A ragasztóanyagok, és azok előkészítése

| <img src="https://data.tesuli.hu/icon/i04/i4-0037.svg" width="200"> | **A ragasztóanyagok, és azok előkészítése** Ragasztóanyagok azok a nemfémes anyagok, melyek szilárd felületeket jó nedvesítéssel és az ebből eredő tapadással, valamint kialakuló saját szilárdságukkal kötnek össze. | | ------------------------------------------------------------------- | ---------------------------------------------------------------------------------------------------- | > [!summary]+ összegzés: > > A tudásmorzsa a(z) A ragasztóanyagok, és azok előkészítése témáját mutatja be. Ragasztóanyagok azok a nemfémes anyagok, melyek szilárd felületeket jó nedvesítéssel és az ebből eredő tapadással, valamint kialakuló saját szilárdságukkal kötnek össze. A ragasztóanyag egyik fontos feltétele tehát az, hogy jól nedvesítse a szilárd anyag - esetünkben a faanyag - felületét, azaz jól tapadjon hozzá. ##### A ragasztóanyagok, és azok előkészítése Ragasztóanyagok azok a nemfémes anyagok, melyek szilárd felületeket jó nedvesítéssel és az ebből eredő tapadással, valamint kialakuló saját szilárdságukkal kötnek össze. A ragasztóanyag egyik fontos feltétele tehát az, hogy jól nedvesítse a szilárd anyag - esetünkben a faanyag - felületét, azaz jól tapadjon hozzá. A tapadás (más néven adhézió) magyarázatára sokáig nem alakult ki egységes elmélet elsősorban a ragasztók és a kötött felületek sokfélesége, igen eltérő jellege miatt. Ma már egyértelmű, hogy a tapadásban a döntő szerepet a molekuláris erők játsszák, a tapadás kialakulásához szükséges nedvesedés magyarázatát is a szilárd és folyadék felületi rétegében lévő molekulák kölcsönhatásában kell keresni. A ragasztóanyagok osztályozására az egyik jól bevált módszer a kötési mechanizmus szerinti csoportosítás. A beosztás szerinti elemzés a lejátszódó folyamatra is utal, emellett közvetve a kialakuló ragasztókötés tulajdonságaira is felvilágosítást ad. **) Fizikai úton kötő ragasztók** A kötés kialakulása a ragasztóban lévő oldószer eltávozásának következménye, ami döntően az oldószernek a hordozóba való diffúziója útján játszódik le. Ebből következik, hogy ott alkalmazhatók, ahol legalább az egyik hordozó porózus. Az oldószer-eltávozás következtében a ragasztórendszerben jelentős zsugorodás lép fel. A kötés hőre lágyuló. **a) Oldószeres ragasztók** Polivinilalkohol alapú ragasztók (Az oldószer: víz). Papír, kartontermékek előállítására, nedvesítéssel tapadó ragasztószalag és címke ragasztására használják. Az alábbiakban a szerves oldószeres ragasztókat ismertetjük: Poli (vinilacetát) ragasztók. Csaknem minden ragasztási feladat elvégzésére alkalmasak (fa, papír, bőr, üveg, műszőr, textiliák és PVC). Poli (vinil-klorid) és utánklórozott PVC ragasztók. Elsősorban PVC ragasztására alkalmazhatók, de felhasználják bőr, textilia és papír ragasztására is. A ragasztott kötés víz- és időjárásálló, rugalmas és hajlékony. Poliakrilát- és metekrilát alapú ragasztók. Műanyagok és papír ragasztása mellett biztonsági üvegek előállítására használják. Műkacsuk alapú ragasztók: Általános tulajdonságuk a jó tapadás, és a korózióállóság. Hőállóságuk korlátozott. Műkaucsukok, lágyított PVC, és bőr ragasztására használhatók. **b) Diszperziós ragasztók** A fizikai úton kötő ragasztók második csoportjába a diszperziós ragasztók tartoznak, amelyek olyan diszperziók, ahol a diszpergáló közeg víz, a diszpergált anyag valamilyen hőre lágyuló polimer, ami a tulajdonképpeni ragasztó. Polivinil-acetát homo- és kopolimer alapú ragasztók: A faipari gyakorlatban a legelterjedtebb ragasztótípusok. A PVAC ragasztók vízállósága több-vegyértékű fémsókkal jelentősen növelhető. A diszperziós ragasztók hőközléses ragasztási technológiákban is alkalmazhatók. Akrilát és metakrilát alapú diszperziós ragasztók: Igen sokféle ragasztási feladat megoldására alkalmasak. Így, papír, PVC, textil, bőr, különböző műanyag habok, műanyagfélék ragasztására használhatók. **c) Olvadékragasztók** Szobahőmérsékleten szilárd anyagok, melyek a felületi tapadást megolvadt állapotban fejtik ki, a kötés pedig az olvadéknak hűtés hatására bekövetkező megdermedése. Élek lezárásánál (él-léc, él-fólia), profilozott felületek borításánál (szoft-forming eljárás), illetve speciális szerkezeti ragasztásokhoz alkalmazzák. **) Kémiai úton kötő ragasztók** Ebbe a csoportba azok a ragasztók tartoznak, amelyek kötése tisztán kémiai reakció eredményeképpen következik be. A kötés sebességét elsősorban a hőmérséklet és a felhasznált katalizátor mennyisége határozza meg. Előnyük, hogy a ragasztó-rendszerben nincs oldószer, tehát velük pórusmentes anyagok is ragaszthatók. A kialakuló térhálós szerkezet a ragasztókötésnek nagy szilárdságot, jelentős hő- és oldószerállóságot biztosít. Az epoxi- alapú rendszerek. Az oldószermentes, kémiai úton kötő ragasztók közül a legjelentősebbek. Fémek, fémek-műanyagok, kerámiák és cement-beton ragasztásához alkalmazzák. (Fa ragasztására alkalmazni nem szerencsés!) Poliuretán ragasztók. Elsősorban kaucsuk-fém, kaucsuk-porcelán ragasztásra, illetve speciális ragasztási feladatok megoldására használhatók. Telítetlen poliészter ragasztók. Elsősorban fém, porcelán, néhány műanyagféle, és fa ragasztására alkalmazhatók. Vinilészter polimerek. Közülük az allilészter típusúak, elsősorban üvegragasztásra használhatók. 3) Kémiai-és fizikai úton, együttesen kötő ragasztók Az e csoporthoz tartozó ragasztók kötésében fizikai és kémiai folyamatok is szerepet játszanak. a) Oldószeres, kémiai-és fizikai úton kötő ragasztók Az ipari ragasztási gyakorlat igen sok ragasztóféléje tartozik ebbe a csoportba. A kémiai reakció a komponensek, vagy a katalizátor bekeverésével azonnal megindul. A ragasztó kötését az oldószer - a faipari gyakorlatban a leggyakrabban a víz - távozása vezeti be. Az oldószeres, kémiai úton kötő ragasztók keményedése mindig térfogatcsökkenéssel, zsugorodással jár. A kialakuló ragasztóréteg jó mechanikai tulajdonságú, vízállósága és oldószerállósága is jó. Hátránya a zsugorodás és az ebből adódó belső feszültség. Aminoplaszt alapú ragasztók: Közülük a legfontosabb a karbamidgyanta, a dicián-diamid gyanta és a melamingyanta ragasztók. (A sorrend ezúttal a vízállóság növekedését is megadja). A katalizátorszerepet a hidrogénion tölti be, így a folyamat savak, illetve savasan hidrolizáló sók adagolásával gyorsítható fel. A karbamid ragasztókat elsősorban a forgácslapés rétegelt lemez gyártáshoz, illetve a forgácslapok borításához alkalmazzák. Fenolgyanta alapú ragasztók: Kötése az oldószer-eltávozás melletti polikondenzációs folyamat eredménye. Vízálló ragasztásokhoz alkalmazzák. Rezorcin-formaldehid ragasztók: Vizes, vagy vizes-alkoholos oldatban kerülnek forgalomba. A rezorcin-gyanta jó folyóképességű, kevésbé zsugorodó, nem „fúgaérzékeny" ragasztó, ezért felhasználásához kisebb nyomás is elegendő. Igen jó tulajdonságú, szilárd és vízálló kötést tesz lehetővé. b) Diszperziós, kémiai-és fizikai úton kötő ragasztók A diszperziós, kémiai úton kötő ragasztók felépítése és legtöbb tulajdonsága megegyezik a diszperziós ragasztókéval, de a diszpergáló polimerbe térhálósodó csoportokat építenek be, amelyek kedvezően befolyásolják a ragasztófilm tulajdonságait. 4) Természetes polimer alapú ragasztók A természetes polimer ragasztók a kötési mechanizmus alapján a szintetikus alapú ragasztóknál leírt csoportok valamelyikébe szintén beoszthatók. Az évszázados, sőt évezredes felhasználási múltban kialakult nómenklatúra, alkalmazástechnikai sajátságok azonban indokolttá teszik e ragasztók külön tárgyalását. **a) Fehérje alapú ragasztók** Glutinenyvek: Alapanyaguk az állati kötőszövetek (bőr, csont, inak) fő szerves építőanyaguk a kollagén. A ragasztás a víznek nem áll ellen. A glutinenyvek felhasználási módjuk miatt nagyipari ragasztásra alkalmatlanok. A glutinenyvet gyakran alkalmazzák karbamid gyantával keverve. A véralbuminenyv: Alapanyaga vérplazma. Az oldószeres (vizes) ragasztók közé tartozik. A jelentős zsugorodás miatt kötéskor nyomást kell alkalmazni. A kolloidkémiai folyamatot pedig magasabb hőmérsékleten kell végrehajtani. Régebben a rétegeltlemez-gyártásban alkalmazták. Kazeinenyvek: Alapanyaguk a kazein. A kazeinenyvek kötése vízeltávozás útján lejátszódó szól-gél átalakulás. **b) Szénhidrát alapú ragasztók** Keményítő alapú ragasztók. Alapanyaguk a fehér, por alakú keményítő, amely vízben duzzadó géllé, majd erősen viszkózus anyaggá, csirizzé alakuló anyag. A csiriz magas viszkozitású, rossz kezdeti tapadása miatt nem túl jó tulajdonságú ragasztó. A rövidebb keményítőmolekulákat tartalmazó anyag a dextrin, amely hideg vízzel is kisebb viszkozitású kolloidoldatot képez. A keményítő, illetve a dextrin kötése a víz eltávozása után következik be. A kialakuló kötés vízállósága gyenge. Cellulóz alapú ragasztók: Elsősorban a papírgyártásban illetve a papír ragasztásra használják. Szénhidrát alapú ragasztók: Legfontosabb közülük a kaucsukból készült ragasztó. Tulajdonságaik adalékanyagokkal, módosítással és főként vulkanizálással jelentős mértékben javíthatók. Közös jellemzőjük a kezdeti jó tapadás és a közepes ragasztószilárdság. Hőállóságuk és oldószerállóságuk gyenge. **A ragasztóanyagok előkészítése** A glutinenyv oldat készítésénél igen fontos, az enyv-és a vízmennyiség pontos meghatározása, mivel már néhány százalékos koncentráció-eltérés is jelentős viszkozitásváltozást okoz. A glutinenyv előkészítése általában két lépcsőben történik: az első az enyv duzzasztása (áztatás hideg vízben); a második az enyvgél megömlesztése ( $60-70^{\circ} \mathrm{C}$-os víz hozzáadása). <img src="https://data.tesuli.hu/picture/jegyzet/j001/j001-157.svg" width="1000" style=" width:100%; height:100%; border:7px solid #ffffff;"> > [!caption] > A túlhevítés során fellépő kötési szilárdság csökkenés Jól használhatók az enyvoldat megfelelő hőmérsékleten való tartására az indirekt fútésű, kettősfalu edények, amelyek a hőt folyadékköpenyen keresztül adják át. Egyszerű edényekben, nyílt lángon való melegítést mindenképpen kerülni kell a túlhevítés elkerülése miatt! Bár a glutinenyv fizikai száradás útján szilárdul meg és olyan keményedési reakciók, amelyek az enyvet idővel használhatatlanná tennék nem lépnek fel, az enyvoldat tartóssága mégis korlátozott. Konzerváló anyagok ellenére, amelyet az enyv előállításakor adagolnak az oldatot (főleg nedves és meleg időben) a baktériumok megtámadják Vízállósága nem közelíti meg a műgyantaragasztókét. Elsősorban akkor használják, ha az enyvrésnek bizonyos rugalmassági követelményeket is ki kell elégítenie. Kazein enyvoldat készítésekor az előirt viszkozitás érdekében fontos, a keverési arány pontos betartása. Az enyvport intenzív keverés közben adagolják a vízhez és ezt követően, legalább fél óráig pihentetik. Hosszabb felhasználási idejű enyveknél a viszkozitás csak lassan növekszik; a rövidebb használati idejű enyveknél lényegesen gyorsabban. PVAC diszperziók előkészítése általában a viszkozitás beállításából áll. Mivel a diszperziók viszkozitása már kis mennyiségű (max. 5-6\%) víz hatására is erősen változik, ezért célszerű a használati utasításban megadott értéket betartani. A D4 vízállósági fokozatú ragasztás eléréséhez az alap-diszperzióhoz - a megadott <img src="https://data.tesuli.hu/picture/jegyzet/j001/j001-158.svg" width="1000" style=" width:100%; height:100%; border:7px solid #ffffff;"> mennyiségű - (3-5\%) edző (térhálósító) adagolása szükséges. > [!caption] > PVAC ragasztó viszkozitásának változása a hígítás függvényében A Karbamid-formaldehid ragasztók előkészítése általában négy műveletelemből áll: a- nyújtóanyag bekeverése, b- habosítás, c- katalizátoradagolás, d- viszkozitás beállítása. (Esetenként az a, vagy a b, vagy a d, esetleg mindhárom műveletelem elhagyható). Az adagolandó nyújtóanyag (rozsliszt) mennyiségét a gyanta szárazanyag-tartalmának és viszkozitásának függvényében célszerű meghatározni. Habosított ragasztót általában, furnérozásnál alkalmaznak. Habosításkor a ragasztó levegővel töltött micelláris szerkezetű kolloiddá alakul; térfogata az eredetinek többszörösére nö, miközben viszkozitása nagymértékben csökken. Ennek következtében csökken az átütés veszélye. A habosítás nem zárja ki a nyújtóanyagok használatát. Habosításra kapilláraktív anyagok használhatók, melyek csökkentve a műgyanta felületi feszültségét elősegítik a habképződést. Meleg ragasztáskor a katalizátort (ammóniumklorid - $\mathrm{NH}_{4} \mathrm{Cl}$ ) $25 \%$-os vizes oldatban célszerű adagolni a pH és a katalizátorérzékenység függvényében a táblázat szerint. Szobahőmérsékletű ragasztáskor 3-4 tömeg\% edző alkalmazása szükséges. A por-alakú karbamid-fomaldehid műgyantához katalizátor adagolása nem szükséges. | pH | 25\%-os ammóniumklorid oldat, ml | | | | | | | | :----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- | :------------------------------- | :-- | :-- | :--- | :-- | :-- | :-- | | 9,0 | 100 | 105 | 110 | 115 | 120 | 125 | 130 | | 8,5 ⇒ | 95 | 100 | 105 | 110 | 115 | 120 | 125 | | 8,0 | 90 | 95 | 100 | 105 | 110 | 115 | 120 | | 7,5 | 85 | 90 | 95 | 100 | 105 | 110 | 115 | | 7,0 | 80 | 85 | 90 | 95 | 100 | 105 | 110 | | Katalizátor érzékenység, s | 60 | 70 | 80 | ⇑ 90 | 100 | 110 | 120 | > [!caption] > Katalizátor mennyisége a pH és a katalizátorérzékenység függvényében > A katalizátor mennyisége 1 kg műgyantára vonatkozik, 105–110 °C préshőmérséklet és 6–8 perc présidő mellett. Nagyon sok ragasztó előkészítése csupán az edző (katalizátor) adagolásából, illetve a komponensek összekeveréséből áll. A viszkozitás a ragasztók egyik legfontosabb tulajdonsága. Meghatározza a felhordás módját, szorosan összefügg vele a nyílt (nyitott)— és zártidő, illetve a ragasztás többi paramétere. A ragasztók felhasználási viszkozitása igen széles határok között változik.A ragasztó viszkozitása és a fazékideje nem azonos fogalom. A viszkozitás fizikai tulajdonság, amely a folyadék belső súrlódásával kapcsolatos. A fazékidő, az az idő, amely alatt a ragasztó meghatározott (felhordásra alkalmas) viszkozitással rendelkezik. A kémiai úton keményedő ragasztóknál a katalizátor (edző/komponens) adagolása után megindul a viszkozitás növekedése, majd bizonyos idő elteltével a viszkozitás annyira megnövekszik, hogy a ragasztó gél állapotba kerül, majd pedig megszilárdul. A katalizátor adagolásának pillanatától a gélesedés pillanatáig eltelt időszakot teljes fazékidőnek nevezzük. Annak ellenére, hogy a teljes fazékidő szakaszában a ragasztó még rendelkezik bizonyos mértékű folyékonysággal, üzemi felhasználásra már alkalmatlan. Ezért igen fontos az a periódus, amely alatt a ragasztó az üzemi körülmények között még felhasználható. Ezt a periódust felhasználási (feldolgozási) fazékidőnek nevezzük. Természetesen a teljes fazékidő mindig hosszabb a felhasználási fazékidőnél. A teljes- és a felhasználási fazékidő, valamint a viszkozitás változás közötti összefüggés az ábrán látható. <img src="https://data.tesuli.hu/picture/jegyzet/j001/j001-159.svg" width="1000" style=" width:100%; height:100%; border:7px solid #ffffff;"> > [!caption] > A teljes- és a felhasználási fazékidő, valamint a viszkozitás-változás közötti összefüggés - A hőmérséklet emelkedésével csökken a ragasztó viszkozitása. - A ragasztóanyag viszkozitás-változása, illetve fazékideje nagymértékben függ az alkalmazott katalizátor fajtájától. - A tárolási időtartamtól függően változik a műgyanta viszkozitása és fazékideje. - A különböző típusú ragasztók viszkozitás-változásának jellege és fazékideje különböző, - A hőmérséklet emelkedésével csökken, a pH emelkedésével pedig növekszik a fazékidő. - Az oldószerek és a plasztifikátorok (lágyítók) csökkentik a ragasztó viszkozitását. - A fa ragasztásánál közepes viszkozitású ragasztókat kell alkalmazni, magas koncentrációban (50-60\%). - Igen nagy hatást gyakorol a műgyanta fazékidejére a gyanta pH -ja, valamint a hőmérséklet. Ezek a tényezők, valamint a környezeti hőmérséklet a gyanta tárolási stabilitását határozzák meg. - A ragasztóanyag viszkozitásától/fazékidejétől nagymértékben függ a ragasztási szilárdság is. <img src="https://data.tesuli.hu/picture/jegyzet/j001/j001-160.svg" width="1000" style=" width:100%; height:100%; border:7px solid #ffffff;"> > [!caption] > Összefüggés a viszkozitás és a ragasztási szilárdság között: 1- a ragasztó viszkozitása; 2- fenyő-3- bükk ragasztási szilárdsága A szárazanyag-tartalom a ragasztóban lévő gyanták és az adalékanyagok együttes mennyisége. A katalizátorok (edzők, gyorsítók, komponensek) olyan anyagok, melyek beindítják, illetve bizonyos határok között - szabályozzák a ragasztó megkeményedési folyamatát. - A szükségesnél kevesebb katalizátor alkalmazásakor nem megy végbe a ragasztóanyag teljes megkeményedése, ami csökkenti a ragasztás szilárdságát és vízállóságát. - A magas katalizátor-tartalom viszont csökkenti a fazékidőt, bonyolulttá teszi a ragasztási technológiát, illetve csökkenti a ragasztási szilárdságot. - A katalizátort általában vizes oldatként adagolják a gyantához, mivel por alakú adagolás esetén nagy a helyenkénti, idő előtti megkeményedés veszélye. - A katalizátor mennyiségének és a ragasztási hőmérsékletnek az emelésével a megszilárdulás sebessége növekszik, de egy adott határon túli emelés a ragasztási szilárdság csökkenéséhez vezet. - Gyors, hideg (szobahőmérsékletű) ragasztásnál különböző savakat (citromsav, oxálsav esetleg sósav) alkalmaznak katalizátorként. Mivel a legtöbb gyanta az erős savak hatására gyorsan megkeményedik, illetve nagyon rövid fazékidővel rendelkezik; a sav és a gyanta közvetlen összekeverését lehetőleg kerülni kell, ezért mindkettőt külön-külön célszerű felhordani. - A katalizátor összetételének és mennyiségének kiválasztása - a műgyanta típusán kívül - elsősorban attól függ, hogy egy adott munkahelyen milyen technológiai paraméterek kiválasztása mellett végezhető el legjobban a ragasztás. Adalékanyagok. Általános megfogalmazásban adalékanyagoknak nevezik mindazokat a szerves, vagy szervetlen eredetű szilárd anyagokat (lisztek, porok), illetve folyadékokat, amelyeket a ragasztóhoz (gyantához) keverve, azok fizikai-mechanikai tulajdonságát megváltoztatják, illetve a ragasztók gazdaságos felhasználását fokozzák. - A töltőanyagok (szaporító anyagok) ragasztóképességgel nem rendelkeznek. Általában különböző ásványi örlemények (kaolin, krétapor, cement stb.), esetleg szerves eredetű, nem ragasztóképes lisztek (faliszt). A töltőanyagok adagolásával növelhető a ragasztó viszkozitása, javítható réstöltő képessége és csökkenthető az ára. Növekvő mennyiségben való felhasználásukkal arányosan csökken a ragasztási szilárdság. - A nyújtóanyag (különböző növényi eredetű lisztek, keményítők stb.) valamely fizikai vagy kémiai tulajdonságának következtében a ragasztott kötés kialakításában maga is részt vesz. Alkalmazásuk általában kedvezően hat a ragasztás minőségére. - Lágyítóként (plasztifikátorként) észtereket, ketonokat, illetve többértékű alkoholokat alkalmaznak. A lágyítók adagolásával növekszik a tapadó-képesség és a ragasztóréteg termo-plasztikus tulajdonsága; a ragasztási szilárdság, a ragasztóréteg rugalmassági modulusa és a ragasztórétegben keletkező belső feszültség pedig csökken. A lágyítók mennyiségi és minőségi változtatásával különböző keménységű ragasztórétegek állíthatók elő. - A ragasztók tulajdonságait sokszor modifikálással változtatják meg. Modifikáló anyagként leggyakrabban melamint, karbamidot, paraformaldehidet, polivinilacetát emulziót és természetes kaucsuk latexet alkalmaznak. > [!summary]- kompetenciák > | | | > |---|---| > | <img src="https://data.tesuli.hu/icon/k00/tf-komp.svg" style="width:50px; height:50px; display:block;">[[n0.01683]] | **A ragasztóanyagok, és azok előkészítése szakmai értelmezése** A hallgató képes a(z) A ragasztóanyagok, és azok előkészítése fő fogalmait, jellemzőit és alkalmazási következményeit felismerni és röviden megmagyarázni. | > > [!summary]- hivatkozás > #Szabó_Imre, #date_2009, #Faanyagok_alkalmazástechnikája