Yapıştırıcılara Giriş
Yapıştırıcılara Giriş
Yapıştırıcılar, iki veya daha fazla malzemenin veya yüzeyin arasına uygulandığında bunları bir arada tutmak, sabitlemek veya bağlamak için kullanılabilen herhangi bir maddeyi ifade eden genel bir terimdir. Yapıştırıcı tarafından yüzeyler arasında oluşturulan bağlantının dayanıklılığı (yani bağlanma kuvveti) büyük ölçüde yapıştırıcının özelliklerine, özellikle de adezyon ve kohezyonuna bağlıdır. Bu özellikler, yapıştırıcıların başarısını ortaya çıkaran birincil mekanizmalardır; bu nedenle, mevcut her yapıştırıcı için her iki özelliğin de başarısızlık noktasının hesaplanması, teknik gereklilikler ve spesifikasyonlar göz önüne alındığında bir uygulamada kullanılmak üzere en uygun yapıştırıcının belirlenmesine yardımcı olur.
Yapıştırıcılar, çeşitli konut, ticari ve endüstriyel
uygulamalarda kalıcı, yarı kalıcı ve geçici bağlantı amaçları için endüstri
genelinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Mevcut çok çeşitli yapıştırıcıların
sınıflandırılabileceği ve kategorize edilebileceği bazı özellikler arasında yük
taşıma kapasitesi, kimyasal bileşim, reaktivite veya inertlik ve oluşturacağı
yapı bulunur. Bu yapıştırıcıların her biri farklı özellikler sergiler ve farklı
avantajlar sunar, ancak adezif ve kohezif kuvvetlerde olduğu gibi, belirli bir
özelliğin veya özelliğin (ve ilgili yapıştırıcının) uygunluğu uygulamaya
bağlıdır.
Bu makalede yapıştırıcılar, mevcut çeşitli sınıflandırmaları ve kategorileri, ilgili özellikleri, avantajları ve dezavantajları bakımından ele alınmaktadır. Ek olarak, kullanılan yaygın türlerin bazılarını ve bir uygulama için yapıştırıcı seçerken tercih parametrelerini ana hatlarıyla belirtir.
Yaygın Yapıştırıcı Türleri
Yukarıda özetlenen özelliklere dayanarak, birkaç farklı
türde yapıştırıcı mevcuttur. Endüstride kullanılan ve sıklıkla karşılaşılan
yaygın yapıştırıcı türlerinden bazıları şunlardır:
• Anaerobik yapıştırıcılar: Anaerobik yapıştırıcılar,
havasız ortamda ve metal yüzeylerin varlığı ile sertleşen akrilik esaslı
yapıştırıcılardır. Uygulandıkları yüzeyler arasında mekanik kitleme yaparak
sürtünmeyi arttırırlar. Bu tip yapıştırıcı tipik olarak düşük viskoziteye
sahiptir, sıvı ve macun formlarında mevcuttur ve sıkı geçen yapısal parçaları
sabitlemek, dişli ve contalama yüzeylerini sızdırmaz hale getirmek için
uygundur. Titreşim ve dinamik yükler altında istem dışı sökülmeleri önler ve
plansız duruşların önüne geçerek işletmelerde maliyet avantajı sağlarlar.
• Siyanoakrilat yapıştırıcılar: "Hızlı
yapıştırıcılar" olarak da adlandırılan siyanoakrilat yapıştırıcılar, genellikle
yüzeylerdeki nem ve bazı türleri için UV ışık varlığında sertleşen yapıştırıcılardır.
Tek veya iki bileşenli olabilirler. Bu tip yapıştırıcı, düşük viskoziteden
yüksek viskoziteye değişen çeşitli formülasyonlarda mevcuttur ve gözenekli ve
gözeneksiz yüzeyler için uygundur. Kimyasal yapıştırma yaparlar, ancak boşluk
doldurma kabiliyetleri zayıftır. Hızlı kuruma özelliklerinden dolayı küçük
parçaların yapıştırılması için idealdir.
• Epoksi yapıştırıcılar: Epoksiler tipik olarak tek bileşenli
(medikal) ve iki bileşenli (endüstriyel) sistemler olarak mevcuttur. Bu tip
yapıştırıcılar, yüksek kesme ve soyulma mukavemeti gösterir (aşırı
sıcaklıklarda ve ortamlarda bile) ve farklı yüzeylerde dolgu ve yapıştırma için
uygundur. Dolgulu ve dolgusuz türleri mevcuttur.
• Sıcak tutkal: Sıcak tutkal, tipik olarak termoplastik
bileşiklerden türetilen bir tür sıcakta eriyen yapıştırıcıdır. Bu tip
yapıştırıcı, yüksek seviyede yapışkanlık gösterir ve hem gözenekli hem de
gözenekli olmayan yüzeylerde kullanım için uygundur. Genel olarak, sıcak tutkal
soğutularak katılaşır, ancak bazı varyantlar nem veya UV ışığının varlığıyla
iyileştirilebilir.
• Beyaz tutkal: Beyaz tutkal, geleneksel olarak sanat ve zanaat amaçlı kullanılan yaygın bir polivinil asetat (PVA) yapıştırıcısıdır. Uygulama sırasında temas ve basınç gerektirir ve kumaş, karton, kağıt, ahşap ve diğer gözenekli yüzeyler için uygundur.
Yapıştırıcılar ve Sızdırmazlık Mastikleri
Yapıştırıcılar benzer malzemelerden oluşur, benzer
mekanizmalar kullanır, benzer özellikler sergiler ve sızdırmazlık malzemeleri
ile aynı uygulamaların bazılarında kullanılır. Bu nedenle, yapıştırıcılar
hakkındaki bir tartışmada, her zaman sızdırmazlık malzemeleri konusu gündeme
gelir.
Daha önce belirtildiği gibi, yapıştırıcılar, iki veya daha
fazla yüzeyi bir arada tutmak, bağlamak veya yapıştırmak için adezyon ve
kohezyon bağlantısı yoluyla kullanılabilen maddelerdir. Öte yandan,
sızdırmazlık malzemeleri, yüzey bağlantısı yoluyla, iki veya daha fazla yüzey
arasındaki boşluğu doldurmak ve sıvılar, toz, gürültü vb. ye karşı sızdırmazlık
ve bariyer amaçlı kullanılabilen maddelerdir; mastik grupları da yüzeylere
yapışma kabiliyetleri ile tutunur. Genellikle uygulama ve işleme gereksinimleri
ve beklenen performans türü her iki grup
arasında tercih yaparken dikkate alınması gereken parametrelerdir.
Endüstriyel standartlar tipik olarak yapıştırıcıları ve
sızdırmazlık maddelerini iki farklı ve ayrı madde olarak sınıflandırır. Bu
tanımlama, büyük ölçüde farklı birincil işlevlerinden kaynaklanmaktadır. Yapıştırıcıların
birincil işlevi iki veya daha fazla yüzeyi birbirine bağlamak iken,
sızdırmazlık malzemeleri öncelikle bir boşluğu doldurmak ve iki veya daha fazla
yüzey arasında bir bariyer oluşturmak için kullanılır.
Tipik olarak yapıştırıcılar, hem yapıştırma hem de
sızdırmazlık işlevlerini yerine getirebilse de, genel olarak, birincil
işlevleri mutlaka boşlukları doldurmak veya yüzeyler arasında bariyerler
oluşturmak değildir. Yapıştırıcıların aksine çoğu sızdırmazlık maddesi daha
zayıf bağlantı sergiler ve yapıştırma veya bağlantı amaçları için uygun
değildir.
Yapıştırıcıların Temel Mekanizmaları
Daha önce belirtildiği gibi, adezyon ve kohezyon,
yapıştırıcıların altında yatan birincil mekanizmalardır. Tip ve tasarımdan
bağımsız olarak, tüm yapıştırıcılar, yüzey ve yapıştırıcı arasındaki etkileşimleri
tanımlayan bu aynı temel özelliklere göre çalışır; yapıştırıcının bileşenleri;
ve yüzeyin bileşenleri.
Adezyon
Yapışma, iki yüzeyi bir arada tutan çekim kuvvetlerinin bir
ölçüsüdür. Bir yapıştırıcı tarafından gösterilen yapışma seviyesi hesaplanırken,
yapıştırıcı ile yüzey arasında oluşturulan bağlantının mukavemeti (adezyon) ve yapıştırıcının
iç bağları arasındaki kuvvetlerin ölçüsü (kohezyon) birlikte değerlendirilmelidir.
Bu özelliği tanımlamak ve açıklamak için birkaç teori
geliştirilmiştir. En yaygın yapışma teorilerinden bazıları şunlardır:
• Adsorpsiyon: Adsorpsiyon teorisi, adezyonun iki maddenin
yüzeyleri arasındaki moleküller arası temastan kaynaklandığını belirtir - yani,
yapıştırıcı ve yüzey arasındaki temastan kaynaklanan çekici kuvvetler -
örneğin, kimyasal bağlar, van der Waals kuvvetleri, vb. - iki yüzeyi bir arada
tutar.
• Mekanik kenetleme: Mekanik kenetlenme teorisi, yapışmanın,
yapışkanın her iki alt tabakanın yüzeylerinin boşlukları ve çıkıntılarının
içine ve etrafına akışından kaynaklandığını belirtir. Yapıştırıcı,
sertleştikten sonra mekanik olarak iki alt tabakayı bir arada tutar.
• Ara düfizyon: Ara difüzyon teorisi yapışmayı,
yapıştırıcının ve yüzey moleküllerinin
birbirlerine nüfuz etmesinden kaynaklandığını belirtir. Bazı durumlarda,
yapıştırıcı moleküllerinin yüzey ile teması kimyasal bir reaksiyona (ör. Erime)
neden olabilir. Moleküllerin difüzyonu ve ardından yapıştırıcının sertleşmesi, yapıştırıcı
ve iki yüzeyi etkili bir şekilde birbirine bağlayan bir bağ oluşumuna yol açar.
• Elektrostatik çekim: Elektrostatik çekim teorisi,
yapışmanın, farklı elektrostatik kuvvet yapıları verilen yapıştırıcı ve yüzey
arasındaki temas noktasında (yani arayüz) elektrostatik kuvvetlerin gelişmesinden
kaynaklandığını belirtir. Bu çekici kuvvetler, yapıştırıcı ve yüzey arasında ve
sonuç olarak iki yüzey arasında bir bağlantı oluşturur – oluşan bağlantı geçici
olsa da ayrılmaya direnir.
Kohezyon
Kohezyon, yapıştırıcı moleküllerini bir arada tutan iç çekim
kuvvetlerinin bir ölçüsüdür. Bu değer, yapıştırıcının bileşenleri veya yüzeyin
bileşenleri arasındaki bağların kuvvetini ifade edebilir. Bir yapıştırıcının
kohezif özelliklerini etkileyebilecek faktörlerden bazıları, yapıştırıcının
bileşenlerinin atomları arasındaki kimyasal ve moleküller arası bağlar ve
moleküllerin çapraz bağlanmasıdır (kısa zincirden uzun zincire).
Yapıştırıcı ve Yapıştırıcı Hata Modları
Çoğu durumda, bir yapıştırıcının başarısızlığı, adezif veya
kohezif özellikleri açısından yapıştırıcının kendisiyle ilgili bir soruna
atfedilebilir. Bununla birlikte, yapışan kısımdaki kohezyon hatası da bir yapıştırıcı
bağın başarısız olmasına neden olabilir.
• Yapıştırıcı ile yapıştırılan yüzey arasında yeterli bir
bağ kurulamaması sonucu yapıştırıcı hatası oluşur. Örneğin, bir yapıştırıcı ile
yapıştırılmış ve daha sonra çekilerek ayrılmış iki yüzey verildiğinde,
yapıştırıcı bir yüzere tam olarak yapışmış, ancak diğer yüzey üzerinde
tutunamamışsa, bu bir yapıştırma hatası olarak değerlendirilecektir. Ancak
burada incelenmesi gereken yapıştırıcının kendisi değil, yapışmanın
gerçekleşmediği yüzeyin kendisidir. Yüzey polyolefin, PTFE, silikon vb.
yapışmaz yüzeylerden birini içerebilir. Tek başına yapıştırılması söz konusu
olmayan yüzeylerde, yardımcı kimyasal ürünler yardımıyla standart
yapıştırıcılardan çözüm alınabilir.
• Yapıştırıcının yüzeye tutunma bağ kuvveti (adezyon),
yapıştırıcı içindeki atomlar ve molekülleri arasındaki bağlardan daha güçlü
olduğunda kohezif kopma meydana gelir. Örneğin, yapıştırılmış iki yüzeyin
ayrıldığı bir önceki duruma dönersek, yapıştırıcının bir kısmı her iki parçanın
da yüzeyinde kalırsa, bu, yapıştırıcının
kohezyon hatası olarak değerlendirilecektir. Bu durumda yapıştırma işinden
istenen mukavemet ve yapıştırılmış parçanın çalışma şekilleri ve maruz kaldığı
yükler yeniden gözden geçirilerek alternatif bir ürün belirlenebilir.
• Yapıştırıcının molekülleri arasındaki adezif ve kohezif
bağları, yapıştırdığı yüzeylerin atomları ve molekülleri arasındaki bağları
aştığında yapıştırılan yüzeyde kohezif kopma meydana gelir. Yapıştırılan yüzeyin
kohezif başarısızlığı olarak adlandırılan bu durum, tipik olarak yüzeyler
arasında oluşturulan bağlantı noktasında meydana gelir ve yüzeyin kendisi
yapısal yorgunluğa yenik düşerken sağlam kalan yapıştırıcı kendini gösterir -
yani, yüzeyin kendi içinden bir miktar yırtılma veya kırılma yaşanır.
Yukarıda bahsedilen ve aşağıda Şekil 1'de gösterilen üç koşul, yapıştırıcı bağın kopma modlarının üç ana tipini temsil eder. Bu üç bozulma modundan, yüzeyin kohezif başarısızlığı, tipik olarak, belirli bir yapısal bütünlüğe sahip yüzey için yapışkanın doğru seçimini ve uygulamasını gösterdiğinden en ideal olanıdır.
Resim 1 – Yapıştırıcı
Hata Modları
- https://www.britannica.com/technology/adhesive
- http://www.newworldencyclopedia.org/entry/Adhesive
- https://science.jrank.org/pages/91/Adhesive.html
- https://www.adhesives.org/adhesives-sealants/science-of-adhesion/design-of-adhesives-bonds/types-of-adhesives
- https://www.adhesives.org/adhesives-sealants/adhesive-selection/types-of-glue-glue-tips
- https://www.gvsu.edu/arttech/glue-and-adhesives-12.htm
- https://d-lab.mit.edu/sites/default/files/inline-files/D-Lab_Learn-It_Adhesives_Jul13.pdf
- https://polymerinnovationblog.com/wp-content/uploads/2015/02/handbook-of-adhesive-technology.pdf
Raziye Gündeş – WINKEL A.Ş. Teknik Müdürü