TERMOPLASTİKLERİN YAPIŞTIRMA TEKNİKLERİ Orhan BAYLAN SAKARYA ÜNİVERİSTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ METAL EĞİTİMİ

YÜZEY HAZIRLAMA İyi bir yapışma sadece bağ oluşturulacak yüzeylerin uygun şekilde hazırlanması ile elde edilebilir. Kötü veya düzgün hazırlanmamış yüzeyler daha zayıf bir bağla ve hatta başarısızlıkla sonuçlanabilir. Yüzey tamamen hazırlandıktan sonra bağ oluşturulmalıdır.

a)Kimyasal Dağlama Yüzey temiz değilse yapışmayı sağlayacak ıslanma enerjisi yeterli olmayacaktır bu durumda kimyasal bir dağlayıcı kullanmak faydalıdır. Kimyasal dağlama ile yüzeyin doğal yapısı değiştirilir ve reaksiyon oluşur, yüzey enerjisi yükseltilir ve yapıştırıcı yoluyla ıslanma mümkün olur. Yapıştırıcı sürülmeden önce kimyasal dağlayıcı yüzeyden uzaklaştırılmalıdır.

b) Alevle Yüzey Hazırlama Birçok plastik malzeme özellikle ployefin ler yüzey enerjilerini artırmak için alevle temizlenirler. Alev yüzeyde biraz oksidasyona neden olur ancak yüzey enerjisini artırır. Alevle temizleme çoğunlukla polyethylene ve polypropylene i yapıştırmada kullanılır.

c) Corona (Elektrik Kıvılcımı) İşlemi Islanabilirliği sağlamak için plastik yüzeylerin oksidasyonunu gidermede yapıştırılacak yüzeylerden corona olarak adlandırılan elektrik kıvılcımı geçirilir. Corona işlemi genellikle alev işleminden daha agresif dir. Corona işleminden sonra yüzey oksitlerden temizlenir ve aşınır.

d) Plazma İşlemi Plazma yüzeyi temizlemek için kullanılabilir. Yüzey üzerinde birikebilen gaz fazında oluşan reaksiyonla kullanılabilir. Plastiklerin yüzey değişiklikleri için elverişlidir ancak ekipmanın pahalı olması ve işlemin vakum ortamında gerçekleştirilmesi geniş çapta kullanımını sınırlamaktadır. Maksimum bağ performansı için, kimyasal,termal,elektriksel veya plasma ön işlemi uygulanmalıdır. Solvent macunu sürülecekse, kimyasal dağlamaya gerek yoktur. O zaman temizleme, yağı giderme ve aşındırma orta-iri taneli zımpara kağıdı ile yapılabilir.

YAPISAL YAPIŞTIRICI TÜRLERİ 1-EPOXY YAPIŞTIRICILAR Epoxy yapıştırıcılar termoset (sıcakta sertleşen) reçinelerdir. İki bileşenli reçine/sertleştirici sistemler karıştırma sonrası ( sertleşme ısıtmayla oldukça hızlandırılabilir) sertleşir. Tek bileşenli epoxylerde bu iki bileşen karıştırılır ve sertleştirmek için sadece ısıtılır. İki bileşenli epoxy yapıştırıcılarla amorf yapıdaki termoplastiklerde bağ oluşturma gerilmeli çatlamaya neden olabilir. Diğer yapıştırıcılarla karşılaştırıldığında, epoxy ler mükemmel sürünme özellikli ve yüksek kesme (makaslama) dayanımlı birleştirmeler verir. Soyulma ve darbe dayanımı nispeten düşüktür ancak sertleştirici olarak adlandırılan yapıştırıcıların kullanımıyla iyileştirilebilir. Çalışma sıcaklıkları iki bileşneli yapıştırıcılarda -50 ile +80oC arasıdır. Tek bilşeşenlilerde ise -50 ile +120oC arasıdır. Kullanılma Şekli İki bileşenin karıştırılmasında ve ölçümünde dikkatlı olmak gerekir. Karışım bağ oluşturulacak yüzeylerden birine sürülür. Parçalar yeterli dayanıma ulaşıncaya kadar mengene vb. yardımıyla sıkıştırılır ve sonra hemen birleştirme tamamlanarak montaj yapılır. Serleşme zamanı genellikle uzundur ancak ısıtma yaparak bu süre kısaltılabilir. Tedbirler Epoxy reçineler yutulmadığı sürece nispeten tehlikesizdir. Cilt ile temasından sakınılmalıdır.

2-POLYURETHANE YAPIŞTIRICILAR Bunlar genellikle iki bileşenli yapıştırıcılardır bir tanesi isocyanate esaslıdır. Düşük vizkoziteli polyurethane yapıştırıcılar kullanılışlıdır ancak sağlık tehlikesi vardır.bu nedenle daha yüksek vizkoziteli türler kullanılmalıdır. Oda sıcaklığında karıştırıldıktan sonra her iki bileşen oldukça hızlı bir şekilde reaksiyona girerler ve bir polimer oluşur. Bu yapıştırıcılar güçlü,esnek bağlar verirler ve yaygın bir şekilde kullanılırlar. Yüksek darbe dayanımı ve ayrılma kuvvetlerine karşı mükemmel bir direnç gösterirler. Ancak yüksek vizkoziteleri ve sertleşme hızı sınırlıdır. Sıcak ve ıslak ortamlarda kullanılmamalıdır. Çalışma sıcaklığı -50 ile +80oC arasıdır. Kullanılma şekli Çalışma ortamının isocyanete reçine ile kolayca reaksiyona girebilecek atmosferik nemden dolayı mümkün olduğunca kuru olması gerekir Tedbirler İsocyanate nin fiziksel etkinliği nedeniyle çok hijyenik ortam gereklidir.

3-SOLVENT KÖKENLİ KAUÇUK YAPIŞTIRICILAR (TEMAS YAPIŞTIRICILAR) Bunlar doğal ve sentetik kauçuk temellidirler. Çözücünün absorbsiyonu ve/veya buharlaşması yoluyla oda sıcaklığında sertleşirler.Bu yapıştırıcıların kullanımı kolaydır. Bu yapıştırıcılarla amorf termoplastiklerin (PC,PPSU,PEL,PSU) bağlanması gerilmeli çatlamaya neden olabilir. Bu yapıştırıcıların esnekliğin gerekli olduğu yerlerde kullanımı çok yaygındır, yükleme hafiftir ve çalışma ortamı çok önemli değildir. Yüksek vizkozitesi ve incecik hali ince işlerde kullanımını zorlaştırır. Çalışma sıcaklığı Çalışma sıcaklığı -30 ile +80oC arasıdır. Kullanılma şekli Yapıştırıcı sürüldükten sonra bir “açık zaman“ birleşimi kapatmadan önce solventin (çözücünün) uzaklaşması için gereklidir. Parçalar bir anda kapatılacağı için dizaynın tam yapılması gerekir birleştirdikten sonra tekrar son düzeltme yapılamaz. İlk temas sonrası parçaları bir arada yeterli düzeyde bastırmak gereklidir. Tedbirler Buharlaşma/vulkanizasyon(kükürtle sertleştirme) esnasında buharlar ve gazların ortaya çıkması ve solventlerin fizyolojik aktivitesinin farkında olunmalıdır. İyi bir havalandırma gereklidir. Yapıştırıcının ciltle veya gözle temasından sakınılmaldır.

4-CYANOACRYLATE YAPIŞTIRICILAR Cyanoacrylate yapıştırıcılar acrylic monemerli nispeten düşük vizkozlu akışkandır. Yüzeyle temas ettiğinde çok hızlı bir şekilde katılaşırlar. Kapatılacak yüzeylerin arasına sürüldüğünde 2-3 saniye içinde güçlü bir bağlantı verecek şekilde serleşecektir. Tam dayanıma 5-24 saat sonra ulaşılır. Hızlı sertleşmesinden dolayı cyanoacrylate yapıştırıcılar sadece nispeten küçük yüzeylerin birleştirilmesinde kullanılabilmektedir. Yüksek kesme dayanımı gösteren bağlar üretirler ancak çoğunlukla sıyırarak ayırmaya çalışan kuvvetlere ve ani yüklemelere karşı güçlü değildirler. Bu yapıştırıcılarla amorf termoplastiklerin (PC,PPSU,PEL,PSU) bağlanması gerilmeli çatlamaya neden olabilir. Çalışma sıcaklığı -50 ile +100oC arasıdır. Kullanılma şekli Normalde yapıştırıcı bağ oluşturulacak yüzeylerden bir tanesine ince bir tabaka oluşturacak şekilde şişeden doğrudan sürülür. İki parça sonra hemen birleştirilir ve preslenerek bir arada tutulur. Saniyeler içinde yeterli dayanıma ulaşılır ancak bağlantıya yük uygulamadan önce 24 saat beklenilmesi tavsiye edilmektedir. Ortamdaki nemin % miktarının çok düşük veya yüksek olması , ya da yüzeye sürülen yapıştırıcı tabakasının çok ince olması tamamen sertleşmeyi engeller veya bağın zayıf olmasına neden olur. Aynı durumlar yüzeydeki asit kalıntıları uzaklaştırılmazsa da oluşur. Yağı gidermek için isopropyl alkol kullanılabilir. Tedbirler Cyanoacrylate yapıştırıcılar ciltle çok kolay ve hızlı bir şekilde bağ yapar, gerçek bir tehlike sunar. Farklı cyanoacrylate yapıştırıcılar burunu ve gözü tahriş edecek şekilde buhar çıkartırlar.

5-SICAK ERİYEN YAPIŞTIRICILAR (HOT MELT ) Sıcak eriyenler ilk bilinen yapıştırıcının, erimiş parafin, geliştirilmiş halidir. Değişik biçimlerde: bantlar, filmler,çubuklar,tozlar,küçük topaklar ve sıvı halde kullanılabilirler. Birçok sentetik termoplastik polimerler sıcak eriyen yapıştırıcı olarak kullanılabilmektedir. Bu yapıştırıcılar ısıtılarak eritilir ve soğutularak katılaştırılırlar. Çabukça sertleştirilirler fakat yüksek yüklere karşı güçlü değildir ve genellikle zayıf sıcaklık direnci gösterirler. Çalışma sıcaklığı -20 ile +60oC arasıdır. Kullanılma şekli Çoğunlukla yapıştırıcı kartuş biçimindedir ve elektrikle ısınan tabanca yoluyla yüzeye uygulanır. Bu sıcak eritme uygulaması için kolay, hızlı ve ekonomik bir yöntemdir. Tedbirler Eriyen yapıştırıcının yüksek sıcaklığı ciddi yanmalara neden olabilecek önemli bir problemdir. Kullanılan yapıştırıcının tipine ve uygulama şekline göre eldiven giyme, gözlük takma ve iyi havalandırma gibi.değişik tedbirler alınabilir.

6-ANAEROBİC YAPIŞTIRICILAR Bu tek bileşenli yapıştırıcılar acrylic polyster reçine esaslıdır, havanın bulunmaması ve metalin varlığı sertleşme için yeterlidir. Birleştirilecek parçalardan bir tanesinin metal olması yeterlidir. Normalde bağlantılar bir araya getirme sonrası 10-30 dakika arasında tutulur 6-24 saat sonra tam dayanım elde edilir. Çalışma sıcaklığı -50oC ile +150oC arasındadır.

7- METHACRYLATE YAPIŞTIRICILAR Geniş sıcaklık aralığında şoka,gerilmelere ve darbelere maksimum dirençli yüksek çekme,kesme ve sıyrılıp ayrılma dayanımlarını çok iyi bir şekilde dengelemek için methacrylate yapıştırıcılar kullanılmaktadır. Methacrylate yapıştırıcılar plastikler,metaller ve kompozitler birleştirilirken yüzey hazırlamaksızın kullanılabilmektedir. Suya dirençlidirler ve sağlam bir bağ oluştururlar.

8-PLEXUS (ÖRGÜ-AĞ) YAPIŞTIRICILAR Plexus yapıştırıcılar geniş aralıktaki koşullarda çalışabilecek şekilde geliştirilen iki bileşenli methacrylate yapıştırıcılardır. Sertleşmeyi,bağlanmayı,yapışmayı ve tokluk mekanizmasını artırılarak elde edilmiştir. Plexus methacrylate yapıştırıcılar darbe düzenleyici ve polimerlerin kombinasyonundan elde edilmiştir. Etkileyici bir şekilde uzamayla ( 23oC de %100 den fazla) yüksek çekme dayanımı Plexus yapıştırıcıları Polyurethane ve epoxy lerle yarışır hale getirmiştir. Plexus methacrylate yapıştırıcılar mükemmel kırılma ve darbe direnci veren yüksek performanslı bir sistemde dayanımı ve uzamayı bir arada toplar. Kırılma direnci birleştirilen malzeme titreşime,şoka ve darbeye maruz kaldığında önemli bir faktördür.

BAĞ OLUŞTURARAK YAPIŞTIRMANIN AVANTAJ VE DEZAVANTAJLARI Bağ bağlanan bölge üzerindeki gerilmeleri üniform dağıtacak şekilde süreklidir Bağlantının dayanımı diğer birleştirme teknikleri ile karşılaştırıldığında oldukça düşüktür. Çoğu yapışma iyi mekaniksel absorbe etme özelliği gösterirler (ses ve titreşim) Yapışkanlar ayrılma ve yarılma gerilmeleri altında kötü performans gösterir Bir çok durumda birleştirmeler oldukça düşük sıcaklıklarda yapılabilir Belli kimyasallar yapışkanları etkileyebilir. Farklı malzemeler birleştirilebilir Bu birleştirme metodu değişken yüke maruz birleştirmeler için uygun değildir. Yapıştırıcı bağ tüm konstrüksiyonun ağırlığını düşürür Sağlığı tehlikeye sokacak solventler ve diğer kimyasallardan korunmak için ön tedbirler almak gerekir. Diğer birleştirme yöntemleri ile karşılaştırıldığında, yapıştırıcı bağ daha basit bir metottur.

BAĞLANTI TASARIMI

1-BİRLEŞTİRME TÜRLERİ 1-BİNDİRME/ÜST ÜSTE BİNDİRME

2-GEÇME-ÇENTİK BİNDİRME

3-ÇİFT TARAFLI BİNDİRME

4-KÜT BİRLEŞTİRME

5-AÇILI KÜT (SCARF) BİRLEŞTİRME

6-STRAP (BAĞLAMA) BİRLEŞTİRME

7-SİLİNDİRİKSEL BİRLEŞTİRME

8-BİSKÜVİ KAPAĞI ŞEKLİNDE BİRLEŞTİRME

9-MENTEŞELİ GEÇME ŞEKLİNDE BİRLEŞTİRME

10-KADEMELİ BİNDİRME BİRLEŞTİRME

11-FLANŞ ŞEKLİNDE BİRLEŞTİRME

2-GERİLME TÜRLERİ A-ÇEKME GERİLMESİ

B-BASMA GERİLMESİ

C-KESME (MAKASLAMA) GERİLMESİ

D-YARILMA GERİLMESİ

E-SIYIRIP AYIRMA GERİLMESİ

BİRLEŞTİRMELERİN DOĞRU DİZAYNI

BAZI TERMOPLASTİK TÜRLERİ VE BAĞ OLUŞTURMA TEKNİKLERİ Termoplastikler geçiş sıcaklıklarının üzerine ısıtıldıklarında yumuşarlar ve tekrar işlenip şekillendirilebilirler. ACETAL (POM) Polyoxymethylene. Dayanıklı,tok,kimyasal direnci olan tipik plastik olarak musluk valflerinde,oyuncaklarda, otomotiv donanımında aşınma ve mekaniksel gerilmelere maruz yerlerde kullanılır. Birleştirme teknikleri = kimyasal tepkisizliği nedeniyle acetal malzemelerde doğru yapıştırıcıyı elde etmek çok zordur. Bağ dayanımı aşınmayla veya alevle artırılabilir. ACRYLİC Polymethyl Methacrylate (PMMA). Acrylic plastikler hafiftir, sağlamdır, saydam malzemelerdir. Kolaylıkla imal edilirler ve tipik olarak pencerelerde,tabelalarda, elektrik techizatlarında, dekoratif mobilyacılıkta ve paketlemede kullanılır. Birleştirme teknikleri = birçok yapıştırıcı türü ile kolaylıkla yapıştırılabilir. CELLULOSİCS (CAL, CAB, CAP) – Selülozlar oyuncaklarda,aletlerde, paketleme ve ev döşemesinde kullanılırlar. Birleştirme teknikleri = Selülozik termoplastikler yüzeyde birazcık asit kalıntısı bırakırlar. Bu bicarbonate veya ammonia gibi zayıf çözeltilerle giderilebilir. Aşındırma yapılarak yapışma kabiliyeti artırılabilir.

FLUOROPLASTICS Polytetrafluoroethylene (PTFE) Fluorinated ethylene propylene (FEP) Perfluoroalkoxy resin (PFA) Polychlorotrifluoroethylene (PCTFE) Ethylene chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE) Ethylene tetrefluoroethylene copolymer (ETFE) Polyvinylidene fluoride (PVDF) Birleştirme teknikleri = Fluoroplastic lerin çoğu yüzeyin ıslanmasına engel olan düşük polariteleri nedeniyle kimyasal bağa ve yapıştırmaya çok direnç gösterirler. NYLON Polamide malzemeler ortam sıcaklığında yüksek dayanım, düşük sıcaklıklarda tokluk, aşınma ve iyi kimyasal direnç gösterirler. Birleştirme teknikleri = Solventle silip kurutarak veya biraz aşındırarak bağ yapma özellikleri artırılır.

POLYAMIDEIMIDES (PAIS) Yoğunlaştırma yoluyla elde edilen yüksek sıcaklıklara dayanıklı mühendislik malzemesidir. Bu malzemeler 260oC ye kadar mekaniksel özelliklerini korurlar,iyi boyutsal karalılık gösterirler ve iyi sürünme,darbe ve kimyasal direnç gösterirler. Uzay araçlarında, taşımacılıkta,kimyasal işlemlerde ve elektrik endüstrisinde kullanılır. Birleştirme teknikleri = Aşındırma iyi yapısal bir bağ elde etmek için gereklidir. POLYCARBONATE (PC) Polycarbonate malzemeler mükemmel tokluk sunarlar. Otomotivde,elektronikte, iş makinelerinde,ışıklandırmada ve bazı aletlerde kullanılır. Birleştirme teknikleri = genellikle yapıştırma yoluyla birleştirilebilirler. Yüzey hassasiyeti nedeniyle solvent içeren ürünler gerilmeli çatlamaya neden olabilir. POLYSTER TERMOPLASTİK Polybutylene terephthalate (PBT), Polyethylene terephthalate (PET) ve karışımları yüksek sıcaklıktaki dayanımları, çoğu kimyasala,radyasyona ve yanmaya dirençli olmaları nedeniyle seramikler,metaller, kompozitler ve diğer plastiklerin yerini alabilir. Bu malzemeler elektriksel parçalar, elektronik aygıtlar ve kimyasal işlem ekipmanı olarak aynı zamanda uzayaracında,taşımacılıkta, alet ve güvenlik endüstrilerinde kullanılmaktadır. Birleştirme teknikleri = Bu termoplastikler ve karışımları minimum yüzey hazırlığı ile kolayca birleştirilebilirler.

POLYETHYLENE (PE) PE’ler iyi kimyasal özellikleri,tokluğu,esnekliği, iyi koruma özellikleri ve düşük fiyatıyla öne çıkmaktadır. Tipik kulanım alanları; paketleme, ev eşyaları, tel ve kablo kaplamaları olarak sayılabilir. Birleştirme teknikleri = Kutupsuzluğu nedeniyle bu plastikler alev,plazma veya kimyasal dağlama yapılarak yapıştırılmalıdır. POLYPROPYLENE (PP) PP düşük fiyatı, iyi ısı ve kimyasal direnci ile iyi mekaniksel dayanımları ile karakterize edilirler. Tipik kullanım alanlar; ev eşyaları, paketleme, medikal kullanımdan sonra atılan elemanlarda ve taşımacılık olarak sayılabilir. Birleştirme teknikleri = İyi yapıştırma elde etmek için ön yüzey hazırlığı gereklidir. POLYVINYL CHLORIDE (PVC) PVC bütün plastikler içinde en çok kullanılma alanına sahip olandır. Basınçlı boru, yiyecek paketlemede, cerrahi eldivenlerde, ev kaplamada vb. kullanılır. Birleştirme teknikleri = PVC az veya hiç yüzey hazırlığı yapmadan birleştirilebilir.

Orhan BAYLAN KAYNAKLAR 1-Quadrant Engineering Plastic Products , Adhesive Bonding Instructions, www.quadrantepp.com 2-Guide to bonding, www.itwplexus.co.uk Orhan BAYLAN