau khi bạn đạt trên khoảng 50°C, bạn có thể đóng rắn hoàn toàn trong một vài giờ những loại keo mà phải mất vài ngày ở nhiệt độ phòng.

Đây là câu hỏi mà chúng tôi thường nhận được từ khách hàng mà chưa có câu trả lời hoàn hảo, rõ ràng vì nó còn tùy thuộc nhiều yếu tố. Không có con số đơn lẻ nào để cung cấp, và có một số điều bạn nên cân nhắc khi nghĩ về nhiệt độ mà keo đang hoạt động.

Keo đóng rắn như thế nào?
Nếu keo vừa đạt đến cường lực để chuyển công đoạn hoặc vẫn còn hơi lỏng, thì nhiệt độ sẽ có ảnh hưởng khác so với việc keo đã đóng rắn hoàn toàn sau ba tuần hoặc sáu tháng sau khi bạn lắp ráp nó.

Độ lớn tuyệt đối của nhiệt độ có thể có trong ứng dụng là bao nhiêu?
Nhiệt độ cao là bao nhiêu và nhiệt độ thấp là bao nhiêu? Điều này giúp hiểu liệu có bất kỳ vấn đề xuống cấp nhiệt nào do keo đạt đến những giới hạn đó hay không.

Mối dán sẽ chịu các cực nhiệt độ đó và những điểm nhiệt ở giữa trong bao lâu?
Nếu một bộ phận có nhiệt độ cao tuyệt đối là 150°C, thì điều đó sẽ tạo ra sự khác biệt cho dù nó chịu mức cao đó trong năm phút hay năm tuần, vì vậy bạn phải suy nghĩ về tổng mức tiếp xúc nhiệt độ và bất kỳ tác động xuống cấp nào dựa trên điều đó. Tần suất cũng có liên quan: tần suất bộ phận di chuyển đến các cực nhiệt độ là bao nhiêu? Một ứng dụng ngoài trời ở sa mạc có chu kỳ 24 giờ một lần giữa nhiệt độ 40°F (4.44°C) vào ban đêm và 115°F (46.11°C) vào ban ngày sẽ rất khác với một ứng dụng chịu cùng mức nhiệt độ nhưng kéo dài hàng tháng trời với chu kỳ kéo dài cả năm.

Tải thực tế được áp dụng cho keo trong khi nó tiếp xúc với nhiệt độ là bao nhiêu?
Câu hỏi cuối cùng này có thể là quan trọng nhất. Ngay cả khi keo không bị xuống cấp do nhiệt, nó vẫn là một loại polyme và sẽ trải qua những thay đổi vật lý. Cụ thể, khi nhiệt độ tăng vượt qua một điểm nhất định (Nhiệt độ Chuyển tiếp Thủy tinh), nó sẽ chuyển từ trạng thái cứng như thủy tinh sang trạng thái mềm hơn, dẻo hơn. Các tính chất vật lý của keo sẽ thay đổi khi nó nóng lên và nguội đi trong giai đoạn chuyển tiếp, bao gồm độ cứng, hệ số giãn nở nhiệt, khả năng chịu nhiệt và những thứ khác, và điều này có thể ảnh hưởng đến khả năng chịu tải của keo.

Không có câu trả lời rõ ràng về cách chuẩn bị cho mọi bề mặt để bắn keo nếu không nắm được thêm thông tin. Bề mặt và keo có lẽ là câu hỏi phức tạp nhất vì nó phụ thuộc rất nhiều vào mọi thứ khác mà bạn cần: các yêu cầu về hiệu suất tổng thể của keo sẽ được chọn dựa trên nhiệt độ, điều kiện môi trường, độ bền tổng thể cần thiết và các điều kiện xử lý chẳng hạn như tốc độ đóng rắn mà bạn cần. Việc chuẩn bị bề mặt ra sao và như thế nào phụ thuộc rất nhiều vào loại keo mà bạn chọn, và ngay cả trong bản thân các bề mặt cũng có các loại khác nhau: không phải tất cả ABS đều là ABS, vì vậy có thể sẽ không khả thi để đưa ra tuyên bố chung chung về cách chuẩn bị cho bề mặt đó.

Nói chung có bốn nhóm bề mặt, và ngay cả trong những nhóm đó cũng có những hóa chất kết dính khác nhau để dán với từng loại.

Kim loại có năng lượng bề mặt rất cao, vì vậy nếu bề mặt sạch và khô thì keo sẽ dễ dàng thấm ướt, nhưng không phải tất cả các kim loại đều giống nhau. Lấy nhôm so với đồng. Nhôm là kim loại thụ động (không hoạt động) và khá trơ, trong khi đồng là kim loại hoạt động sẽ tiếp tục bị ăn mòn, vì vậy, ngay cả khi cân nhắc chuẩn bị bề mặt, bạn vẫn cần xem xét liệu có bị xuống cấp theo thời gian do ăn mòn hay không.

Vật liệu truyền thống là những thứ như thủy tinh, gỗ, da và bê-tông. Chúng có dải năng lượng bề mặt ở mức trung bình, nhưng mỗi loại thường có một số yếu tố riêng cần được xem xét. Độ nhám là một ví dụ. Một ví dụ khác là da tự nhiên có chứa dầu từ quá trình thuộc da – theo thời gian, những chất này có thể thấm vào keo, làm dẻo nó và gây xuống cấp cho mối dán. Sự hút ẩm của thủy tinh có nghĩa là sự xâm nhập của độ ẩm là rất nhạy cảm khi bạn dán kính để đảm bảo nó không bị xuống cấp.

Nhựa kỹ thuật là loại nhựa có năng lượng bề mặt cao như là các loại compozit acrylic, polycarbonate, ABS và epoxy-resin. Các vật liệu này thực sự độc đáo vì liên kết không chỉ là về năng lượng bề mặt – keo có thể thấm ướt trên bề mặt, nhưng khả năng kết dính của nó cũng sẽ được quyết định bởi độ kết tinh và tính phân cực của nhựa. Một vật liệu như ni-lông có năng lượng bề mặt khá cao, nhưng nó lại kết tinh và không phân cực lắm. Khi bạn xem xét một số cơ chế bám dính, ban đầu nhiều loại keo có thể kết dính, nhưng sau đó theo thời gian, keo sẽ hỏng trừ khi bạn chuẩn bị bề mặt kỹ càng hơn.

Nhựa có Năng lượng Bề mặt Thấp (nhựa LSE) như polypropylen và polyetylen, cũng như những thứ có năng lượng bề mặt thực sự thấp như nhựa flo hóa và silicon. Bản thân nhựa polyolefin và LSE là một loại vì bạn sẽ cần sử dụng dung dịch tăng dính hoặc một số kiểu xử lý corona, hoặc sử dụng loại keo chuyên dụng được thiết kế để thâm nhập vào loại nhựa đó và tạo ra liên kết lưới với polyme của chính bề mặt đó.

Tất cả những yếu tố đó cho thấy lý do tại sao không có câu trả lời dễ dàng và bạn thường vẫn cần thực hiện thử nghiệm và tạo nguyên mẫu để đảm bảo keo hoạt động theo quy trình của mình. Địa chỉ tốt đầu tiên để xem thông tin về bề mặt là các trang về Dán và Lắp ráp và Dán Vật liệu của 3M.com, các trang này có kiến thức chuyên sâu hơn về các chủ đề này.

Đề xuất thứ hai là xem lại các trang dữ liệu kỹ thuật của các loại keo mà bạn đang xem vì chúng sẽ cho biết về khả năng kết dính với nhiều bề mặt vật liệu khác nhau. Các trang này thường cho biết hai điều: thông số hiển thị độ bền khi chịu ứng suất tính bằng pound trên inch vuông / psi hoặc megaPascal / MPa (đối với trượt) hoặc pound trên inch (đối với lực bóc tách), và kiểu phá hủy. Kiểu phá hủy Cohesive Failure có nghĩa là keo được thử nghiệm trong các điều kiện được nêu vẫn liên kết được với cả hai bề mặt sau khi nó bị kéo đến mức hỏng: bản thân keo bị phá hủy chứ không phải liên kết giữa bề mặt và keo. Kiểu phá hủy Adhesive Failure chỉ tình trạng keo bị kéo ra khỏi một trong các bề mặt. Điều này có thể đưa ra hướng dẫn sơ bộ về việc liệu một loại keo có thể phù hợp hay không và có nên duy trì trong nhóm cân nhắc của bạn không.

Lựa chọn thứ ba, nếu bạn đang nghĩ đến một loại bề mặt cụ thể hoặc có thắc mắc về một chất phụ gia có thể xâm nhập vào keo, thì hãy liên hệ với 3M. Đội ngũ kỹ thuật của chúng tôi có thể xem xét những gì có thể xảy ra và thực hiện yêu cầu dịch vụ kỹ thuật để cố gắng giúp bạn tìm hiểu loại keo nào có thể là lựa chọn tốt hơn.

Xem video ở trên để xem trình diễn cách nạp keo và sử dụng Máy bắn keo 3M™ EPX, hoặc sử dụng liên kết Bản tin Kỹ thuật bên dưới để xem hướng dẫn bằng văn bản.

Mọi người đều thích tải xuống tờ dữ liệu kỹ thuật từ trang web, xem tất cả những thông số và hy vọng nó sẽ giúp họ hiểu, nhưng không hẳn như vậy. Tờ dữ liệu kỹ thuật là để giúp so sánh các sản phẩm với nhau, nhưng chúng không đảm bảo một hiệu suất nhất định trong ứng dụng của bạn.

Để so sánh các loại keo, 3M thực hiện thử nghiệm rất chuẩn hóa. Điều phổ biến nhất mà bạn sẽ thấy trên tờ dữ liệu thường là thử nghiệm độ bền trượt ASTM D-1002. Đây là một thử nghiệm rất chuẩn hóa có thể được thực hiện trên nhiều loại vật liệu khác nhau. Nó giúp chúng tôi xem sản phẩm bám dính tốt đến đâu trên bề mặt của vật liệu đó, cần thực hiện bước chuẩn bị bề mặt nào, và thậm chí là các nhiệt độ khác nhau ảnh hưởng đến độ bám dính ra sao. Thử nghiệm lực bóc tách là bộ thông số phổ biến khác, xem xét các thông tin liên quan dưới một loại ứng lực khác.

Điều tiếp theo bạn sẽ thấy trên tờ dữ liệu là một số đặc điểm vốn có của chính sản phẩm, bao gồm những thông số như thời gian thao tác, thời gian đóng rắn, đặc tính độ nhớt, mô đun và độ giãn dài. Những đặc điểm này giúp thu hẹp lựa chọn của bạn và quyết định xem sản phẩm nào sẽ được lập mô hình để xem chúng hoạt động ra sao trong ứng dụng của bạn. Một lần nữa, đây là những đặc tính cơ bản của keo, vì vậy bạn có thể so sánh, ví dụ, các mức độ chuẩn bị bề mặt khác nhau với một loại keo nhất định. Điều này không đảm bảo hiệu suất trong thiết kế của bạn, vì vậy điều tiếp theo bạn cần làm là kiểm tra thực tế.   

Ngoài tờ dữ liệu, 3M cũng sẽ thực hiện thử nghiệm phép đo cụ thể miễn phí cho bạn. Nếu bạn có một loại nhựa hoặc sơn không phổ biến và cần biết loại keo nào là phù hợp nhất, cần chuẩn bị bề mặt ra sao hoặc cần bao nhiêu thời gian để đóng rắn, chúng tôi có thể giúp bạn tìm hiểu. Chúng tôi sẽ thực hiện thử nghiệm tiêu chuẩn hóa đó miễn phí để thu hẹp các lựa chọn keo mà bạn cần xem xét để thử nghiệm xác nhận của riêng mình.

Các bước tiếp theo

Truy cập 3M.com. Tìm các tư liệu giáo dục cũng như các dòng sản phẩm của chúng tôi.
Tải xuống tờ dữ liệu kỹ thuật của chúng tôi và xem xét chúng.
Liên hệ với chúng tôi. Gọi điện hoặc trò chuyện với chúng tôi hoặc sử dụng nút 'Hỏi chuyên gia 3M' để gửi biểu mẫu trình bày các khó khăn trong việc kết dính của bạn.

Độ nhớt là thông số mà bạn nhìn thấy trên các tờ dữ liệu, nhưng nó không thực sự đặc trưng cho keo – đó là lý do tại sao nó có thể gây nhầm lẫn. Những loại keo này không phải là phi-Newton trong hành vi của chúng, điều đó có nghĩa đơn giản là độ nhớt biểu kiến của chúng hoặc cách chúng chảy phụ thuộc vào ứng suất trượt mà bạn tác động lên chúng. Hãy nghĩ về việc đánh bông kem: bạn có thể khuấy nó dễ dàng, nhưng khi bạn cho một miếng lên bánh thì nó vẫn bị vón cục. Đó là một ví dụ về hành vi phi-Newton và đó là cách hành xử của tất cả các loại keo hai thành phần.

Bạn không thể chỉ nhìn vào thông số độ nhớt trên tờ dữ liệu và hiểu đầy đủ điều gì đang diễn ra, đó là lý do tại sao keo được đặc trưng bằng các thuật ngữ như không chảy hoặc tự san bằng. Keo không chảy là loại keo mà khi chỉ chịu tác dụng của lực liên quan đến hấp dẫn, nó có xu hướng không bị sụt, nhỏ giọt hoặc chảy – nó sẽ ở nguyên vị trí bạn đặt giống như cục kem đánh bông trên. Còn sản phẩm tự san bằng sẽ làm nhẵn và san đều để tạo thành một bề mặt phẳng đẹp, có thể hữu ích cho các ứng dụng như sơn phủ.

Điều này phát huy tác dụng rất nhiều khi phải bắn keo số lượng lớn, và bạn cần hiểu cả hai loại này hoạt động như thế nào. Thông thường, bạn cần một đường cong lưu biến để xem xét hành vi độ nhớt so với lực cắt. Một yếu tố khác cần lưu ý là tất cả những điều này phụ thuộc vào nhiệt độ. Một kiểu tương tự khác trong thực phẩm là mật ong: nó rất đặc khi để lạnh, nhưng nếu bạn cho vào lò vi sóng thì nó sẽ chảy tốt hơn rất nhiều. Điều giống vậy cũng áp dụng cho keo: bạn có thể quen với cách thức hành xử của keo vào mùa đông, nhưng sau đó mùa thay đổi và nhà máy sản xuất của bạn ấm hơn 20 độ, vì vậy keo có thể chảy nhiều hơn bạn mong đợi.

Yếu tố thứ ba ảnh hưởng đến độ nhớt biểu kiến hoặc độ chảy của keo là phản ứng. Với keo hai thành phần, khi hai thành phần gặp nhau trong vòi trộn, chúng bắt đầu phản ứng. Khi làm như vậy, chúng tạo gel và tạo độ nhớt nên cần nhiều lực hơn để khiến chúng chảy qua vòi trộn. Điều đó có thể trở thành một vấn đề thực sự, đặc biệt nếu bạn đang bắn số lượng nhỏ keo đóng rắn nhanh cho mỗi bộ phận.

Tất cả những khả năng đó phải được tính đến khi bạn lựa chọn xem loại keo nào sẽ phù hợp nhất cho ứng dụng và cách bạn sẽ bắn vật liệu đó.

Tóm lại, ba điều bạn muốn xem xét là độ nhớt so với lực cắt và điều đó có phù hợp với những gì bạn cần cho ứng dụng của mình không, bạn quan tâm đến nhiệt độ là bao nhiêu khi bắn sản phẩm, và tốc độ đóng rắn so với thể tích bắn là bao nhiêu cho mỗi bộ phận để đảm bảo keo không đóng rắn nhanh đến mức chất gel liên tục tích tụ trong vòi trộn.

Các bước tiếp theo

Truy cập 3M.com. Tìm các tư liệu giáo dục cũng như các dòng sản phẩm của chúng tôi.
Tải xuống tờ dữ liệu kỹ thuật của chúng tôi và xem xét chúng.
Liên hệ với chúng tôi. Gọi điện hoặc trò chuyện với chúng tôi hoặc sử dụng nút 'Hỏi chuyên gia 3M' để gửi biểu mẫu trình bày các khó khăn trong việc kết dính của bạn.