"气泡"问题与"胶水的流平性"
在复合材料的加工过程中,"白点"、"气泡"、"透明度差"是常见的产品外观质量问题。在多数情况下,天富集团 复合材料的加工者会将上述问题的原因归结为"胶水的流平性差"!
此"胶水"非彼"胶水"
复合材料的加工者会基于"胶水的流平性差"这一判断或者将库中尚未启封、使用的原桶胶水退回给供应商,或者向供应商提出投诉或索赔。
需要注意的是:被认为存在"胶水流平性差"的胶水是经过客户调配/稀释的、粘度为某一特定数值的"胶水工作液",被退回的是尚未启封的原桶胶水。这两种"胶水"是完全不同的概念和东西!
"胶水流平性"的评价指标
评价"胶水的流平性"这一特性的技术指标应是粘度和表面润湿张力。或者说"胶水的流平性"是"胶水的流动性"和"胶水的润湿性"的组合。
在常温条件下,天富平台导航 乙酸乙酯的表面润湿张力约为26mN/m。
在复合材料加工领域所使用的溶剂型聚氨酯粘合剂(俗称胶水)的原桶浓度(固含量)一般是在50%至80%之间。在实施复合加工前,上述胶水都需要被稀释到20%到45%左右的"工作浓度"。
市售的胶水如果未经稀释,都难以用常规的察恩3#杯或涂-4杯测量出以秒为单位的粘度值,而必须用旋转粘度计去测量以厘泊为单位的粘度值。这两个粘度单位是不能直接进行换算的。
不管是50%还是80%原桶浓度的粘合剂,只要掺入足够数量的乙酸乙酯稀释剂,都可以配成,例如以察恩3#杯进行测量时,粘度为11秒至20秒的"工作液"。
由于在稀释后的胶水工作液中的主体成份是乙酸乙酯,所以稀释后的胶水工作液的表面润湿张力会更接近于乙酸乙酯自身的表面润湿张力。
因此,只要所使用的复合基材的表面润湿张力符合复合加工的基本要求,"胶水的润湿性"都会是比较好的!
"胶水的流动性"的评价指标是粘度,在复合加工领域,所谓的粘度(即工作粘度)是指使用特定型号的粘度杯所测得的以秒为单位的、胶水工作液从粘度杯中流空时所经历的时间。可以认为,用不同牌号的原桶胶水配得的胶水工作液只要是具有相同的"工作粘度",其"工作液"就具有相同的"胶水流动性"!
在其他条件不变的情况下,用同一款胶水所配得的"工作液"的"工作粘度"越低,则其"胶水流动性"就越好!
更具体地说,对于几种不同牌号的粘合剂,如果其稀释后的工作液的粘度值都是例如15秒(察恩3#杯),那么,这几种牌号的胶水所配制成的胶水的工作液就具有相同"胶水流平性"。
"胶水的流平性"是胶水工作液的一种特性
某些醇溶胶在刚开桶的状态下,其胶体不是粘稠的流体,而是"果冻"状弹性体,不具有流动性,需要用适量的有机溶剂将其溶解、稀释成所需浓度和粘度的"胶水"。
显而易见,"胶水的流平性"是对已配成特定"工作浓度"的"工作液(胶水)"的一种评价,而不是对未经稀释的原桶胶水的评价。
因此,将"胶水流平性差"这一不良特性归结为某一个牌号的原桶胶水的共有特性的说法是不正确的!
影响"胶水的流平性"的因素
然而,对于已经经过稀释的胶水工作液而言,其"胶水流平性"确实存在着差异!
前面已经提到:评价胶水工作液的流平性的指标主要是表面润湿张力和工作粘度两项指标。其中的表面润湿张力的指标在常规的工作浓度范围内不会有大的变化,因此,所谓"胶水流平性差"的实质是:在应用过程中,胶水的粘度由于某些因素的影响而异常地升高,从而导致其流平性变差了!
在胶水的应用过程中,哪些因素会导致胶水(工作液)的粘度发生变化呢?
可导致胶水粘度发生变化的有两大因素,一是胶水的温度,二是胶水的浓度。
在常规情况下,流体的粘度随温度的上升而降低。
在不同粘合剂企业所提供的使用说明书上,通常会标示出在20℃或25℃的液温(即胶水溶液本身的温度)下,用旋转粘度计或粘度杯测得的胶水溶液(稀释前及稀释后)的粘度值(厘泊和秒)。
在客户端,如果原桶胶水及稀释剂(乙酸乙酯)的存储温度高于或低于20℃或25℃,那么配出来的胶水(工作液)的温度也就会高于或低于20℃或25℃,自然地,配好的胶水(工作液)的实测粘度值(以秒为单位)也就会低于或高于说明书上所标示的粘度值。在冬季,配好的胶水的温度可能会低于5℃;在夏季,配好的胶水的温度可能会高于30℃!
需要注意的是:乙酸乙酯是一种极易挥发的有机溶剂,在乙酯乙酯的挥发过程中,乙酸乙酯会从胶水溶液中以及周围邻近的空气中吸收大量的热量。根据《兰氏化学手册》的相关数据,每一个摩尔(88克)的乙酸乙酯挥发到空气中的过程中,要从周围的胶水溶液和空气中吸收8.63千卡的热量。所吸收的这个热量,可使1千克的水降低8.63℃,或者使8.63千克的水降低1℃!
目前,大多数的复合机的涂胶单元都是开放式的,而且,还会配有局部排风装置,因此会有大量的溶剂从胶盘和胶桶中挥发掉。据观察,经过一段运行时间后,胶盘中的胶水工作液的温度有时会比周围的环境温度低10℃以上!
随着胶水温度的逐渐降低,胶水的粘度就会逐渐上升!
同时,伴随着溶剂的不断挥发,胶水的浓度也在不断地上升!随着工作液浓度的不断上升,胶水的粘度也会逐渐地上升!
所以,溶剂型胶水(工作液)的流平性实际上是随着设备运行时间的延长(溶剂挥发量的增长)而逐渐变差的!
换句话说,如果想保持溶剂型胶水(工作液)的流平性的稳定,就应借助粘度控制器或其他类似的手段使胶水(工作液)在应用过程中始终保持粘度(及温度)的稳定!
"胶水的流平结果"的评价指标
"胶水的流平结果"的评价指标应是复合制品的透明度!而不是是否存在"白点"、"气泡"现象!
"胶水的流平性"与"胶水的流平结果"是两回事!不应混为一谈!
"胶水的流平性"是指胶水制品在特定的阶段(配制成一定浓度的工作液后)所具有的一种特性,而"胶水的流平结果"是指胶水(工作液)被应用后所得到的一种结果。就好比汽车的"设计最高时速"是产品的一种特性,而在特定条件下的道路上车辆的实际行驶速度则是一种结果。
良好的"胶水流平性"(即较低的粘度)是获得良好的"胶水流平结果"的基础条件。但是"胶水的流平性好"并不意味着一定能够获得良好的"胶水流平结果";同时,即使"胶水的流平性"较差(即粘度较高),在特定的情况下也能获得良好的"胶水流平结果"。
"胶水流平结果"与"白点"、"气泡"现象的关联性
"白点"、"气泡"、"透明度差"是复合制品上的几种人们所不愿看到的结果,造成上述问题的原因有很多种,"胶水流平的结果不良"只是其中的原因之一,但导致"胶水流平的结果不良"这一结果的原因不单单是"胶水的流平性差"!
"胶水的流平结果"不好并不一定会导致"白点"或"气泡"问题,但会影响复合膜的"透明度"。
如果复合基材的微观平整度不良,即使"胶水的流平结果"很好,也仍然有可能出现"白点"、"气泡"问题!
导致"胶水流平结果"不好的其他因素
除了温度与粘度的变化会影响胶水(工作液)的流动性、进而影响胶水(工作液)的流平结果之外,影响胶水(工作液)流平结果的还有其他一些因素。
涂胶辊上网穴的加工状态和堵塞状态、平滑辊的应用状态、烘干箱的正负压状态、复合机的运行速度、复合膜的收卷状态和"基材的微观表面平整度"是影响"胶水流平结果"的其他一些因素。
1、网穴加工状态对"胶水流平结果"的影响
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