یکی از اجزای مهم در موضوع بسته‌بندی چسب‌ها هستند. چسب‌ها می‌توانند در بسته‌بندی‌ها به شکل چسب‌های مهر و موم‌کننده و آب‌بند، چه برای بستن کارت‌ها و جعبه‌ها (بسته‌بندی‌های بزرگ)، و چه برای بسته‌بندی‌های ظریف و همچنین برچسب‌زنی(Labeling)  استفاده شوند. اما نکته قابل اهمیت اینجاست که ممکن است بهترین پوشش‌ها برای بسته‌بندی انتخاب شوند اما نبود آب‌بندی نهایی که توسط چسب‌ها صورت می‌گیرد، محصول نهایی را در زمان انبارداری، فروش در فروشگاه و حتی زمانی‌که محصول به دست مشتری می‌رسد، غیرقابل استفاده کند و یا از کیفیت حقیقی‌شان بکاهد. بنابراین انتخاب صحیح چسب‌ها متناسب با محیط، شرایط استفاده از آنها و همچنین ویژگی‌های مکانیکی و مقاومتی چسب‌ها، می‌تواند محصول تولید شده را به هدف نهایی‌اش برساند.

 

در بین چسب‌های تولیدشده و موجود در بازار، چسب‌های گرما ذوب یکی از پرکاربردترین چسب‌ها در بخش بسته‌بندی هستند. برای معرفی این چسب، چند مثال و چند پارامتر مهم را مطرح می‌کنم. از آنجایی که بیشتر چسب‌ها حلال پایه هستند (در مقابل آب پایه‌ها)، اشتعال‌زا بودنشان یک خطر جدی برای واحدهای صنعتی به حساب می‌آید و از طرفی چون جهان به سمت استفاده هر چه کمتر از حلال‌های آلی می‌رود (طبق قانون محدودیت نشر حلال‌های آلی)، استفاده از چسب‌های با حداقل حلال و یا حتی بدون حلال به خواسته بسیاری از صنایع تبدیل شده است. عاری از حلال بودن چسب‌های گرما ذوب چند مزیت مهم را به دنبال خود دارد: 1. ارتقا سطح امنیتی واحد مربوطه و برطرف شدن خطر انفجارها و آتش‌سوزی 2. ارتقا سطح بهداشت محیط و به حداقل رسیدن بو.

تعریف گرما ذوب:

 چسب‌هایی پلیمری از نوع ترموپلاستیک (که با حرارت جاری می‌شوند)، عاری از حلال که به‌صورت مذاب اعمال می‌شوند، در دمای محیط 100 درصد جامد هستند و به‌صورت فیزیکی (نه به‌شکل پیوند‌های شیمیایی) تثبیت می‌شوند. این چسب‌ها به‌صورت تکه‌های منظم و یا غیرمنظم جامد، در شکل‌های مختلف و همچنین به‌صورت نواری یا Tape موجود هستند.

همچون سایر چسب‌ها، مقاومت اتصالات چسب‌های گرما ذوب بر پایه اتصال چسبندگی بین چسب و سطوح (adhesion)، و بر پایه مقاومت هم‌چسبی ماده چسبناک (cohesion) است. به همین منظور برای رسیدن به دو چسبندگی مورد نظر (دِگَر چسبی و همچسبی)، چسب باید به‌صورت مذاب اعمال شود، تا مولکول‌های چسب بتوانند به اندازه کافی به سطح جسم مورد نظر نزدیک شده و آن را تر کنند و با مولکول‌های سطح برهمکنش داشته باشند. چسب مذاب امکان ایجاد یک پوشش صاف با ضخامت مناسب را فراهم می‌کند. در صنعت بسته‌بندی چسب‌های گرما ذوب توسط دستگاه‌های مخصوص در مخزن چسب، ذوب شده و توسط تفنگ یا Gun  بر روی سطح اعمال می‌شوند.

چسب پس از ذوب، به سطح اول اعمال شده و در مدت زمان مجاز (Open time) قطعه دوم متصل می‌شود. قطعه دوم را هم می‌توان به منظور نگه داشته شدن در موقعیت مکانی مناسب، از قبل با مقداری چسب آغشته شود. سپس چسب به سبب فرآیند تثبیت فیزیکی و اتلاف گرمای چسب، جامد می‌شود. در ابتدا ویسکوزیته چسب افزایش می‌یابد و سپس به‌صورت فزاینده‌ای سفت می‌شود.

سرعت تثبیت چسب گرما ذوب بسیار سریع است زیرا هیچگونه واکنش شیمیایی در زمان تثبیت صورت نمی‌گیرد و به هیچ ماده ثانویه‌ای برای گیرایی چسب نیاز نیست (جزیی که از چسب خارج شود (مثل حلال‌ها) و یا به چسب افزوده شود). تنها، گرمایی که درون چسب نهفته است و آن را مذاب کرده است باید از چسب خارج شود و چسب تثبیت می‌گردد. زمان تثبیت شدن یا Setting Time، مدت زمانی مورد نیاز برای رسیدن چسب به مقاومت نهایی اش است. مدت زمانی را که فرصت داریم تا دو سطح را بهم متصل کنیم، زمان باز بودن یا Open time می‌گویند. در واقع در زمان Open time، چسب هنوز قابلیت تر کردن سطح را دارد. بنابراین تا زمانی‌که چسب هنوز مذاب است، سطح دوم می‌تواند به سطح اول متصل ‌شود. اگر چسب از حالت مذاب دور شده باشد، ممکن است نتواند سطح دوم را تر کند و از این‌رو چسبندگی ضعیفی رخ خواهد داد. تثبیت سریع چسب به این معنی است که زمان کمی را برای متصل کردن سطح ثانویه به سطح اولیه در اختیار داریم. این سرعت بالای تثبیت، مناسب خطوط تولید اتوماتیک هستند اما با این حال دسته‌ای از چسب‌های گرما ذوب وجود دارند که زمان تثبیت شدن طولانی دارند و برای خطوط تولید دستی و یا خطوط تولید با زمان طولانی‌تر مورد استفاده قرار می‌گیرند.

اما موضوع دیگر، چسبندگی آنی پس از اعمال چسب است. از آنجایی که خطوط بسته‌بندی و همچنین تولید بسیاری از قطعات به‌صورت پیوسته است، نیاز به چسبندگی اولیه آنی چسب احساس می‌شود. به این منظور که چسب اعمال شده تا قبل از اینکه به تثبیت نهایی برسد، چسبندگی اولیه‌ای را از خود نشان دهد و قطعات مورد نظر را بدون فشار و یا با حداقل فشار در کنار یکدیگر قرار نگاه دارد تا به مرور زمان چسب تثبیت شود و به مقاومت نهایی‌اش برسد. این ویژگی را Green Strengh می‌نامند. وجود این ویژگی در چسب‌های گرما ذوب سرعت تولید را بالا خواهد برد.

با روش‌های زیر می‌توان سرد کردن را تسریع کرد و در نتیجه سرعت تثبیت چسب بیشتر شده و زمان فرآیندی پایین می‌آید. بیشتر این موارد بر پایه تسریع اتلاف حرارت موجود در چسب مذاب می‌باشند:

1. استفاده از مواد با هدایت حرارتی بالا

2. سرد شدن قطعات متصل شده

3. اعمال ضخامت نازکی از چسب

4. اعمال چسب در دمای پایین

5. ظرفیت گرمایی ویژه پایین در چسب

6. دمای پایین محیط

7. جریان هوایی شدید بر روی قطعه

8. اعمال به‌صورت اسپری

اما نکته قابل توجه در افزایش سرعت فرآیند سرد کردن چسب گرما ذوب این است که قبل از اینکه چسب تثبیت شود، باید سطوح مورد نظر را تر کرد تا پیوند‌های مورد نظر را برقرار شود. مواد فلزی از آنجایی که هدایت حرارتی بالایی دارند اگر از قبل گرم شوند، میزان ترشوندگی را بالا برده و در نتیجه مقاومت چسبندگی بالا خواهد رفت. از این رو طبق میزان مقاومت مورد نظر و همچنین سرعت مناسب تولید، باید دمای بهینه‌ای را برای این گونه قطعات تعریف کرد.

 

 

دلایل انتخاب چسب‌های گرما ذوب را می‌توان اینگونه ذکر کرد:

1. سهولت اعمال چسب از طریق تجهیزات فرآیندی با سرعت بالا

2. تشکیل اتصالات قوی، دایمی و پایدار در عرض چند ثانیه پس از اعمال

3.عاری از خطرات زیست‌محیطی و حداقل اتلاف به‌خاطر سیستم‌های 100 درصد جامد

4. سهولات در جابه‌جایی

5. عدم وجود مواد فرار (حلال) یا اجزای اشتعال‌پذیر

6. چسبندگی عالی (برای صنعت بسته‌بندی)

7. امکان‌های متنوعی برای تعیین فرمولاسیون با توجه به نیازمندی‌های صنعت (رنگ، گرانروی، دمای اعمال، و مشخصات عملکرد)

8. مقرون به صرفه بودن

با تمام این اوصاف استحکام و مقاومت حرارتی چسب‌های گرما ذوب معمولا پایین‌تر از چسب‌های متداول است (مثل چسب‌های اپوکسی، سیانواکریلات، پلی‌یورتان‌ها)، زیرا چسب‌های گرما ذوب، ساختار‌های 3 بعدی از طریق پخت (Curing) و برقراری اتصالات عرضی تشکیل نمی‌دهند.

اتصال‌عرضی شدن، ایجاد پیوند‌های بین مولکولی است که از جاری شدن یا خزش (وارفتگی) جلوگیری می‌کند و مقاومت‌های‌های شیمیایی و حرارتی بالایی را مهیا می‌سازد. اما پلیمرها پس از تشکیل ساختار 3 بعدی دیگر قابلیت بازگشت‌پذیری به حالت مذاب را نخواهند داشت و در صورت اعمال حرارت بالاتر از دمای معینی مولکوها تجزیه شده و می‌سوزند. که این نوع ساختارهای مولکولی شبکه‌ای مربوط به پلیمرهای ترموست است. اما همانطور که گفته شد در چسب‌های گرما ذوب پلیمرهای ترموپلاستیک استفاده می‌شوند که این موضوع امکان ذوب کردن (به‌صورت مکرر) در دمای بالا، عدم ازکارافتادگی تجهیزات ذوب چسب (جامد شدن چسب در مخزن و تجهزات، و ذوب دوباره) و همچنین مقدار اتلاف هر چه کمتر این نوع چسب‌ها را سبب می‌شود.

همچنین نبود حلال‌ها و استفاده از پلیمرهای ترموپلاستیک محدودیت‌هایی زیر را ایجاد می‌کنند:

1. نفوذ ضعیف به محیط‌های متخلخل و تر کردن سطوح زبر

2. جذب آلودگی از سطح

3. تَر کردن ضعیف سطوح فلزی (که پیش از این توضیح داده شد)

4. عدم تشکیل ساختارهای 3 بعدی مولکولی و در نتیجه عدم دستیابی به استحکام‌های بالا

به‌طور کلی چسب‌های گرما ذوب در کاربردهایی که نیاز به مقاومت‌های بالا نمی‌باشد استفاده می‌شوند (بسته‌بندی، برچسب‌زنی، نوار چسب‌ها، و اتصالات موقتی و آنی). اما با این حال با وارد کردن بعضی از مواد می‌توان در چسب‌های گرمای ذوب ساختارهای سه‌بعدی ایجاد کرد.

 
شناخت اجزای چسب‌های گرما ذوب، شناخت نقش هر جز، و همچنین تعاریف و مفاهیم به کار رفته در این صنعت می‌تواند ما را به انتخاب درست این چسب‌ها سوق دهد. یکی دیگر از راه‌های انتخاب چسب مناسب، شبیه‌سازی شرایط محیطی توسط دستگاه‌های تست است که صنایع تولید‌کننده چسب و طراحان فرمولاسیون چسب‌ها از طریق دستگاه‌های تست مورد نظر، چسب مناسب با نیاز مشتریان را طراحی می‌کنند.

 

 

 

مجموع رتبه (0)

0 از 5 ستاره
افزودن نظر
  • اولین نظر را شما بدهید