Limning Från kontakt till funktion UFoH fogningskurs, Mölndal,

Transkript

1 Limning Från kontakt till funktion UFoH fogningskurs, Mölndal, Ola Albinsson Presentation nr 1324 Utveckling av Fogningsmetoder för kombination av Olika material till Hybridlösningar Ett LIGHTer initiativ [UFoH] Publik/Konfidentiell

2 Agenda Limning Limning "Från Kontakt till funktion" 1h Ola Albinsson Limning i produktutvecklingsprocessen 30min Tomas Luksepp Att simulera en limfog 30min Fredrik Stig (Semcon) Termiska effekter vid limning av multimaterial 1h Tomas Luksepp Demonstration i verkstaden 1h 15min Termiskpåverkan, Akustiskemission, Ytbehandling och 2K-applicering

3 Limning Från kontakt till funktion För att lycka måste man vara ett team som kan limning från kontakt till funktion - Yta, Lim, Förbehandling, Applicering, Process, Hållfasthet, Simulering, Hälsa och Miljö, Demontering

4 Vad är limning? Förutsättningar - Avstånd 5Å lim/yta ca1,2å - Yt-energi lim< γ <yta Ställer karv på Material Renhet Lim Fogutformning Process γ tunga < γ insekt

5 Varför limning? + Olika material kan kombineras + Goda utmattningsegenskaper + Kan göras vid rumstemperatur + Korrosion/galvanisk separation + Design, ej håltagning + Ljud- och vibrationsdämpning + Enkelsidig åtkomlighet Kvalitetssäkring (rena ytor) Arbetsmiljö Fläkbelastning Okänd, utbildningsmöjligheter saknas Demontering

6 Limsorter och hur de stelnar Lim kan övergå från flytande till fast form genom Avdunstning ex. kontaktlimmer Avsvalning ex hotmeltlimmer Härdning ex 1K och 2K epoxi, polyuretaner, Akrylater mm.m För konstruktionslimning där laster ska överföras är det härdande lim som står till buds

7 Härdningsmekanismer Härdning sker genom kemisk reaktion som kan startas då Två eller flera komponenter blandas. Härdare och bas mixas samman. Exempelvis 2K -lim Frånvaro av luft och metallkontakt. Exempelvis anaeroba akrylatlimmer Närvaro av fukt exempelvis polyuretaner. Genom att höja temperaturen. 1K epoxilim UV-härdning. UV-ljus aktiverar initiator i limmet. Andra sätt som gör att material kan gå från flytande till fast form är genom avsvalning och avdunstning. Termoplast

8 Limtyper Exempel på vanligt förekommande lim Epoxi finns både i flytande och i fast form. finns både i 1- och 2-komponentsform. kan härda både vid rumstemperatur och förhöjd temperatur. härdtid varierar från några minuter till timmar. härdtid halveras för varje 10 C höjning av härdtemperaturen. krymper minimalt vid härdning. är anpassat för höga laster. har låg brottöjning. har god värmebeständighet. är det mest kemiskt resistenta limmet

9 Limtyper Exempel på vanligt förekommande lim Polyuretaner finns både i 1- och 2-komponentsform. härdar vid rumstemperatur kan kräva fukt vid härdning härdtid varierar från några minuter till timmar till dagar. krymper minimalt vid härdning. har hög brottöjning. har god värmebeständighet

10 Limtyper Exempel på vanligt förekommande lim Akrylater MMA (metylmetakrylater) finns 2-komponentsform. härdar vid rumstemperatur härdtid varierar från några minuter till en timme exoterm reaktion krymper vid härdning. hög brottöjning god spaltutfyllning elastisk limfog med mycket bra skjuv-, riv- och slaghållfasthet. luktar MYCKET!

11 Mekaniska egenskaper hos olika limtyper Tejp &

12 Nomenklatur Styrka skjuvhållfasthet STRUKTURLIM τ = MPa (Akrylatlim, Epoxilim, PUR-lim) Semistrukturella lim τ = 8-10 Mpa (Akrylatlim,PUR-lim) Elastiska lim τ = 2-8 Mpa (PUR-lim, 2-K MS-polymerer) Tape / Tätningar τ = 1-2 Mpa (Pur-lim, 1-K MS-Polymerlim, Silikonlim)

13 Glasomvandlingstemperatur Tg E' [MPa] Temp ( C) E' [MPa] Wet conditioned Aged Temp ( C) 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 E' [MPa] Dry Sample Temp ( C) 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 - Lim har inte konstanta egenskaper över ett brett temp område. - Påverkas av miljö och tid

14 Varför tvätt och förbehandling? Avlägsnar oxider, smuts, oljor och släppmedel Öka yt-energin Yt-förstoring som i sin tur ger bättre vidhäftning Korrosionsskydd

15 Olika typer av förbehandlingsmetoder * Tvättning - Avfettning (lösningsmedel) - Alkalisk tvätt * Mekanisk förbehandling - Borstning Slipning - Blästring * Våtkemisk förbehandling - Betning - Etsning - Anodisering * Torr lokal förbehandling - Korona - Plasma - Flamma - Laser

16 Vanliga förbehandlingsmetoder av vanliga material Stål Fosfatering Aluminium Betning + passivering Rostfritt Borstning, blästring, laser Kompositer och plaster Slipning, Corona, plasma

17 Mekanisk förbehandling: Slipning, blästring, borstning. - avlägsnar oxider och smuts och släppmedel. Metoderna ger en ytförstoring som i sin tur ger bättre vidhäftning. Man måste tvätta ordentligt innan annars kan man trycka in föroreningar i ytan. Dessutom måste en ordentlig rengöring ske efter förbehandlingen för att avlägsna fasta, lösa partiklar

18 Kemisk förbehandling - Betning, etsning, anodisering. Betning och etsning ger en ytförstoring, men på ett mer kontrollerat sätt än den mekaniska förbehandlingen. Skapa kontrollerade oxidskikt

19 Vad är Plasma? Plasma är materialtillstånd där molekylerna slagits sönder till elektroner, radikaler och joner Elektronerna kan accelereras med elektrostatiska fält och bli en slags kemisk bläster, det blir ett kallt plasma Plasmabehandling kan ske antingen i vakuum eller vid atmosfärstryck Koronabehandling är en sorts plasma Lysrör är plasma

20 Olika plasmautrustningar Vacuum Plasma - Batch process. - Hög energi och investeringskostnad Atmosfärs Plasma (plasma jet) - Luft plasma medium. Billig Ädel gas eller kvävgas som plasma medium. Kostnad för gas

21 Plasma Blaster Atmospheric Plasma Blaster MEF Utrustningen har effekten 200 W / munstycke bredd av 8 mm per munstycke, ansluten till tryckluft, som utförts under ytan hastighet av min 1,5 m / min och var placerad 1,5 cm ovanför ytan. Ytan förändras både kemiskt och strukturellt. Energin i plasma är så hög att den kan bryta upp CC bindningar

22 Corona Corona utrustning med rörligt bord S2V. Den har urladdning med två keramiska elektrodstavarna på 400 W och vardera. Hastighet på 2 m / min. Typiska önskvärda grupper som bildas OCH CO och CC-OH

23 Resultat med plasmabehandling: Smutsen går att ta bort Ytenergin ökar C O Processparametrar och utrustning påverkar rengöringseffektiviteten

24 Resultat PE Obehandlad<slipad<Corona<Plasma

25 Skillnad mellan lim under härdning? Typ 1. Expanderar vid härdning Gap Typ 2. Krymper vid härdning Gap Gap Gap Gap Gap

26 Relevanta process egenskaper för lim Krymp/expansion från ohärdat till härdat lim, Reometer Förändring av viskositeten under härdning, Reometer Youngs modul för härdad adhesiv, DMTA Normalkraft under härdning, Reometer Härdningstemperatur, ugn Härdningshastighet, DSC Verifiering mellan simulering och verkliga test.

27 Uthärdning För att upp nå rätt uthärdning och egenskaper måste - blandning - miljö -Temp vara enligt spec. Differential scanning calorimetry

28 Applicering Eftersträva att få ett limförband likt det som finns på ritningen. ökad kvalité i förbandet Faktorer som påverkar kvalitén på limfogen Avstånd Diameter Geometri Hastighet Position Reologi, Temp

29 Problem: Limutträngning Störning i process och på hälsa Lösning: Limfällor?

30 Problem: Luftfickor korrosion och hållfasthet Lösning: Flatsträng, Swirl?

31 Vad kan orsaka geometriförändringar? Hur kan detta undvikas? Elastiskt lim, minimalkrypning, styva komponenter?

32 Vad kan orsaka geometriförändringar? Geometriförändringar under Service life Local effekt Global effekt α Värmeutvidgningskoefficient Materialkombinationer Spänningar i materialet Temperatur, härdningscykler Temperatur, under service life Styvhet i material / komponent Fogutformning och typ av fogar, Fogsekvenser och fogdelning Styvhet i fogen (Tg Lim) Etc Geometriförändringar under produktion Elastisk deformation Plastisk deformation 32

33 Fixturering eller / och Förhärdning - Ugn - 2K-lim - Induktionsvärmning - IR -Kombinationsförband -Glaskulor i lim (falsar)

34 Inspektionssystem Vision-system är ett verktyg som lätt kan integreras och ge en kvalitetssäker strängapplicering.

35 Fel som kan uppstå? Orsakat av

36

37 Arbete med Härdande system AFS 2005:18 Styr hur arbetet får utföras. Risk för exponering vid applicering och vid heta arbeten. Nedbrytning till monomerer!

38 Hälsoeffekter med att jobba med Härdande lim Symptom: Snuva, rinnande ögon,astmatiska besvär samt kontaktexem Exponering genom - Inandning - Kontakt - Förtäring

39 Personligt skydd vid arbete med härdande lim. Handskar, ej skinnhandskar Glasögon Overall, i annan färg än limmet Andningsmask vid behov

40 Substitutionsprincipen För användning av kemiska produkter är den så kallade substitutionsprincipen central. Den anger att en kemisk produkt ska undvikas om den kan ersättas med en mindre farlig produkt. Om man tillämpar denna princip på limning rekommenderas följande trappa, där ingen fogning är högst och lim med stor hälsorisk lägst prioriterat. Att de tekniska kraven uppfylls inbegrips

41 Agenda Limning Limning "Från Kontakt till funktion" 1h Ola Albinsson Limning i produktutvecklingsprocessen 30min Tomas Luksepp Att simulera en limfog 30min Fredrik Stig (Semcon) Termiska effekter vid limning av multimaterial 1h Tomas Luksepp Demonstration i verkstaden 1h 15min Termiskpåverkan, Akustiskemission, Ytbehandling och 2K-applicering