용매 결합
Solvent bonding용제 접합은 플라스틱을 접합하기 위한 접착 접합의 여러 방법 중 하나입니다.열가소성 물질에 용매를 도포하면 고분자가 연화되고, 압력이 가해지면 결합 접합부에서 고분자 사슬이 상호 확산됩니다.용제가 증발하면 완전히 통합된 본드 [1]라인이 남게 됩니다.다른 고분자 접합 방법에 비해 용매 접합의 장점은 일반적으로 [2][3]고분자의 유리 전이 온도 이하에서 결합이 발생한다는 것입니다.
용제 본딩은 용제가 접합된 [4]기판에 영구적으로 추가되지 않기 때문에 접착제 본딩과 다릅니다.용매 본딩은 용매와 열가소성 수지의 화학 반응에 의해 발열 에너지가 발생하고 용매의 [5]증발 시 냉각이 발생한다는 점에서 다른 플라스틱 용접 공정과 다릅니다.
용매 결합은 액체 또는 가스 용매를 사용하여 수행될 수 있습니다.액체 용제는 더 단순하고 일반적으로 제조 비용이 낮지만 일관성이 없거나 예측할 수 없는 [6]접합을 유발할 수 있는 표면 결함에 민감합니다.사용 가능한 일부 용제는 실온에서 열가소성 수지와 반응하지 않을 수 있지만, 높은 온도에서 반응하여 [2]결합이 발생합니다.경화 시간은 매우 다양합니다.
용매법 적용
네 가지 일반적인 적용 방법은 다음과 같습니다.[5]
- 브러시온 메서드입니다.용제가 완전히 증발한 후 접착력이 완전히 형성될 때까지 용제를 표면에 스치고 이어서 압력을 가합니다.
- 모세혈관 작용법.아크릴 성분과 함께 일반적으로 사용되는 부품 사이의 간격이 일정하면 모세관 작용을 통해 표면을 따라 용제가 흐를 수 있습니다.도포는 일반적으로 관절 간격에 정확하게 도포할 수 있도록 피하 주사 바늘을 사용하여 수행됩니다.
- Dip-dab 방법입니다.결합될 표면을 용매 통에 소정의 시간 동안 담그고 용매 깊이를 조절 변수로 합니다.부품이 통에서 제거되면 접합 표면이 페어링되기 전에 스크린 메시 또는 폼 패드를 사용하여 과도한 용제를 제거합니다.
- 용제 디스펜서 방법.디스펜서는 각 표면에 도포되는 용제의 양을 정확하게 제어하기 위해 사용됩니다.
열가소성 및 용제 호환성
접착을 위한 적절한 용제 선택은 용제에서 선택된 열가소성 수지의 용해도와 처리 온도에 따라 달라집니다.아래 표에는 특정 열가소성 [5]수지를 접합하는 데 일반적으로 사용되는 용제가 나와 있습니다.고분자와 용매 간의 상호 용해도는 힐데브란트 용해도 [2][3]파라미터를 사용하여 결정할 수 있습니다.고분자는 일반적으로 주어진 상태(액체 또는 고체)에서 용해도 매개변수가 유사한 용매에 더 잘 용해됩니다.고분자의 용해도 매개변수는 온도 변화에 크게 영향을 받지 않지만 액체에 대한 용해도 매개변수는 온도에 영향을 받습니다.온도를 높이면 혼합의 자유 에너지가 낮아져 계면에서의 용해와 상호 확산 [2]결합이 촉진됩니다.
| 열가소성 플라스틱 | 호환 용제 |
|---|---|
| 아크릴로니트릴부타디엔스티렌(ABS) | 메틸에틸케톤(MEK) |
| 메틸 이소부틸 케톤 | |
| 메틸렌 클로라이드 | |
| 아크릴 | 에틸렌 이염화물(EDC) |
| 메틸렌 클로라이드 | |
| 메틸에틸케톤(MEK) | |
| 삼염화비닐 | |
| 폴리카보네이트(PC) | 에틸렌 이염화물(EDC) |
| 메틸렌 클로라이드 | |
| 메틸에틸케톤(MEK) | |
| 폴리스티렌(PS) | 아세톤 |
| 에틸렌 이염화물(EDC) | |
| 메틸렌 클로라이드 | |
| 메틸에틸케톤(MEK) | |
| 톨루엔 | |
| 자일렌 | |
| 폴리염화비닐(PVC) | 아세톤 |
| 시클로헥산 | |
| 메틸에틸케톤(MEK) | |
| 테트라하이드로퓨란 | |
| 폴리에스테르 | 시클로헥사논 |
| 폴리부타디엔 | 벤젠 |
| 시클로헥산 | |
| 헥산 | |
| 톨루엔 | |
| 폴리술폰 | 메틸렌 클로라이드 |
용제 결합 조인트 테스트
플라스틱 접합 조인트에 대한 세 가지 주요 기계적 테스트 방법은 인장 테스트, 인장 전단 테스트 및 박리 테스트입니다.버트 조인트 구성을 사용한 인장 테스트는 하중 프레임에 장착하는 문제로 인해 폴리머, 특히 얇은 시트에 그다지 도움이 되지 않습니다.에폭시가 장착에 사용될 수 있으며 접합된 [2]조인트 대신 에폭시/폴리머 인터페이스에서 고장이 발생할 수 있습니다.용매 결합을 테스트하는 가장 일반적인 방법은 랩 조인트 구성을 사용한 인장 전단 테스트입니다.표본은 인장 하중을 통해 주어진 중첩 단면에서 전단 파괴 시험을 거칩니다.이 테스트 방법은 하중 메커니즘으로 인한 테스트 시편의 변형 완화 왜곡으로 인해 얇은 시편에 특히 유용합니다.인장 전단 시험에 대한 지침은 ASTM D1002-05에서 [2]확인할 수 있습니다.
산업 응용 프로그램
용제 본딩을 응용 분야에 활용하는 여러 산업이 있습니다.여기에는 마이크로칩 제조, 의료 및 휴대용 및 위생 배관 [6][5][7]시스템이 포함됩니다.
참고 항목
레퍼런스
- ^ "Basics of Design Engineering: Joining Plastics". Machine Design. 67 (16): 77. September 14, 1995.
- ^ a b c d e f Ng, S.H.; Tjeung, R.T.; Wang, Z.F.; Lu, A.C.W.; Rodriguez, I.; de Rooij, N.F. (2008). "Thermally Activated Solvent Bonding of Polymers". Microsyst Technol: 753–759.
- ^ a b Akhil, A.V.; Raj, D.D.D.; Raj, M.K.; Bhat, S.R.; Akshay, V.; Bhowmik, S.; Ramanathan, S.; Ahmed, S. (2016). "Vaporized Solvent Bonding of Polymethyl Methacrylate". Journal of Adhesion Science and Technology. 30 (8): 826–841. doi:10.1080/01694243.2015.1125721.
- ^ Ahmed, S.; Chakrabarty, D.; Bhowmik, S.; Mukherjee, S. (2016). "Comparative Studies of Solvent Bonding and Adhesive Bonding for Fabrication of Transparent Polymers". Surface Engineering and Applied Electrochemistry. 52 (2): 193–201. doi:10.3103/S1068375516020022.
- ^ a b c d e Yeh, H.J. (2013). "10 Overview of Welding Methods for Medical Plastics". Joining and Assembly of Medical Materials and Devices. Elsevier. pp. 291–294.
- ^ a b Wan, Alwin M.D.; Sadri, Amir; Young, Edmond W.K. (2015). "Liquid Phase Solvent Bonding of Plastic Microfluidic Devices Assisted by Retention Grooves". Lab on a Chip. 15: 3785–3792. doi:10.1039/C5LC00729A.
- ^ Reich, K.D.; Trussell, A.R.; Lieu, Y.F.; Leong, L.Y.C.; Trussell, R.R. (1981). "Diffusion of Organics from Solvent-Bonded Plastic Pipes used for Potable Water Plumbing". Proceedings - AWWA Annual Conference: 1249–1260.
