Naylon yapışması: temas açısı ve yüzey özellikleri

Poliamit naylonda adhezyon ile birleştirme, temas açısı ve yüzey özellikleri

Naylon olarak da bilinen poliamitler, mükemmel kimyasal dirence sahip yüksek performanslı plastiklerdir. Naylonlar higroskopiktir ve havadaki nemi emer. Nem, tek başına bile yapışma sorunlarına yol açar. Naylon hidrofobiktir ve yüzey ıslanabilirliği düşüktür. Soru – Naylon hidrofobik mi, hidrofilik mi, yoksa belki her ikisi de mi?

Poliamit, tekrarlayan amit (–CO-NH–) bağları içeren bir polimerdir. Farklı poliamit türlerinin üretimi, monomer birimlerine göre değişir. Alifatik, yarı aromatik ve aromatik (aramitler) olabilirler. Kristalinitelerine göre amorf, yarı kristalin veya kristalin olabilirler. Naylon polimerler; hidrofobik oldukları, kimyasal olarak inert oldukları ve yüzey ıslanabilirlikleri zayıf (yani yüzey enerjileri düşük) olduğu için doğal olarak yapıştırılması zor malzemelerdir. Ayrıca naylonlar higroskopiktir ve atmosferden kütlelerinin %3'ünü aşan oranda su emerler. Nem, tek başına bile yapışma sorunlarına yol açar.

Bir dakika – yukarıdaki ifadeler doğrudan birbiriyle çelişiyor gibi görünüyor. Naylon hidrofobik mi, hidrofilik mi? Bu görünürdeki paradoks, naylonun hidrofobik davranışının bir yüzey özelliği, hidrofilik davranışının ise bir kütle (bulk) özelliği olduğunun fark edilmesiyle çözülür. Poliimit de aynı davranışı gösterir.

Bir polimerin tekrar biriminin kimyasal yapısını incelemek – örneğin metil (CH3) grupları içeren hidrofobik poliolefinler ya da amit grupları içeren hidrofilik naylonlar – polimerin hidrofilik mi hidrofobik mi olduğunu belirlemenin basit bir yoludur. Bir polimerin yüzey özelliklerini belirlemenin en basit yöntemi, statik temas açısı ve dinamik temas açısı için su temas açısı ölçümleri yapmaktır.

Önemli çıkarımlar

• Naylon yüzeyde hidrofobik, kütlede (bulk) hidrofiliktir; bu görünürdeki çelişki, konuyu anlamanın anahtarıdır.
• Naylonlar atmosferden kütlelerinin %3'ünden fazlasını su olarak emer ve nem tek başına yapışma sorunlarına yol açar.
• Amit bağları suyu çeker ve kütle davranışını belirler; yüzey ise düşük enerjili ve ıslanmayan halde kalır.
• Poliimit de aynı şekilde davranır; dolayısıyla bu ilke poliamitin ötesine genellenebilir.

Naylon, çoğu polimer gibi düşük yüzey enerjisine sahiptir. Bunun nedeni, polimerlerin yüzey kimyası ile yüzey fiziğidir. Temas açılarının hem yüzey kimyasındaki hem de yüzey topografyasındaki değişimlerden etkilendiği kabul edilir. Bir damla katı bir yüzeye tutunduğunda ve katı yüzey eğildiğinde, damla öne doğru atılır ve aşağı doğru kayar. Oluşan açılar sırasıyla ilerleyen açı (advancing angle) ve gerileyen açı (receding angle) olarak adlandırılır. ASTM D724, damla şekli analizine ve kütleye dayalı olarak ilerleyen ve gerileyen temas açılarını incelemek üzere ileri düzey ekipmanla (optik tansiyometreler ve gonyometreler) dinamik temas açısı (DCA) ölçüm yöntemlerini tanımlar.

İlerleyen temas açısı, altlık malzeme yüzeyinin düşük enerjili (değiştirilmemiş) bileşenlerine karşı en hassas olan açıdır; gerileyen açı ise yüzey ön işlemleriyle kazandırılan yüksek enerjili, okside gruplara karşı daha hassastır. Dolayısıyla gerileyen açı, ön işlemler sonrasında yüzeyin değişime uğramış bileşenini en iyi karakterize eden ölçümdür. Bu nedenle, yüzeyi modifiye edilmiş tüm malzemelerde hem ilerleyen hem de gerileyen temas açılarının ölçülmesi kritik önemdedir.

Scott R. Sabreen; plastik ikincil işleme süreçleri – yüzey ön işlemleri, yapıştırma, dekorasyon ve yüzey işleme, lazer markalama ve ürün güvenliği – alanında uzmanlaşmış bir mühendislik şirketi olan The Sabreen Group, Inc.'in kurucusu ve başkanıdır. 30 yılı aşkın süredir yeni teknolojiler geliştirmekte ve üretim sorunlarını çözmektedir. Sabreen'e 972.820.6777 numaralı telefondan veya www.sabreen.com ile www.adhesionbonding.com adreslerini ziyaret ederek ulaşabilirsiniz.

Sıkça sorulan sorular

Naylon hidrofobik mi, hidrofilik mi?

Her ikisi de – ve bu bir çelişki değil. Naylonun hidrofobik davranışı bir yüzey özelliği, hidrofilik davranışı ise bir kütle (bulk) özelliğidir. Yüzey ıslanmaya direnir ve düşük yüzey enerjisine sahiptir; zincir içindeki amit grupları suyu çektiği için kütle nemi kolayca emer.

Naylon ne kadar nem emer?

Atmosferden kütlesinin %3'ünü aşan oranda. Nem tek başına yapışma sorunlarına yol açar; bu nedenle kalıplama öncesinde uygun kurutma, hem işleme hem de sonraki yapıştırma adımının performansı için kritik önemdedir.

Bir polimerin hidrofilik mi hidrofobik mi olduğu nasıl anlaşılır?

Kimyasal yapısının tekrar birimini inceleyin. Poliolefinlerde olduğu gibi metil grupları hidrofobik davranışa, naylonlarda olduğu gibi amit grupları ise hidrofilik davranışa işaret eder. Bu, herhangi bir yüzey testinden önce yapılabilecek hızlı bir ilk kontroldür.

Naylonların yapıştırılması neden zordur?

Hidrofobiktirler, kimyasal olarak inerttirler ve düşük yüzey enerjisi nedeniyle yüzey ıslanabilirlikleri zayıftır. Yapıştırıcılar yüzeyi yeterince ıslatamaz; bu nedenle yüzey enerjisini yükseltmek ve polar kimyasal fonksiyonellik kazandırmak için normalde yüzey ön işlemi gerekir.

Poliimit de naylonla aynı şekilde mi davranır?

Evet. Poliimit, hidrofobik yüzey davranışı ile hidrofilik kütle davranışı arasındaki aynı ayrımı gösterir; dolayısıyla aynı kurutma disiplini ve ön işlem mantığı geçerlidir.

---