هدف این مقاله فنی اینه که یه پس‌زمینه در مورد سیستم‌های چسب پلی‌اورتان تک‌جزئی (۱K) و دوجزئی (۲K) ارائه بده. این شامل یه سری شیمی پایه و مزایا و محدودیت‌های هر دو سیستم میشه.
پیش‌زمینه شیمیایی
چسب‌های پایه پلی‌اورتان خیلی همه‌کاره هستن و ویژگی‌های عملکردی خوبی دارن. میشه اونا رو طوری فرمول‌بندی کرد که طیف وسیعی از خواص فیزیکی مثل ویسکوزیته و خواص کاربردی مثل عمر مفید داشته باشن. سیستم‌های پلی‌اورتان مورد استفاده برای چسب‌ها رو میشه به دو دسته اصلی تقسیم کرد: سیستم‌های ۱K (تک‌جزئی) و ۲K (دوجزئی) که هر دو شباهت‌هایی دارن و هر کدوم مزایا و معایب خاص خودشون رو دارن.
همه چسب‌های پلی‌اورتان از یه واکنش شیمیایی یکسان به عنوان پایه استفاده می‌کنن که این واکنش بین یه ایزوسیانات و یه پلی‌اُل هست (شکل ۱). برای سیستم‌های ۲K، ایزوسیانات و پلی‌اُل به صورت جداگانه تولید و عرضه میشن. برای ایجاد واکنش شیمیایی و اتصال عرضی کامل سیستم، باید درست قبل از استفاده این دو جزء رو با هم مخلوط کنیم. برای اینکه این کار درست انجام بشه، باید از نسبت دقیق اجزا و اختلاط کافی مطمئن بشیم.
شکل ۱. واکنش شیمیایی بین ایزوسیانات و پلی‌اُل برای ایجاد پیوند پلی‌اورتان
از طرف دیگه، تو سیستم‌های ۱K موقع تولید، پلی‌اُل با ایزوسیانات اضافی واکنش میده به طوری که زنجیره پلی‌اُل با یه گروه ایزوسیانات تموم میشه (شکل ۲). نسبت ایزوسیانات به پلی‌اُل کمک می‌کنه طول زنجیره پیش‌پلیمر پلی‌اورتان تعیین بشه. این پیش‌پلیمر پلی‌اورتان میشه جزء واکنش‌پذیر سیستم ۱K.
شکل ۲. واکنش بین دی‌ایزوسیانات و پلی‌اُل برای ایجاد یه پیش‌پلیمر پلی‌اورتان
برای تکمیل واکنش، یه سیستم ۱K باید با آب واکنش بده تا کاملاً اتصال عرضی پیدا کنه. شکل ۳ واکنش‌های شیمیایی بین ایزوسیانات انتهای زنجیره‌های پیش‌پلیمر یه سیستم ۱K و آب رو نشون میده که منجر به تشکیل پیوند پلی‌اوره میشه. این یعنی برای اتصال عرضی یه سیستم ۱K باید آب وجود داشته باشه که می‌تونه از رطوبت هوا تأمین بشه. البته برای بعضی چسب‌ها این آب از طریق پاشیدن مه آب قبل از اضافه کردن زیرلایه دوم که قراره بچسبه تأمین میشه. یا اینکه ممکنه پیش‌پلیمر تو یه حامل حلال حل بشه و موقع تبخیر حلال با رطوبت واکنش بده.
شکل ۳. واکنش بین ایزوسیانات و آب که نشون میده وقتی یه سیستم ۱K با آب واکنش میده چطور پیوند پلی‌اوره تشکیل میشه
مزایای چسب‌های پایه پلی‌اورتان
زمان خشک شدن و عمر مفید رو میشه با تغییر فرمول‌بندی تنظیم کرد
میشه به انعطاف‌پذیری خوبی تو محصول خشک‌شده رسید
مقاومت خوبی در برابر حلال‌ها بعد از خشک شدن دارن
چسبندگی عالی به طیف وسیعی از زیرلایه‌ها دارن
هزینه متوسطی دارن که به فرمول بستگی داره
میشه با روش‌های مختلفی مثل غلتک، قلم‌مو، اسپری استفاده کرد که می‌تونن خودکار یا دستی باشن
قابل اشتعال نیستن
به صورت حاوی حلال و بدون حلال عرضه میشن
برای خشک شدن نیازی به گرما ندارن ولی میشه از گرما برای تسریع خشک شدن بعد از قرار دادن هر دو زیرلایه استفاده کرد
می‌تونن در محدوده وسیعی از دماهای کاری چسبیده باقی بمونن
گرچه به اکثر زیرلایه‌ها می‌چسبن، ولی بعضی زیرلایه‌ها ممکنه برای چسبیدن چسب پایه پلی‌اورتان نیاز به آستر داشته باشن
ممکنه عمر نگهداری کوتاهی داشته باشن، معمولاً عمر نگهداری چسب‌های ۱K و ۲K بین ۳ تا ۱۲ ماهه
به خاطر تشکیل دی‌اکسید کربن که می‌تونه باعث کف کردن بشه، ممکنه لازم باشه قطعاتی که با چسب‌های پلی‌اورتان ساخته میشن رو موقع خشک شدن چسب زیر فشار کافی تو یه پرس نگه داشت تا جلوی این اتفاق گرفته بشه
به خاطر نحوه عرضه چسب و تشکیل پیوندهای اوره موقع خشک شدن، چسب‌های ۱K چند تا مزیت اضافی هم دارن:
نیازی به مخلوط کردن نیست
استفاده‌شون راحته
مقاومت شیمیایی عالی دارن
بسته به کاربرد مورد نظر می‌تونن حاوی حلال یا بدون حلال باشن
البته یه سری محدودیت اضافی هم دارن:
زمان خشک شدن و عمر مفیدشون خیلی به شرایط محیطی بستگی داره
به خاطر ماهیت خشک شدن با رطوبت، به محض باز شدن ظرف شروع به واکنش با رطوبت هوا می‌کنن که عمر نگهداریشون رو کم و ویسکوزیته‌شون رو زیاد می‌کنه
برای خشک شدن کامل به رطوبت کافی نیاز دارن، این ممکنه به معنی نیاز به مه‌پاشی مناسب آب قبل از استفاده از زیرلایه دوم باشه
همونطور که چسب‌های پلی‌اورتان ۱K مزایا و محدودیت‌های اضافی دارن، این موضوع در مورد چسب‌های ۲K هم صدق می‌کنه و مزایای چسب‌های ۲K شامل موارد زیر میشه:
معمولاً عمر نگهداری طولانی‌تری نسبت به چسب‌های پلی‌اورتان ۱K دارن
زمان خشک شدن بیشتر به فرمول‌بندی بستگی داره تا شرایط محیطی
بعد از استفاده چسب نیازی به فرآیندهای اضافی (مثل مه‌پاشی آب) نیست
محدودیت‌های چسب‌های پایه پلی‌اورتان ۲K:
برای خشک شدن درست چسب به نسبت صحیح اجزا نیاز هست
قبل از استفاده باید دو جزء به اندازه کافی با هم مخلوط بشن
مشکلاتی که معمولاً با چسب‌های پلی‌اورتان پیش میاد معمولاً به یکی از دلایل زیر هست:
استفاده از چسبی با عمر مفید خیلی کوتاه برای شرایط موجود، طوری که زیرلایه‌ها قبل از تموم شدن عمر مفید سر هم و تحت فشار قرار نمی‌گیرن.
استفاده از چسب ناکافی روی زیرلایه طوری که پوشش کافی برای ایجاد یه اتصال کامل وجود نداره. اگه یکی از زیرلایه‌ها متخلخل باشه باید این رو در نظر گرفت، همینطور یکنواختی سطح رو.
برای سیستم‌های ۱K اگه نیاز به مه‌پاشی آب باشه، مه‌پاشی آب کافی نیست تا اجازه بده واکنش کامل انجام بشه. پیشنهاد میشه این مقدار حدود ۷-۱۰٪ چسب استفاده شده باشه.
فشار ناکافی تو پرس. باید کل مساحت سطح زیرلایه در نظر گرفته بشه، طوری که فشار حدود ۱۰ پوند بر اینچ مربع باشه.
نتیجه‌گیری
چسب‌های پایه پلی‌اورتان رو میشه طوری فرمول‌بندی کرد که طیف وسیعی از خواص داشته باشن که بهشون اجازه میده به زیرلایه‌های زیادی بچسبن. مزایای زیادی برای استفاده از اونا وجود داره و البته چند تا محدودیت هم هست که باید در نظر گرفته بشن.
