Kleje stosowane w taśmach przylepnych aktywowanych dociskiem

6 Dec 2016 14:58

Przy analizie czynników, które mają wpływ na skuteczność taśm przylepnych aktywowanych dociskiem („pressure sensitive adhesive”, PSA), istotne jest poznanie systemów klejących najczęściej wykorzystywanych w procesie produkcji taśm tego rodzaju. W niniejszym artykule przedstawiamy różne typy systemów klejących oraz ich specyficzne właściwości. Specjaliści, którzy pracują w branży produkcji taśm przylepnych aktywowanych dociskiem (PSA) lub zajmują się promocją produktów PSA, z pewnością często spotykają się z następującymi uwagami: „taśma nie sprawdziła się w tym zastosowaniu, taśma zawiodła”; „jakiego rodzaju klej został tu użyty?”; „po prostu klej termotopliwy” (hot-melt). Określenie „po prostu klej termotopliwy” nie wnosi wystarczającej informacji na temat kleju, która jest niezbędna, aby stwierdzić, dlaczego taśma nie okazała się skuteczna. Bliższe spojrzenie na kleje stosowane w produktach PSA Można wyróżnić trzy główne grupy klejów, które są wykorzystywane w ogromnej większości dostępnych na rynku produktów PSA. Są to: kleje na bazie naturalnego kauczuku, kleje na bazie syntetycznego kauczuku oraz kleje akrylowe. W ramach tych grup istnieją oczywiście niezliczone warianty charakteryzujące się odmiennymi właściwościami. Dlatego właśnie nie da się precyzyjnie przewidzieć skuteczności kleju, znając jedynie jego ogólny typ. Są jednak pewne cechy specyficzne dla poszczególnych rodzajów systemów klejących, a ich znajomość pozwoli zapobiec wybraniu niewłaściwej taśmy do danego zastosowania. Kleje na bazie naturalnego kauczuku Naturalny kauczuk („natural rubber”, NR) to pierwsza technologia, jaka została wykorzystana w produktach przylepnych aktywowanych dociskiem. Głównym i chyba najbardziej znanym przeznaczeniem kauczuku jest produkcja opon samochodowych. Warto wiedzieć, że kauczuk nie jest z natury ani lepki, ani klejący. Przy wytwarzaniu produktów PSA do naturalnego kauczuku dodawana jest żywica zwiększająca lepkość. Główna zaleta kauczuku naturalnego jest pochodną jednej z właściwości tej substancji, a mianowicie bardzo długich, splątanych ze sobą łańcuchów polimerowych. Dzięki temu naturalny kauczuk jest wyjątkowo elastyczny nawet w niskich temperaturach. Ścisłe połączenia łańcuchów polimerów odpowiadają z kolei za wysoką wewnętrzną wytrzymałość kauczuku naturalnego. Cechy te przekładają się na szeroki wachlarz zastosowań klejów opracowywanych na bazie NR. Ich skuteczność jest natomiast uzależniona od wykorzystywanego rodzaju kauczuku oraz domieszki żywic i innych składników. Zasadniczo produkty typu PSA bazujące na naturalnym kauczuku mają następujące zalety: n Wysoka lepkość wstępna, czyli początkowy „chwyt” kleju, zwany też z angielskiego tack. n Doskonała odporność na odrywanie na powierzchniach polarnych i niepolarnych. n Krótki czas do uzyskania przylepności końcowej. n Czyste usuwanie po zastosowaniu (np. w przypadku taśm maskujących). Kleje na bazie naturalnego kauczuku posiadają jednak również pewne wady, o których warto wiedzieć przy wyborze produktu do określonego zastosowania: n Słaba spoistość w wyższych temperaturach (T>70°C). n Niska odporność na proces starzenia. n Niska odporność na czynniki środowiskowe (wymaga stabilizatorów do ochrony przed UV, działaniem ozonu itp.). n Niska odporność na środki chemiczne i rozpuszczalniki. Kleje na bazie naturalnego kauczuku są jednak doskonałym rozwiązaniem do wielu zastosowań tymczasowych, zwłaszcza wewnątrz pomieszczeń. Kleje na bazie syntetycznego kauczuku Istnieje kilka synonimów na określenie klejów bazujących na kauczuku syntetycznym („synthetic rubber”, SR) – np. SBS, SIS lub SEBS. Polimery kauczuku syntetycznego wykorzystywane w systemach klejących mają wyjątkową strukturę molekularną. Składają się z dwóch twardych segmentów końcowych (styrenu) i miękkiego kauczukowego segmentu środkowego (butadienu). Ich budowę można przedstawić w następujący sposób: styren – butadien – styren = SBS. Styrenowy segment końcowy decyduje o spoistości (wewnętrznej sile) kleju, natomiast środkowy segment kauczukowy determinuje przylepność. Syntetyczny kauczuk sam w sobie nie posiada właściwości klejących. Przy wytwarzaniu produktów PSA wymaga dodatku z podwyższającej lepkość żywicy. W przeciwieństwie do polimerów kauczuku naturalnego polimery SR są krótkie i charakteryzują się niską masą cząsteczkową. Zalety klejów na bazie kauczuku syntetycznego: n Wysoka lepkość wstępna, czyli początkowy „chwyt” kleju (jak w kauczuku naturalnym). n Bardzo mocne wstępne wiązanie z podłożem (jak w kauczuku naturalnym). n Doskonała odporność na odrywanie na powierzchniach polarnych i niepolarnych. n Możliwość opracowywania powłok przezroczystych (w przeciwieństwie do kauczuku naturalnego). n Niski koszt (dzięki dużej szybkości procesów wiązania i nakładania powłok); z tego względu kleje na bazie kauczuku syntetycznego są bardzo często nazywane klejami termotopliwymi (hot-melt). Wady klejów na bazie kauczuku syntetycznego to: n Niska odporność na podwyższone temperatury. n Słaba odporność na proces starzenia (choć lepsza niż w przypadku kauczuku naturalnego). n Niska odporność na czynniki środowiskowe (wymaga stabilizatorów do ochrony przed UV, działaniem ozonu itp.). n Umiarkowana odporność na rozpuszczalniki. Kleje akrylowe Kleje akrylowe są wytwarzane na skalę przemysłową w procesie polimeryzacji określanej także jako „indywidualizowana formulacja”. Właściwości klejące akrylu mogą być odpowiednio dopasowywane i kontrolowane poprzez manipulowanie wybranymi monomerami wykorzystywanymi w formule, jak również poprzez proces polimeryzacji. W przeciwieństwie do klejów tworzonych na bazie kauczuku naturalnego i syntetycznego kleje akrylowe są „lepkie” z natury. Kleje akrylowe charakteryzują się długimi łańcuchami polimerowymi tworzącymi usieciowaną strukturę, która sprawia, że kleje akrylowe są znacznie bardziej wytrzymałe od klejów typu NR i SR. Zalety produktów PSA z systemami klejącymi na bazie akrylu: n Wysoka przejrzystość. n Wysoka odporność na proces starzenia (kleje akrylowe nie żółkną). n Wysoka odporność termiczna. n Wysoka odporność na UV, działanie ozonu i wilgoć. n Wysoka odporność na rozpuszczalniki i plastyfikatory. n Bardzo dobra odporność na odrywanie na powierzchniach polarnych. Wady: n Niska początkowa odporność na odrywanie. n Dłuższy czas do uzyskania przylepności końcowej. n Niższa przylepność na powierzchniach niepolarnych. W celu uzyskania akrylowych produktów PSA o podwyższonej wstępnej odporności na odrywanie lub o krótszym czasie do uzyskania przylepności końcowej często do polimerów akrylowych dodaje się żywice zwiększające lepkość. Dodatek żywicy modyfikuje jednak spoistość kleju akrylowego. Z uwagi na to, że kleje akrylowe mają strukturę usieciowaną i wykazują doskonałą odporność na procesy starzenia i temperaturę, stanowią optymalne rozwiązanie do długoterminowych zastosowań na zewnątrz pomieszczeń. Oprócz trzech głównych typów mas klejących wykorzystywanych przy produkcji taśm przylepnych na rynku dostępne są także inne, mniej znane i rzadziej używane rodzaje klejów, takie jak: n Kleje silikonowe (odporne na wysoką temperaturę, chemicznie obojętne). n Kleje butylowe (chronią przed korozją, dobre do uszczelniania dachów). n Kleje EVA – na bazie etylen – octanu winylu (do ochrony powierzchni). Podsumowując: aby dobrać optymalne połączenie taśmy i masy klejącej, należy w pierwszej kolejności przeanalizować szczegółowe aspekty planowanego zastosowania. Artykuł sponsorowany