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为什么知道水接触角对于成功的粘合性能很重要

粘合剂是现代制造业的一个组成部分,但选择正确的粘合剂只是等式的一部分。众所周知,如果你只是将粘合剂涂在材料上,而不做任何准备,你将无法获得可靠的粘合剂。

我们不知道的是,确保材料表面的清洁和准备工作足够好以达到预期的结果有多重要——换句话说,粘合剂会把组件固定在一起吗?

存在遗留测试,试图近似表面清洁度和准备水平,但这些不提供可以重复和标准化成量规格的真实数据。达因墨水试验,防水试验,粗糙度测量,以及目视检查都是普遍的,制造中的传统测试方法。但是,他们都不提供确定性和信心,即粘合剂将能够做到这项工作 - 即,与金属,塑料,复合材料或任何类型的材料形成强大的粘合,并满足强度的性能要求最终产品。这些测试留出生产过程和最终产品质量易受昂贵的失败风险的高风险。

在生产中测试表面预处理和洁净度,特别是作为一种定量的过程控制方法,对于制造商来说实际上只有一种可行的选择:nba直播欧宝 。水接触角测量与遗留方法大大不同,因为它们是一种准确预测粘合过程是否成功并满足最终产品性能要求的方法。

水接触角是一个精确的测量你的表面准备如何粘接,是唯一可用的测试方法,可以轻松和可行的实际零件在任何阶段的生产过程,包括过程开发和新产品导入(NPI)。

为你的制造工作投资正确的粘合剂是极其重要的,但如果你不控制你的表面质量,你的附着力仍然是不可预测的,将导致昂贵的失败和返工。这不是如果的问题,而是什么时候你的债券不能达到必要的标准。

什么是水接触角?

水接触角简单地是在水的液滴表面和它搁置的表面之间形成的角度。由于水分子之间的吸引力,悬浮在中风中的水滴形成了一个球体。当相同的掉落接触固体表面时,它延伸出以形成圆顶形状。如果液滴被表面强烈吸引,它在下降和表面之间形成具有小角度(水接触角)的低圆顶。如果下降仅被表面弱吸引,则它是“珠子”并形成高接触角。与彼此吸引的强烈吸引,接触角是一种直接测量水分子被吸引到表面的强烈吸引。

以下是一些例子:我们可以通过例如将其清洗好的溶剂,然后磨损(小心使用)来创造一个真正清洁的金属表面(意味着一个不仅仅是视觉清洁但真正清洁)一种非硬脂砂纸)。这种表面非常强烈地吸收水分子,水滴将形成非常低的接触角。事实上,真正清洁的金属块将建立0°接触角:水将自发地展开在表面上。现在让我们离开那些干净的金属坐在工作台上几个小时,让它吸附任何污染物在其环境中漂浮。放置在这种表面上的水滴将不再扩散到目前为止;它将略微折叠以形成30°角度的表面。水分子不会像这种轻微污染的表面一样强烈地吸引,因为实际上防水分子通过薄的污染物层触摸金属。

水滴的边缘和固体表面形成的角度是水对表面吸引力的一个敏感的度量。这是我们很容易测量的东西。最重要的是,我们可以利用这些数据来预测胶粘剂是如何被吸引到同一表面上的。

接触角,润湿性和粘附性

吸引水滴到表面的力是吸引粘合剂,涂料,涂布或油墨的相同力。因此,接触角是预测粘附成功的精确方法。通常,如果一滴水形成低接触角,我们可以期望对粘合剂,涂料或涂层的强烈粘附。

许多行业使用该术语润湿性以定性方式描述流体被吸引到表面的强烈。可湿性表面是产生与水一样的流体的低接触角的表面。接触角测量提供了更精确和定量的方式,表达表面真正准备粘附的表面。

由于使用流体测量接触角,因此如果液体的粘度在思考接触角的准确性时,我们经常在BTG实验室中询问。粘度不会影响最终接触角,但是高度粘性流体可能需要比具有较低粘度的流体更长以形成其最终接触角。一些液体流量比其他液体快,但最重要的元素是液体中分子与材料表面上的分子之间的相互作用。

水接触角与接头强度的关系

首先,重要的是要认识到这样一个事实,即粘连和接合强度并不总是一样的东西。附着力指的是一个界面上两个表面之间的力有多强。当一种粘合剂被放置在金属表面时,这两种物质会在一个界面上相遇,在这个界面上分子水平的吸引力会使粘合剂粘在金属上。有时,这种附着力的强度决定了粘合结构的强度或油墨附着在表面的程度。接头强度一般是指整个接头装配的强度,也包括组成接头的材料的结构强度。

一旦材料之间的粘合已经加强超过了凝聚力在这些材料中,关节的强度只与最弱的材料相同。

粘结力差总是会导致关节薄弱。然而,良好的附着力可能会突出材料相互粘附的弱点。

水接触角的测量告诉我们很多关于粘接接头的质量。如下图所示,接触角和粘附之间的关系是清晰的,且高度可预测的。

钢与环氧树脂粘结的搭接强度与水接触角

搭接强度VS与环氧粘合等离子体处理聚乙烯的水接触角

一般来说,不正确地处理或污染的表面不当,倾向于显示出高接触角和粘合性差。准备好,干净,高能量表面,通常,显示出低接触角和优异的粘合力。

使用用于制造过程控制的接触角测量要求建立规范的规范,该规格定义了证明待粘合的表面的准备度的测量范围。例如,可接受的清洁度测量范围40°-50°或10°-20°?这种接触角范围通常非常精确,定义明确,但它将根据所涉及的不同材料而变化。

如何了解粘合剂的表面准备规范(水接触角),以获得最佳粘合强度

在上述图表中看到的水接触角与表面制备质量的关系已经很长时间已经理解。但最近,胶粘剂制造商已经开始将接触角测量指定为指导,以帮助他们的客户确保一致,高质量的表面制备。

通过全面的粘接测试,建立适合表面制备的水接触角规范,了解接头界面的强度要求。可靠的粘接不能仅仅通过使用优质的粘合剂来创造:它们被应用的表面必须是干净的,并以一种能够建立牢固粘接的方式准备,而允许这些牢固粘接建立的属性必须得到控制。接触角测量正在成为确保高质量的附着和可靠的表面制备的标准。

汉高是全球胶粘剂配方的领导者和创新者,在确定在生产中使用其胶粘剂时需要达到的水接触角范围方面也处于领先地位。

作为一个例子,Loctite Ablestik 8175 datasheet制定正确的表面准备和表面质量测试的必要性:

表面处理-
1.正确制备基材对于优化环氧粘合剂流动和粘合性是至关重要的。基板水接触角(WCA)是驱动树脂流动和粘合性的毛细管力的良好指示剂。汉高推荐用于衬底WCA的50°的行业标准。这允许环氧树脂更好地润湿基材。用户可能希望在其特定应用程序中建立WCA与产品性能之间的精确关系。
2.基板表面化学受整个基板供应链的影响,包括供应商制造方法,包装,处理,等离子体处理,储存条件,环境暴露和随后的清洁步骤。“

Henkel是第一种将接触角测量构建成规范的粘合剂制造商,以适当地使用其产品。其他涂料和压敏粘合剂制造商在脚步上呈现。

在真实世界过程控制中使用接触角测量

为了利用接触角测量的预测力,制造商需要能够无缝地在生产过程中实现它们。

BTG Labs的表面分析师将该测量技术带出实验室,并具有快速,准确,柔性的表面质量检测装置。表面分析人员可以在几秒钟内以任何方向测量任何复杂形状的表面上的接触角。制造商可以在过程中可靠地衡量其表面的质量,以监测其清洗机械的性能,检查进入部分质量,量化储存过程中的劣化,从新的开始时建立表面质量标准产品或过程开发。

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制造商在生产中消除粘附问题的路线图

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