Yapıştırıcılara Giriş
Yapıştırıcılara Giriş
Yapıştırıcılar, iki veya daha fazla malzemenin veya yüzeyin arasına uygulandığında bunları bir arada tutmak, sabitlemek veya bağlamak için kullanılabilen herhangi bir maddeyi ifade eden genel bir terimdir. Yapıştırıcı tarafından yüzeyler arasında oluşturulan bağlantının dayanıklılığı (yani bağlanma kuvveti) büyük ölçüde yapıştırıcının özelliklerine, özellikle de adezyon ve kohezyonuna bağlıdır. Bu özellikler, yapıştırıcıların başarısını ortaya çıkaran birincil mekanizmalardır; bu nedenle, mevcut her yapıştırıcı için her iki özelliğin de başarısızlık noktasının hesaplanması, teknik gereklilikler ve spesifikasyonlar göz önüne alındığında bir uygulamada kullanılmak üzere en uygun yapıştırıcının belirlenmesine yardımcı olur.
Yapıştırıcılar, çeşitli konut, ticari ve endüstriyel uygulamalarda kalıcı, yarı kalıcı ve geçici bağlantı amaçları için endüstri genelinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Mevcut çok çeşitli yapıştırıcıların sınıflandırılabileceği ve kategorize edilebileceği bazı özellikler arasında yük taşıma kapasitesi, kimyasal bileşim, reaktivite veya inertlik ve oluşturacağı yapı bulunur. Bu yapıştırıcıların her biri farklı özellikler sergiler ve farklı avantajlar sunar, ancak adezif ve kohezif kuvvetlerde olduğu gibi, belirli bir özelliğin veya özelliğin (ve ilgili yapıştırıcının) uygunluğu uygulamaya bağlıdır.
Bu makalede yapıştırıcılar, mevcut çeşitli sınıflandırmaları ve kategorileri, ilgili özellikleri, avantajları ve dezavantajları bakımından ele alınmaktadır. Ek olarak, kullanılan yaygın türlerin bazılarını ve bir uygulama için yapıştırıcı seçerken tercih parametrelerini ana hatlarıyla belirtir.
Yaygın Yapıştırıcı Türleri
Yukarıda özetlenen özelliklere dayanarak, birkaç farklı türde yapıştırıcı mevcuttur. Endüstride kullanılan ve sıklıkla karşılaşılan yaygın yapıştırıcı türlerinden bazıları şunlardır:
• Anaerobik yapıştırıcılar: Anaerobik yapıştırıcılar, havasız ortamda ve metal yüzeylerin varlığı ile sertleşen akrilik esaslı yapıştırıcılardır. Uygulandıkları yüzeyler arasında mekanik kitleme yaparak sürtünmeyi arttırırlar. Bu tip yapıştırıcı tipik olarak düşük viskoziteye sahiptir, sıvı ve macun formlarında mevcuttur ve sıkı geçen yapısal parçaları sabitlemek, dişli ve contalama yüzeylerini sızdırmaz hale getirmek için uygundur. Titreşim ve dinamik yükler altında istem dışı sökülmeleri önler ve plansız duruşların önüne geçerek işletmelerde maliyet avantajı sağlarlar.
• Siyanoakrilat yapıştırıcılar: "Hızlı yapıştırıcılar" olarak da adlandırılan siyanoakrilat yapıştırıcılar, genellikle yüzeylerdeki nem ve bazı türleri için UV ışık varlığında sertleşen yapıştırıcılardır. Tek veya iki bileşenli olabilirler. Bu tip yapıştırıcı, düşük viskoziteden yüksek viskoziteye değişen çeşitli formülasyonlarda mevcuttur ve gözenekli ve gözeneksiz yüzeyler için uygundur. Kimyasal yapıştırma yaparlar, ancak boşluk doldurma kabiliyetleri zayıftır. Hızlı kuruma özelliklerinden dolayı küçük parçaların yapıştırılması için idealdir.
• Epoksi yapıştırıcılar: Epoksiler tipik olarak tek bileşenli (medikal) ve iki bileşenli (endüstriyel) sistemler olarak mevcuttur. Bu tip yapıştırıcılar, yüksek kesme ve soyulma mukavemeti gösterir (aşırı sıcaklıklarda ve ortamlarda bile) ve farklı yüzeylerde dolgu ve yapıştırma için uygundur. Dolgulu ve dolgusuz türleri mevcuttur.
• Sıcak tutkal: Sıcak tutkal, tipik olarak termoplastik bileşiklerden türetilen bir tür sıcakta eriyen yapıştırıcıdır. Bu tip yapıştırıcı, yüksek seviyede yapışkanlık gösterir ve hem gözenekli hem de gözenekli olmayan yüzeylerde kullanım için uygundur. Genel olarak, sıcak tutkal soğutularak katılaşır, ancak bazı varyantlar nem veya UV ışığının varlığıyla iyileştirilebilir.
• Beyaz tutkal: Beyaz tutkal, geleneksel olarak sanat ve zanaat amaçlı kullanılan yaygın bir polivinil asetat (PVA) yapıştırıcısıdır. Uygulama sırasında temas ve basınç gerektirir ve kumaş, karton, kağıt, ahşap ve diğer gözenekli yüzeyler için uygundur.
Yapıştırıcılar ve Sızdırmazlık Mastikleri
Yapıştırıcılar benzer malzemelerden oluşur, benzer mekanizmalar kullanır, benzer özellikler sergiler ve sızdırmazlık malzemeleri ile aynı uygulamaların bazılarında kullanılır. Bu nedenle, yapıştırıcılar hakkındaki bir tartışmada, her zaman sızdırmazlık malzemeleri konusu gündeme gelir.
Daha önce belirtildiği gibi, yapıştırıcılar, iki veya daha fazla yüzeyi bir arada tutmak, bağlamak veya yapıştırmak için adezyon ve kohezyon bağlantısı yoluyla kullanılabilen maddelerdir. Öte yandan, sızdırmazlık malzemeleri, yüzey bağlantısı yoluyla, iki veya daha fazla yüzey arasındaki boşluğu doldurmak ve sıvılar, toz, gürültü vb. ye karşı sızdırmazlık ve bariyer amaçlı kullanılabilen maddelerdir; mastik grupları da yüzeylere yapışma kabiliyetleri ile tutunur. Genellikle uygulama ve işleme gereksinimleri ve beklenen performans türü her iki grup arasında tercih yaparken dikkate alınması gereken parametrelerdir.
Endüstriyel standartlar tipik olarak yapıştırıcıları ve sızdırmazlık maddelerini iki farklı ve ayrı madde olarak sınıflandırır. Bu tanımlama, büyük ölçüde farklı birincil işlevlerinden kaynaklanmaktadır. Yapıştırıcıların birincil işlevi iki veya daha fazla yüzeyi birbirine bağlamak iken, sızdırmazlık malzemeleri öncelikle bir boşluğu doldurmak ve iki veya daha fazla yüzey arasında bir bariyer oluşturmak için kullanılır.
Tipik olarak yapıştırıcılar, hem yapıştırma hem de sızdırmazlık işlevlerini yerine getirebilse de, genel olarak, birincil işlevleri mutlaka boşlukları doldurmak veya yüzeyler arasında bariyerler oluşturmak değildir. Yapıştırıcıların aksine çoğu sızdırmazlık maddesi daha zayıf bağlantı sergiler ve yapıştırma veya bağlantı amaçları için uygun değildir.
Yapıştırıcıların Temel Mekanizmaları
Daha önce belirtildiği gibi, adezyon ve kohezyon, yapıştırıcıların altında yatan birincil mekanizmalardır. Tip ve tasarımdan bağımsız olarak, tüm yapıştırıcılar, yüzey ve yapıştırıcı arasındaki etkileşimleri tanımlayan bu aynı temel özelliklere göre çalışır; yapıştırıcının bileşenleri; ve yüzeyin bileşenleri.
Adezyon
Yapışma, iki yüzeyi bir arada tutan çekim kuvvetlerinin bir ölçüsüdür. Bir yapıştırıcı tarafından gösterilen yapışma seviyesi hesaplanırken, yapıştırıcı ile yüzey arasında oluşturulan bağlantının mukavemeti (adezyon) ve yapıştırıcının iç bağları arasındaki kuvvetlerin ölçüsü (kohezyon) birlikte değerlendirilmelidir.
Bu özelliği tanımlamak ve açıklamak için birkaç teori geliştirilmiştir. En yaygın yapışma teorilerinden bazıları şunlardır:
• Adsorpsiyon: Adsorpsiyon teorisi, adezyonun iki maddenin yüzeyleri arasındaki moleküller arası temastan kaynaklandığını belirtir - yani, yapıştırıcı ve yüzey arasındaki temastan kaynaklanan çekici kuvvetler - örneğin, kimyasal bağlar, van der Waals kuvvetleri, vb. - iki yüzeyi bir arada tutar.
• Mekanik kenetleme: Mekanik kenetlenme teorisi, yapışmanın, yapışkanın her iki alt tabakanın yüzeylerinin boşlukları ve çıkıntılarının içine ve etrafına akışından kaynaklandığını belirtir. Yapıştırıcı, sertleştikten sonra mekanik olarak iki alt tabakayı bir arada tutar.
• Ara düfizyon: Ara difüzyon teorisi yapışmayı, yapıştırıcının ve yüzey moleküllerinin birbirlerine nüfuz etmesinden kaynaklandığını belirtir. Bazı durumlarda, yapıştırıcı moleküllerinin yüzey ile teması kimyasal bir reaksiyona (ör. Erime) neden olabilir. Moleküllerin difüzyonu ve ardından yapıştırıcının sertleşmesi, yapıştırıcı ve iki yüzeyi etkili bir şekilde birbirine bağlayan bir bağ oluşumuna yol açar.
• Elektrostatik çekim: Elektrostatik çekim teorisi, yapışmanın, farklı elektrostatik kuvvet yapıları verilen yapıştırıcı ve yüzey arasındaki temas noktasında (yani arayüz) elektrostatik kuvvetlerin gelişmesinden kaynaklandığını belirtir. Bu çekici kuvvetler, yapıştırıcı ve yüzey arasında ve sonuç olarak iki yüzey arasında bir bağlantı oluşturur – oluşan bağlantı geçici olsa da ayrılmaya direnir.
Kohezyon
Kohezyon, yapıştırıcı moleküllerini bir arada tutan iç çekim kuvvetlerinin bir ölçüsüdür. Bu değer, yapıştırıcının bileşenleri veya yüzeyin bileşenleri arasındaki bağların kuvvetini ifade edebilir. Bir yapıştırıcının kohezif özelliklerini etkileyebilecek faktörlerden bazıları, yapıştırıcının bileşenlerinin atomları arasındaki kimyasal ve moleküller arası bağlar ve moleküllerin çapraz bağlanmasıdır (kısa zincirden uzun zincire).
Yapıştırıcı ve Yapıştırıcı Hata Modları
Çoğu durumda, bir yapıştırıcının başarısızlığı, adezif veya kohezif özellikleri açısından yapıştırıcının kendisiyle ilgili bir soruna atfedilebilir. Bununla birlikte, yapışan kısımdaki kohezyon hatası da bir yapıştırıcı bağın başarısız olmasına neden olabilir.
• Yapıştırıcı ile yapıştırılan yüzey arasında yeterli bir bağ kurulamaması sonucu yapıştırıcı hatası oluşur. Örneğin, bir yapıştırıcı ile yapıştırılmış ve daha sonra çekilerek ayrılmış iki yüzey verildiğinde, yapıştırıcı bir yüzere tam olarak yapışmış, ancak diğer yüzey üzerinde tutunamamışsa, bu bir yapıştırma hatası olarak değerlendirilecektir. Ancak burada incelenmesi gereken yapıştırıcının kendisi değil, yapışmanın gerçekleşmediği yüzeyin kendisidir. Yüzey polyolefin, PTFE, silikon vb. yapışmaz yüzeylerden birini içerebilir. Tek başına yapıştırılması söz konusu olmayan yüzeylerde, yardımcı kimyasal ürünler yardımıyla standart yapıştırıcılardan çözüm alınabilir.
• Yapıştırıcının yüzeye tutunma bağ kuvveti (adezyon), yapıştırıcı içindeki atomlar ve molekülleri arasındaki bağlardan daha güçlü olduğunda kohezif kopma meydana gelir. Örneğin, yapıştırılmış iki yüzeyin ayrıldığı bir önceki duruma dönersek, yapıştırıcının bir kısmı her iki parçanın da yüzeyinde kalırsa, bu, yapıştırıcının kohezyon hatası olarak değerlendirilecektir. Bu durumda yapıştırma işinden istenen mukavemet ve yapıştırılmış parçanın çalışma şekilleri ve maruz kaldığı yükler yeniden gözden geçirilerek alternatif bir ürün belirlenebilir.
• Yapıştırıcının molekülleri arasındaki adezif ve kohezif bağları, yapıştırdığı yüzeylerin atomları ve molekülleri arasındaki bağları aştığında yapıştırılan yüzeyde kohezif kopma meydana gelir. Yapıştırılan yüzeyin kohezif başarısızlığı olarak adlandırılan bu durum, tipik olarak yüzeyler arasında oluşturulan bağlantı noktasında meydana gelir ve yüzeyin kendisi yapısal yorgunluğa yenik düşerken sağlam kalan yapıştırıcı kendini gösterir - yani, yüzeyin kendi içinden bir miktar yırtılma veya kırılma yaşanır.
Yukarıda bahsedilen ve aşağıda Şekil 1'de gösterilen üç koşul, yapıştırıcı bağın kopma modlarının üç ana tipini temsil eder. Bu üç bozulma modundan, yüzeyin kohezif başarısızlığı, tipik olarak, belirli bir yapısal bütünlüğe sahip yüzey için yapışkanın doğru seçimini ve uygulamasını gösterdiğinden en ideal olanıdır.
Resim 1 – Yapıştırıcı Hata Modları
- https://www.britannica.com/technology/adhesive
- http://www.newworldencyclopedia.org/entry/Adhesive
- https://science.jrank.org/pages/91/Adhesive.html
- https://www.adhesives.org/adhesives-sealants/science-of-adhesion/design-of-adhesives-bonds/types-of-adhesives
- https://www.adhesives.org/adhesives-sealants/adhesive-selection/types-of-glue-glue-tips
- https://www.gvsu.edu/arttech/glue-and-adhesives-12.htm
- https://d-lab.mit.edu/sites/default/files/inline-files/D-Lab_Learn-It_Adhesives_Jul13.pdf
- https://polymerinnovationblog.com/wp-content/uploads/2015/02/handbook-of-adhesive-technology.pdf
Raziye Gündeş – WINKEL A.Ş. Teknik Müdürü