С помощью PSA на водной основе можно получить толстые покрытия без трещин 

Толстопленочные клеи, чувствительные к давлению (PSA), пользуются все большим спросом для прочных применений, требующих высокого уровня амортизации и ударопрочности. Однако добиться получения однородных покрытий без трещин толщиной более 500 мкм непросто. Перед этими составами стоят уникальные задачи, требующие передовых решений. В этой статье мы рассмотрим технологии модификации эластичности, которые позволяют создавать высокоэффективные эластомеры на водной основе, особенно для промышленных прокладочных материалов. Попутно мы приводим примеры применения в реальных условиях и ключевые данные по ударопрочности, которые подчеркивают их эффективность.

Создание толстых слоев PSA на водной основе сопряжено с рядом трудностей. В отличие от систем на основе растворителей, составы на водной основе более подвержены накоплению напряжения по мере высыхания. Это может привести к образованию трещин, дефектам поверхности или нарушению адгезии. По моему опыту работы с системами нанесения покрытий с высокой вязкостью, поддержание баланса между гибкостью и сцеплением при большей толщине пленки имеет решающее значение, и его нелегко достичь без продуманной рецептуры.

1.Контроль внутреннего напряжения

Основной причиной растрескивания толстых пленок является внутреннее напряжение, возникающее на этапе высыхания при испарении воды. При неправильном регулировании это напряжение может привести к расслаиванию или микротрещинам, что снижает долговечность и эксплуатационные характеристики покрытия. К практическим методам устранения этих проблем относятся:

Медленная сушка: контролируемая сушка помогает предотвратить внезапную потерю воды, которая может привести к быстрой усадке. В ходе испытаний в масштабах предприятия мы обнаружили, что многоступенчатые сушильные камеры или увлажненная среда могут значительно снизить нагрузку на пленку.
Пластификаторы: Введение подходящих пластификаторов снижает температуру стеклования (Tg) полимера, повышая его эластичность. Этот подход особенно полезен, когда требуется более мягкая, податливая пленка, например, для защитной упаковки.
Добавки, снижающие напряжение: Некоторые добавки могут способствовать подвижности полимерных цепей во время формирования пленки, помогая снять напряжение до того, как оно вызовет необратимые дефекты.

2.Поддержание сцепления и адгезии

С увеличением толщины адгезивного слоя становится все труднее удерживать его на поверхности и он хорошо сцепляется с ней. Это особенно актуально, если сама поверхность не совсем гладкая или однородная.

Выбор полимера: Высокомолекулярные полимеры с нужной степенью разветвления обеспечивают лучшее внутреннее сцепление, что необходимо для того, чтобы выдерживать механические нагрузки без разрыва или растрескивания.
Оптимизация липкости: я на собственном опыте убедился в том, что различные составы липких добавок – даже при незначительных изменениях концентрации — могут существенно изменить баланс адгезии. Выбор пластификатора, который хорошо совместим с вашим базовым полимером, не подлежит обсуждению при высокой толщине.
Сшивающие агенты: Использование безопасных многофункциональных сшивающих агентов может повысить механическую прочность пленки, не делая ее хрупкой. Это особенно полезно при применении в условиях повторяющихся нагрузок, таких как прокладка.

Технология модификации эластомеров для толстопленочных PSA

Модификация эластомеров играет решающую роль в повышении упругости и гибкости полиуретановых материалов на водной основе, особенно при нанесении толстых пленок. Добавление эластомерных компонентов не только способствует снятию напряжения, но и может значительно улучшить характеристики отдачи и поглощения энергии.

1.Типы эластомеров

Для точной настройки рецептур PSA обычно используется несколько эластомеров, каждый из которых обладает определенными преимуществами:

Акриловые эластомеры, известные своей устойчивостью к ультрафиолетовому излучению и прозрачностью, обладают хорошими эксплуатационными характеристиками, а также относительно легко растворяются в воде. Согласно моим тестам, они исключительно хорошо работают на открытом воздухе или в условиях повышенного освещения.
Бутадиен-стирольный каучук (SBR): экономичный вариант, обладающий превосходной эластичностью. Модифицированные SBR каучуки часто используются в автомобилестроении или при производстве упаковки, где амортизация важнее оптической прозрачности.
Силиконовые эластомеры: Несмотря на большую стоимость, силиконы обладают непревзойденной гибкостью и устойчивостью к перепадам температур. Они идеально подходят для использования в экстремальных условиях, таких как аэрокосмические прокладки или высокотемпературное оборудование.

2. Способы применения

Способ введения эластомеров в матрицу PSA может существенно повлиять как на эксплуатационные характеристики, так и на стабильность:

Эмульсионная полимеризация: это позволяет получить более однородный продукт за счет добавления эластомера в процессе синтеза полимера. Она идеально подходит для получения однородных свойств в больших партиях.
Смешивание предварительно отформованных эластомеров: отлично подходит для работы на существующих производственных линиях. Этот метод позволяет быстрее и гибче экспериментировать с различными соотношениями эластомеров.
Полимеризация на месте: лучше всего подходит для специализированных высокопроизводительных применений. Это обеспечивает более глубокую интеграцию, но требует более точного контроля при изготовлении.

Применение в промышленности прокладочных материалов

Толстопленочные прокладки на водной основе, усиленные эластомерами, находят широкое применение там, где долговечность и ударопрочность имеют первостепенное значение. Вот несколько примеров из реальной жизни.:

Защитная упаковка: Идеально подходит для защиты хрупкой электроники или лабораторной посуды. Я видел, как пенопласт с толстым слоем, изготовленный по индивидуальному заказу, предотвращает повреждения даже при транспортировке через всю страну.
Прокладки и уплотнения: Используются в системах кондиционирования воздуха или при сборке автомобилей для создания плотных и долговечных уплотнений, которые препятствуют проникновению воздуха и влаги.
Демпфирование вибрации: Помогает снизить звуковые и механические вибрации в помещениях с промышленным оборудованием, что является важным фактором в прецизионном производстве.
Применение в автомобилестроении: Обычно используется за панелями и вокруг комбинаций приборов для снижения шума и улучшения ощущений в салоне.

Данные испытаний на ударопрочность

Количественная оценка характеристик с помощью лабораторных испытаний имеет важное значение, особенно для покрытий, применяемых в сложных условиях амортизации. Широко используемые методы, в том числе испытания на падение веса и маятниковые испытания, помогают оценить способность покрытия поглощать силу и предотвращать повреждения.

В ходе одного контролируемого испытания PSA на водной основе толщиной 500 мкм, модифицированный акриловыми эластомерами, продемонстрировал увеличение поглощения энергии удара на 50% по сравнению с немодифицированным аналогом. Это было измерено с помощью стандартного испытания на падение с высоты 1 метра на утяжеленный валик. В реальных условиях это означает значительное снижение риска повреждения компонентов при транспортировке или погрузочно-разгрузочных работах.

Создание сверхтолщинного покрытия без трещин с использованием PSA на водной основе является сложной задачей, но достижимой. Тщательно контролируя внутреннее напряжение и используя стратегии модификации эластомеров, разработчики рецептур могут создавать PSA с выдающейся ударопрочностью и долговечностью. Будь то прокладка для чувствительной электроники или шумоглушение в автомобилях, эти высокоэффективные клеи по-новому определяют возможности технологии нанесения толстых покрытий.