Nhựa (plastic) là loại vật liệu không thể thiếu trong cuộc sống hằng ngày. Không chỉ các sản phẩm được chế tạo thuần túy từ nhựa, các sản phẩm chế tạo từ kim loại trong nhiều trường hợp còn được phủ lên một lớp nhựa để tăng độ thẩm mỹ, độ bền và hiệu suất sử dụng. Một số ngành sản xuất sử dụng keo dán nhựa phổ biến có thể kể đến như Sản xuất phương tiện giao thông, thiết bị y tế, Thiết bị điện tử, Điện tử dân dụng, Năng lượng, Dụng cụ thể thao,…
Không thể phủ nhận những giá trị mà vật liệu nhựa mang lại, nhưng chúng ta cần thừa nhận loại vật liệu này đã mang đến nhiều khó khăn trong quá trình thiết kế và lựa chọn vật liệu kết dính, lắp ráp chúng. Trên thị trường có nhiều loại keo dán và đa dạng loại bề mặt nhựa, làm sao để lựa chọn đúng loại keo cho đúng loại nhựa mà vẫn đạt được hiệu quả? Bài viết này sẽ giải đáp cho bạn lý do tại sao nhựa khó dán, cách để thiết kế mối dán nhựa và gợi ý một số loại keo dán nhựa hiệu quả cao.
Tại sao nhựa lại khó dán?
Các loại nhựa như polyethylene, polypropylene và polytetrafluoroethylene (PTFE) là một trong những loại nhựa khá khó dán bởi bề mặt năng lượng của chúng khá thấp, chỉ vào khoảng 20 đến 40 dynes. Đặc biệt, Polyolefin và Teflon là hai vật liệu nhựa phổ biến nhất với các đặc tính ưu việt và ứng dụng rộng rãi, có polymer riêng biệt với các đặc tính và ứng dụng độc đáo trong sản xuất công nghiệp.
PTFE, hay polytetrafluoroethylene, là một loại polyme được gọi là nhựa perfluorocarbon. trong nhựa perfluorocarbon, tất cả các nguyên tử carbon trong mạch chính của chuỗi polymer được liên kết hoàn toàn với các nguyên tử flo. Liên kết carbon và flo (liên kết C-F) là một liên kết mạnh đến mức cả oxy và tia cực tím đều không đủ năng lượng để phá vỡ nó. Sức mạnh của liên kết này là nguồn gốc của tính trơ hóa học và đặc tính lão hóa tốt. Sự phân bố của nguyên tử flo” xung quanh khung polyme carbon giúp cân bằng điện tích âm và điện dương, làm cho PTFE không phân cực. Các vật liệu không phân cực không hấp dẫn các chất phân cực, như nước. Polyme flo hóa hoàn toàn này có năng lượng bề mặt thấp gây ra nó không thể bị ướt bởi nước. PTFE không có chất hòa tan nào được biết đến.
Ngoài ra, Teflon cũng có khả năng chống chịu hóa chất tốt và có độ bền nhiệt cao, điều này làm cho nó trở thành vật liệu lý tưởng trong nhiều ứng dụng như ống dẫn chất lỏng, chảo chống dính và các ứng dụng y tế. Tuy nhiên, đặc tính không bám dính của Teflon cũng gây khó khăn trong việc dán nó với các vật liệu khác, và đòi hỏi các phương pháp chuẩn bị bề mặt và keo đặc biệt để đảm bảo độ dính tốt.
Đọc thêm: Giải pháp dành cho các bề mặt khó dính: Polyolefin và Teflon
Trong lắp ráp thiết bị y tế, các loại vật liệu như Nylon, COC/COP (cyclic olefin copolymer/polymer) và PEBA (polyether block amide) được ưa chuộng vì các đặc tính ưu việt có thể đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt của ngành y tế. Tuy nhiên, cấu trúc hóa học làm cho những vật liệu này có năng lượng bề mặt thấp, đặt ra những thách thức khi kết dính chúng lại với nhau. Tham khảo bài viết Làm thế nào để liên kết các vật liệu khó dính (Nylon, COC/COP và PEBA) trong lắp ráp thiết bị y tế? để tìm hiểu về keo dán nhựa cho Y Tế và các chứng chỉ yêu cầu.
Bên cạnh các loại nhựa thường thấy, loại vật liệu mới composite hay vật liệu nhựa tổng hợp cũng mang đến nhiều khó khăn cho nhà sản xuất với năng lượng bề mặt và khả năng thấm ướt khác nhau giữa các loại nhựa được tổng hợp trong hợp chất. Prostech đã gợi ý một số loại keo dán vật liệu nhựa tổng hợp Composite trong bài viết này, click để đọc toàn bộ bài viết.
Các chất bẩn như bụi, dầu nhớt, dấu vân tay,…bị để lại do quá trình cắt dũa trước đó cũng là một vấn đề cần quan tâm. Nếu nhà sản xuất không loại bỏ các lớp chất bẩn này trước khi kết dính thì keo dán thực chất chỉ liên kết với lớp bụi bẩn này chứ không phải bề mặt nhựa thực sự.
Tựu chung lại, nguyên nhân khiến bề mặt nhựa khó dán là do Năng lượng bề mặt của nhựa thấp và do các lớp bụi bẩn, dầu nhớt trên bề mặt chưa được làm sạch. Để giải quyết vấn đề trên, trước khi dán nhựa, ta cần Xử lý bề mặt nhựa, hay làm sạch bề mặt nhựa trước khi dán, đọc bài viết về phương pháp xử lý bề mặt của Prostech tại đây.
PLASMA: Xử lý bề mặt, tăng, giảm năng lượng bề mặt bằng tia Plasma, không sử dụng hóa chất.
Làm sạch bề mặt bằng hóa chất: Sử dụng dung môi để làm sạch bề mặt hoàn toàn, hãy cân nhắc đến các yếu tố môi trường, chống cháy, sức khỏe khi lựa chọn dung môi phù hợp.
Liên hệ Prostech để lựa chọn giải pháp xử lý bề mặt nhựa khó dán cho sản phẩm của bạn.
Các bước lựa chọn keo dán nhựa hiệu quả.
1. Xác định bề mặt nhựa cần kết dính
Bề mặt thực sự cần kết dính là nhựa?
Có nhiều nhà sản xuất đã phủ sơn tĩnh điện lên bề mặt nhựa cho các thiết bị của họ. Lúc này, bề mặt sơn tĩnh điện mới là bề mặt tiếp xúc trực tiếp với keo, không phải loại nhựa cấu tạo nên chúng. Với sơn tĩnh điện, chúng ta cần có các bước xử lý chúng trước khi kết dính.
Bề mặt cần kết dính là loại nhựa nào?
Mỗi các loại nhựa có đặt tính khác nhau, việc xác định rõ loại nhựa sẽ giúp bạn lựa chọn được đúng loại keo. Bề mặt của bạn là loại nhựa nào trong các loại nhựa thông dụng (PET, HDPE, PVC, LDPE, PP, ABS, Polyolefin, Teflon,…)? Nếu không phải các loại này, thì là loại nhựa gì? Hãy xác định rõ để không mất thời gian tìm kiếm keo dán nhựa phù hợp.
2. Bước xử lý bề mặt nhựa
Như đã được nhắc đến ở phần phía trên, trong các quy trình trước khi bộ phận bằng nhựa đến với bước lắp ráp, nó đã được gia công cùng rất nhiều loại dung môi và hóa chất khác như dầu, nhớt, chất tháo khuôn, bụi bẩn còn bám lại phía trên bề mặt khiến vị trí tiếp xúc giữa bề mặt với keo không nhiều dẫn đến mối kết dính yếu.
Mặt khác, sau khi sử dụng dung môi làm sạch, năng lượng bề mặt không tăng lên nhiều, nhà sản xuất nên sử dụng những công nghệ xử lý bề mặt tiên tiến hơn như máy plasma/ corona.
Tuy nhiên, nhiều khi nếu bề mặt nhựa không có quá nhiều vấn đề như vậy thì chỉ cần lựa chọn được loại keo phù hợp là đã có thể đem đến một mối kết dính chắc chắn.
3. Thiết kế mối dán cho bề mặt nhựa
Lực tác động vào mối dán nhựa là yếu tố quan trọng, cần được cân nhắc khi thiết kế mối dán. Các kỹ sư cần có một nền tảng kiến thức chắc chắn về việc phân bổ lực giữa hai bề mặt để có thể thiết kế được một mối dán chắc chắn nhất có thể.
Có 5 lực tác động mà mối dán phải chịu đựng khi hai bề mặt kết dính với nhau bằng keo dán/ băng dính, đó là:
- Shear Strength (Độ bền cắt)
- Compression Strength (Độ bền nén)
- Tension Strength (Độ bền kéo)
- Cleavage Strength (Độ bền cắt ngang)
- Peel Strength (Độ bền bóc)
Hầu hết các chất kết dính đều có Độ bền cắt, Độ bền nén, và Độ bền kéo, nhưng hiệu suất sẽ giảm dần khi phải chịu đựng Lực cắt ngang và Lực bóc theo thời gian. Để có thể thiết kế được mối dán bền chặt nhất, phân bổ lực phải đều trên cả bề mặt được kết dính.
Prostech có nhiều năm kinh nghiệm trong thiết kế mối dán phù hợp với đa dạng các loại vật liệu và bề mặt, đặc biệt là bề mặt nhựa, hãy liên hệ với chúng tôi để nhận tư vấn.
4. Lựa chọn loại keo dán nhựa phù hợp
Khi lựa chọn keo dán, điều quan trọng là phải nắm rõ được đặc điểm cũng như điểm mạnh của từng loại keo. Bởi vì các đặc tính của keo có thể tác động trực tiếp đến thời gian sản xuất, khả năng chống chịu với nhiệt độ, độ ẩm, hóa chất và các động khác đến từ bên ngoài lên mối dán.
Đối với hầu hết các ứng dụng kết dính vật liệu nhựa, keo CA, keo UV, MMA và một số các loại keo dán cường lực khác đều có thể được sử dụng. Tuy nhiên, có nhiều sự lựa chọn như vậy lại gây khó khăn cho người sử dụng. Đâu mới là loại keo phù hợp nhất?
a, Keo CA (Keo cyanoacrylate) dán nhựa
Keo cyanoacrylate, còn được gọi là keo siêu dính, là loại keo dán một thành phần có khả năng khô nhanh và bám dính tốt trên bề mặt nhựa.
Keo CA của PROSTECH phù hợp với hầu hết các bề mặt nhựa được làm từ ABS (acrylonitrile butadiene styrene), PMMA (acrylic), Nylon, Phenolic, Polyamide, Polycarbonate, PVC (ở cả dạng cứng và dẻo. Đối với keo dán nhanh CA, mối kết dính sẽ rất bền chắc trên cả polyethylene và polypropylene nếu sử dụng cùng với chất lót primer POP.
Một số đặc điểm nổi bật của keo dán nhựa CA của Prostech:
- Giá thành tốt
- Dễ sử dụng
- Ít hoặc không có khói trắng
- Khô nhanh, chỉ trong vài giây
- Chịu được nhiệt độ cao và hóa chất tốt
- An toàn cho người sử dụng.
- Chứng chỉ: ISO 9001, ISO 14001, UL, NSF International, REACH, RoHS,…
Tìm hiểu các ứng dụng của keo CA trong các ngành sản xuất:
Keo Cyanoacrylate Adhesives trong gắn ống thông y tế
Keo cyanoacrylate trong ngành công nghiệp sản xuất giầy dép
Xem chi tiết thông tin sản phẩm:
- Keo Permabond 825 dán nhựa
- Keo GLUDITEC CA51D-401 dán nhựa
- Keo Loctite 406 dán nhựa
- Keo HB Fuller M5 100 dán nhựa
- Keo 3M CA100 dán nhựa
b, KEO UV dán nhựa
Hầu hết các loại keo UV sử dụng trong dán nhựa của PROSTECH đều sử dụng tốt trên các bề mặt ABS, Nylon, Phenolic, Polyamide, Polycarbonate, PVC (cả loại nhựa cứng và nhựa mềm). Một số mã keo UV đặc biệt được thiết kế riêng sử dụng trên nhựa acrylic.
Đặc điểm nổi bật của keo UV dán nhựa Prostech:
- Khô nhanh: Keo UV có thể khô trong vài giây khi được chiếu tia UV, giúp tăng tốc độ sản xuất.
- Ít hoặc không chứa dung môi VOCs
- Khô theo yêu cầu: keo khô khi được chiếu dưới đèn UV, vậy nên nhà sản xuất không cần quan tâm đến thời gian, nhiệt độ, hay môi trường sử dụng như các loại keo khác.
- Độ bám dính cao: Keo UV có khả năng bám dính tốt trên nhiều loại vật liệu, bao gồm nhựa, kim loại, thủy tinh, và gốm.
- Chịu được nhiệt độ, hóa chất và tia UV: Keo UV có khả năng chịu được nhiệt độ cao, hóa chất và tia cực tím UV tốt, phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi độ bền cao hoặc sử dụng ngoài trời.
- Dễ sử dụng: Keo UV thường được sử dụng ở dạng lỏng hoặc gel, dễ dàng bôi lên bề mặt cần dán.
Để sử dụng keo UV hiệu quả, cần phải có một nguồn ánh sáng UV để kích hoạt quá trình polymer hóa. Thông thường, các thiết bị như đèn UV hoặc bóng đèn UV được sử dụng để cung cấp nguồn sáng UV cần thiết. Prostech cung cấp giải pháp keo dán Toàn diện, bao gồm: Máy sấy UV điểm, Máy sấy UV chùm, Máy sấy tích hợp băng tải.
Xem chi tiết thông tin sản phẩm:
Đọc thêm:
Ứng dụng của Keo UV trong Ngành Điện tử
Hạn chế của Keo UV và các giải pháp cải thiện
c, Keo Epoxy một thành phần
Loại keo khô với nhiệt độ sấy khá cao, sẽ không phù hợp với các loại nhựa bị nóng chảy ở nhiệt độ chưa đủ để keo khô. Thường thì loại keo này sẽ được sử dụng với các loại nhựa chống chịu tốt với nhiệt độ cao hoặc nhựa tổng hợp như PEEK hoặc PBT.
d, Keo Epoxy hai thành phần dán nhựa
Keo Epoxy hai thành phần thường được sử dụng để dán một số loại nhựa nhất định. Dòng sản phẩm epoxy đặc biệt của PROSTECH có đủ sức mạnh kết dính cho những ứng dụng yêu cầu độ bền cao và chống va đập từ bên ngoài. Dòng keo epoxy tái cấu trúc cũng được sử dụng trong ứng dụng yêu cầu cả về sức mạnh kết dính và độ đàn hồi hơn so với loại keo epoxy truyền thống.
Đặc điểm của các loại keo Epoxy hai thành phần dán nhựa của Prostech:
- Độ bám dính cực cao, chịu được tải trọng nặng
- Chịu được nhiệt độ cao (từ -60°C đến +204°C)
- Chịu được hóa chất và dung môi
- Thích hợp dán kim loại, nhựa, gốm sứ và gỗ
- Chống nước
Xem thông tin chi tiết sản phẩm:
e, Keo dán cường lực MMA/ keo dán cấu trúc acrylic
Keo Acrylic là loại keo dán được trên hầu hết các bề mặt nhựa. Sử dụng tra lên bề mặt dưới nhiều dạng: tra 2 thành phần song song với nhau trên cùng bề mặt, trộn trước sau đó tra lên bề mặt, … MMAs (keo có gốc methyl methacrylate) là một trong những lựa chọn hữu hiệu trong các ứng dụng dán nhựa, đem đến sức mạnh kết dính ấn tượng.
Đặc điểm chính của keo dán kết cấu MMA / keo dán acrylic:
-
Độ bám dính cao: Loại keo này tạo ra mối liên kết chắc chắn giữa các bề mặt nhựa, đảm bảo kết nối an toàn và bền vững.
-
Tính linh hoạt: Chúng có thể bám dính trên nhiều loại nhựa khác nhau, bao gồm ABS, PVC, polycarbonate và acrylic.
-
Đóng rắn nhanh: Keo Acrylic đóng rắn nhanh ở nhiệt độ phòng, giúp giảm đáng kể thời gian dán.
-
Kháng hóa chất tốt: Chúng có khả năng chống lại hóa chất, dung môi và độ ẩm, phù hợp sử dụng trong môi trường khắc nghiệt.
Xem thông tin sản phẩm:
- Keo LOCTITE® AA H3151 dán nhựa
- Keo 3M™ Scotch-Weld™ DP8910NS dán nhựa
- Keo Devcon Composite Welder FS dán nhựa
- Keo HARDLOC G-53-03 – 2K Acrylic Adhesive dán nhựa
- Keo Plexus® MA1025 dán nhựa
- Keo Bostik SAF Ultimate M25 dán nhựa
- Keo PERMABOND® TA4631 dán nhựa
Trong bài viết này chúng ta đã tìm hiểu về lý do tại sao bề mặt nhựa lại khó dán, quy trình thiết kế mối dán nhựa, các loại keo dán nhựa thông dụng và hiệu quả của chúng. Để chọn được loại keo phù hợp nhất với ứng dụng của bạn, hãy liên hệ với Prostech để nhận tư vấn và nhận mẫu thử miễn phí.