4. Εργαλεία και τεχνικές εφαρμογής
8. Κρίσιμες παράμετροι για την ανάπτυξη της σύνδεσης
9. Έλεγχος ποιότητας συγκολλητικών ουσιών
Προκειμένου να αναπτυχθεί ισχυρή και ανθεκτική πρόσφυση της συγκολλητικής ουσίας με το υπόστρωμα θα πρέπει να προηγηθεί προετοιμασία της επιφάνειας ως ακολούθως:
Σκυρόδεμα: Η επιφάνεια θα πρέπει να καθαριστεί επιμελώς από σκόνες, ρύπους έλαια και αποφλοιούμενα χρώματα, σοβάδες και γενικότερα σαθρά επιφανειακά στοιχεία. Ο καθαρισμός πραγματοποιείται με μηχανικό τρόπο με χρήση πλυστικών, συρματόβουρτσεων, αμμοβολής, καθαρισμό με ατμό. Μετά τον καθαρισμό ακολουθεί στέγνωμα της επιφάνειας.
Μέταλλο και πλαστικό: Η επιφάνεια θα πρέπει να καθαριστεί επιμελώς με συρματόβουρτσες, διαλύτες, ώστε να απομακρυνθούν σκόνες, ρύποι και έλαια. Για δομικές συνδέσεις/ συγκολλήσεις, στις μεταλλικές επιφάνειες προηγείται αύξηση της επιφανειακής τράχυνσης με χημικό τρόπο.
Γυαλί: θα πρέπει να καθαριστεί με διαλύτες, νερό απορρυπαντικά ή άλλα χημικά καθαριστικά και να ξεπλυθεί επιμελώς με νερό προκειμένου να απομακρυνθούν οι ρύποι. Για δομικές συγκολλήσεις, η επιφάνεια του γυαλιού απαιτεί χημική προκατεργασία πριν της διάστρωση της συγκολλητικής ουσίας με ειδικά αστάρια (silanes) σύμφωνα με τις οδηγίες των προμηθευτών και των κατασκευαστών.
Τα περισσότερα συγκολλητικά απαιτούν μια λεπτή στρώση συνδετικού υλικού έτσι ώστε να επιτυγχάνεται η επιπεδότητα της επιφάνειας του υποστρώματος.
Ξύλινες επιφάνειες θα πρέπει να είναι λείες και επίπεδες πριν την διάστρωση της συγκολλητικής ουσίας
Πατώματα/ δάπεδα από σκυρόδεμα πριν την διάστρωση τους με υλικά επικάλυψης, θα πρέπει να χρησιμοποιηθούν προϊόντα τα οποία θα εξασφαλίσουν την ομαλή και επίπεδη επιφάνεια.
Επιφάνειες διαχωριστικών, πλαισίων και γενικά πανέλων, πριν την κάλυψη τους με κάποιο πλαστικό φιλμ, θα πρέπει να διασφαλιστεί η εξομάλυνση της επιφάνειας, προκειμένου να μην είναι ορατές τυχόν ατέλειες.
Ωστόσο, μερικές συγκολλητικές ουσίες (όπως εποξειδικές) και κονιάματα που χρησιμοποιούνται σε λεπτά στρώματα, μέχρι 1mm για τα εποξειδικά και 5mm για τα κονιάματα, δεν απαιτείται εξομάλυνση της επιφάνειας για την επίτευξη της αναγκαίας επιπεδότητας. αντίθετα, υπάρχουν περιπτώσεις όπως μεταλλικές ή γυάλινες επιφάνειες όπου η τράχυνση της επιφάνειας πριν την εφαρμογή της συγκολλητικής ουσίας είναι απαραίτητη. Ο έλεγχος της τραχύτητας πραγματοποιείται με όργανο μέτρησης τραχύτητας SURFTEST (roughness meters).
Για την διάστρωση δαπέδων σκυροδέματος, χρησιμοποιούνται κονίες (που περιέχουν τσιμέντο, άμμο, και ειδικά πρόσθετα), οι οποίες αναμειγνύονται με νερό. Η εφαρμογή τέτοιων υλικών εξομάλυνσης πραγματοποιείται με μυστρί προκειμένου να επιτευχθεί λεία και ομαλή επιφάνεια, με την επιθυμητή απορροφητικότητα / διαπερατότητα.
Στην περίπτωση κάθετων επιφανειών όπως τοίχων που πρόκειται να καλυφθούν με λεπτά επιστρώματα (ταπετσαρίες κ.λπ.), θα πρέπει και πάλι να εξασφαλιστεί λεία και ομαλή επιφάνεια έτσι ώστε να μην είναι ορατές οι ατέλειες του υποστρώματος μετά την κάλυψη του με το διακοσμητικό στοιχείο.
Εάν το υπόστρωμα είναι εξαιρετικά λείο, συμπαγές και μη απορροφητικό τότε η πρόσφυση της συγκολλητικής ουσίας επιτυγχάνεται με μηχανική προκατεργασία του υποστρώματος. Συγκεκριμένα, είναι απαραίτητη η τράχυνση της επιφάνειας με αμμοβολή ή χάραξη / αγρίεμα της επιφάνειας με γυαλόχαρτο , συρματόβουρτσα, έτσι ώστε να αυξηθεί η τραχύτητα της επιφάνειας και κατά συνέπεια η πρόσφυση της συγκολλητικής ουσίας στο υπόστρωμα.
Εάν το υπόστρωμα είναι λείο και πολύ σκληρό με συνέπεια να είναι δύσκολο να επιτευχθεί η αναγκαία τράχυνση της επιφάνειας τότε πριν την εφαρμογή μερικών συγκολλητικών ουσιών απαιτείται χρήση ασταριών με τα οποία επιτυγχάνεται χημική πρόσφυση της συγκολλητικής ουσίας με το υπόστρωμα.
Εάν το υπόστρωμα είναι υψηλής πολύ πορώδους δομής και διαπερατότητας (απορροφητικό) με συνέπεια να απορροφά την συγκολλητική ουσία, τότε πριν την εφαρμογή της συγκολλητικής ουσίας απαιτείται η χρήση ασταριού ή χρώματος για την κάλυψη των κενών/ πόρων.
Για την δομική σύνδεση μετάλλου ή γυαλιού, πριν την εφαρμογή της συγκολλητικής ουσίας πραγματοποιείται χημική προκατεργασία της επιφάνειας.
Τόσο η προκατεργασία της επιφάνειας όσο και ο τύπος των ασταριών που χρησιμοποιούνται πριν την εφαρμογή των συγκολλητικών ουσιών, συνήθως υποδεικνύονται από τον κατασκευαστή των συγκολλητικών προϊόντων δια μέσου των οδηγών εφαρμογής των συγκολλητικών ουσιών ή από τον προμηθευτή.
Πολλές από τις συγκολλητικές ουσίες παρουσιάζουν χαμηλή συγκολλησιμότητα σε επιφάνειες ή δομικά στοιχεία περιέχοντα υγρασία. Ωστόσο στις κατασκευές, η παρουσία της υγρασίας είναι αναπόφευκτη και υπάρχει τόσο στο εσωτερικό των δομικών στοιχείων (στην κύρια μάζα) όσο και επιφανειακά αυτών.
Σε αυτές τις περιπτώσεις, πριν την εφαρμογή των συγκολλητικών ουσιών θα πρέπει να γίνεται έλεγχος της περιεκτικότητας σε υγρασία των δομικών στοιχείων και να αποφεύγεται η χρήση των συγκολλητικών ουσιών όταν η υγρασία υπερβαίνει τις επιτρεπόμενες από τον κατασκευαστή τιμές, ή να πραγματοποιείται ξήρανση / αφύγρανση της επιφάνειας, ανάλογα με τον τύπο της συγκολλητικής ουσίας.
Κατά κανόνα, για συγκόλληση δομικών ή διακοσμητικών στοιχείων, στην περίπτωση υποστρώματος από σκυρόδεμα, η υγρασία δεν θα πρέπει να υπερβαίνει το 3%. Στην περίπτωση όπου το υπόστρωμα είναι από ξύλο τότε η περιεκτικότητα του σε υγρασία δεν θα πρέπει να υπερβαίνει αυτήν των προϊόντων τελειώματος και αυτήν του περιβάλλοντος χώρου.
Γενικά, όταν στις περιβαλλοντικές συνθήκες υπάρχουν υψηλά ποσοστά σχετικής υγρασίας (πάνω από 75% RH) ενώ η θερμοκρασία περιβάλλοντος δεν υπερβαίνει τους 20 - 25°C, τότε υπάρχει κίνδυνος δημιουργίας συμπυκνωμάτων στην επιφάνεια των συγκολλητικών βάσεως οργανικών διαλυτών, με συνέπεια την κακή συγκολλησιμότητα πρόσφυση της ουσίας. Σε τέτοιες περιβαλλοντικές συνθήκες δεν συνιστάται η κόλληση στοιχείων δομικών ή διακοσμητικών με χρήση συγκολλητικών ουσιών ευαίσθητων στην παρουσία υγρασίας.
Η θερμοκρασία εφαρμογής των συγκολλητικών ουσιών γενικά, δεν θα πρέπει να είναι υψηλή, δηλαδή μεγαλύτερη από 35 °C. Όταν η θερμοκρασία είναι αρκετά υψηλή τότε η εξάτμιση του φορέα ορισμένων συγκολλητικών ουσιών βάσεως οργανικών διαλυτών είναι πολύ γρήγορος ενώ ο ανοικτός χρόνος (open time) μειώνεται σημαντικά.
Επίσης η θερμοκρασία εφαρμογής δεν θα πρέπει να είναι πολύ χαμηλή δηλαδή μικρότερη από 5°C. Όταν η θερμοκρασία εφαρμογής των συγκολλητικών είναι μικρότερη από τους 5°C, τότε ο χρόνος που απαιτείται για την εξάτμιση του φορέα της συγκολλητικής ουσίας αυξάνει. Επιπρόσθετα η χαμηλά θερμοκρασία προκαλεί μείωση της συγκολλησιμότητας στις υδατοδιαλυτές συγκολλητικές ουσίες όπως για παράδειγμα τα πολυβινυλικά γαλακτώματα σε χαμηλές θερμοκρασίες δεν έχουν την δυνατότητα να δημιουργήσουν συνεχές φιλμ.
Αναλογίες ανάμιξης (αφορούν συγκολλητικές ουσίες δύο συστατικών και τσιμεντοκονίες)
Η ανάμιξη καθενός συστατικού θα πρέπει να γίνεται σύμφωνα με τις οδηγίες που υποδεικνύουν τα τεχνικά φυλλάδια του προϊόντος και στις συνιστώμενες αναλογίες, με απόκλιση ± 5%.
Μετά την ανάμιξη τους, ξεκινά η χημική αντίδραση των δύο συστατικών και η εφαρμογή του μίγματος για την συγκόλληση θα πρέπει να γίνει σε δεδομένο και καθορισμένο χρόνο ο οποίος προδιαγράφεται στα τεχνικά φυλλάδια που συνοδεύουν το προϊόν. Ο χρόνος αυτός ονομάζεται χρόνος ζωής μίγματος, Pot life. Βλέπε παράγραφο 1.8.1
Η εφαρμογή των συγκολλητικών ουσιών, σε μορφή ρευστή, μαστίχης και πάστας γίνεται με κατάλληλα εργαλεία (βλέπε Σχήμα 5):
Οδοντωτές σπάτουλες για εφαρμογή των μέσων συγκόλλησης σε δάπεδα και τοίχους: Η ποσότητα και το πάχος της συγκολλητικής ουσίας στο υπόστρωμα εξαρτάται από το μέγεθος των οδόντων της σπάτουλας αλλά και από τα προς σύνδεση υλικά. Η ποσότητα και το πάχος της συγκολλητικής ουσίας προδιαγράφεται από τον κατασκευαστή στα τεχνικά φυλλάδια που συνοδεύουν το προϊόν και εξαρτάται άμεσα από το είδος της εφαρμογής.
Βούρτσες, ρολά, πιστόλια θερμοκόλλησης: χρησιμοποιούνται ανάλογα με την εφαρμογή και τις ρεολογικές ιδιότητες των συγκολλητικών ουσιών.
Πιστόλι χειρός με φυσίγγι συγκολλητικής ουσίας: χρησιμοποιείται κυρίως σε περιπτώσεις πλήρωσης κενών του υποστρώματος.
Κατά κανόνα οι συγκολλητικές ουσίες εφαρμόζονται σε μια από τις δύο επιφάνειες που πρόκειται να συγκολληθούν (συνήθως στην πιο άκαμπτη επιφάνεια, με εξαίρεση όταν πρόκειται για κόλληση ταπετσαρίας). Επίσης εξαίρεση αποτελούν οι συγκολλητικές ουσίες νεοπρενίου, οι οποίες εφαρμόζονται και στα δύο υποστρώματα τα οποία πρόκειται να κολληθούν.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Σχήμα 5c: Εργαλεία εφαρμογής συγκολλητικών ουσιών. (a): Οδοντωτή σπάτουλα, (b):Ρολό, (c): μυστρί, (d):Πιστόλι χειρός για φύσιγγες, (e):Πιστόλι χειρός σε μορφή σωλήνα αέρος για φύσιγγες. |
||
Το ιξώδες αποτελεί ένδειξη των ρεολογικών ιδιοτήτων των συγκολλητικών ουσιών. Μονάδα μέτρησης του ιξώδους: mPas: όσο πιο χαμηλή είναι η τιμή του ιξώδους τόσο πιο ρευστή είναι η κόλλα. Η μέτρηση του ιξώδους πραγματοποιείται με ιξωδόμετρα.
Ακολούθως δίνονται οι κανονισμοί για την μέτρηση του ιξώδους των συγκολλητικών ουσιών:
ASTM D 1084-88 standard test method for viscosity of adhesives,
ASTM D 2256: test method for apparent viscosity of adhesives having shear rate dependant flow properties
Το ιξώδες κάθε συγκολλητικής ουσίας ρυθμίζεται από τον κατασκευαστή της συγκολλητικής ουσίας, προκειμένου να εφαρμόζεται στο υπόστρωμα εύκολα και γρήγορα με τα κατάλληλα εργαλεία.
Για εφαρμογή συγκολλητικής ουσίας σε κάθετες επιφάνειες (όπως τοίχος) το ιξώδες της συγκολλητικής ουσίας θα πρέπει να είναι υψηλότερο από αυτό που ορίζεται σε οριζόντιες επιφάνειες (όπως δάπεδα), έτσι ώστε να αποφεύγεται το «τρέξιμο» ή «κρέμασμα» της συγκολλητικής ουσίας από την επιφάνεια.
Παραδείγματα:
Για συγκολλητικές ουσίες που εφαρμόζονται με ρολό σε οριζόντιες επιφάνειες, για την επικάλυψη δαπέδων, το ιξώδες της συγκολλητικής ουσίας θα πρέπει να είναι 20000 mPa.s.
Για συγκολλητικές ουσίες διαλύτου, τα οποία εφαρμόζονται με χρήση βούρτσας, για την κόλληση και συναρμολόγηση αγωγών PVC, απαιτείται χαμηλό ιξώδους: 2000 - 3000 mPa.s, προκειμένου να διασφαλιστεί η ροή και η ομοιογενή κατανομή μεταξύ των δύο προς κόλληση στοιχείων.
Συγκολλητικές υπό μορφή μαστίχης ή πάστας για την κάλυψη των διάκενων, θα πρέπει η ρευστότητα των ουσιών να είναι τέτοια που να μην επιτρέπει την κύλιση ή τρέξιμο της ουσίας από μια κάθετη επιφάνεια. Οπότε το ιξώδες των πληρωτικών ουσιών θα πρέπει να κυμαίνεται στην περιοχή από 100 000 έως 2 000 000 mPa.s.
Όταν και οι δύο επιφάνειες είναι επίπεδες και λείες, όπως συμβαίνει με τα περισσότερα διακοσμητικά υλικά, το πάχος του στρώματος της συγκολλητικής ουσίας θα πρέπει να μην υπερβαίνει τα 1 έως 2 mm μετά από πίεση των δύο επιφανειών.
Όταν οι επιφάνειες οι οποίες πρόκειται να κολληθούν δεν είναι επίπεδες και παρουσιάζουν επιφανειακή ανομοιογένεια, τότε θα πρέπει να καλυφθούν με την κόλλα τα επιφανειακά διάκενα έτσι ώστε να επιτευχθεί τουλάχιστον το 90% της επαφής μεταξύ της συγκολλητικής ουσίας και καθενός από τα δύο υποστρώματα.
Για παράδειγμα, για την κόλληση κεραμικών πλακιδίων σε δάπεδο ή τοίχο, το ελάχιστο πάχος συγκολλητικής ουσίας (κονιάματος ή τσιμεντοκονίας) θα πρέπει να είναι 1 έως 4 mm. Τέτοια μεγάλα πάχη συγκολλητικού στρώματος επιτυγχάνονται με τσιμεντοκονίες, λόγω των υδραυλικών ιδιοτήτων του τσιμέντου (σκλήρυνση του μίγματος σε παχύρρευστη μορφή και ανάπτυξη μηχανικών ιδιοτήτων δια μέσου της χημικής αντίδρασης του τσιμέντου με το νερό). Η πάστα της τσιμεντοκονίας που δημιουργείται αποτρέπει την «τρέξιμο» ή «κρέμασμα» της τσιμεντοκονίας από τις κάθετες επιφάνειες ακόμα και στα μεγάλα πάχη διάστρωσης της.
Επίσης, τα υλικά στεγανοποίησης καθώς επίσης και τα εποξειδικά συγκολλητικά, μπορούν να διαστρωθούν σε μεγαλύτερα πάχη λόγω της σκλήρυνσης τους μέσω χημικής αντίδρασης των συστατικών τους.
Για συγκολλητικές ουσίες διαλυτές σε νερό ή σε οργανικούς διαλύτες, στις οποίες η σκλήρυνση και η ωρίμανση τους επιτυγχάνεται δια μέσου της εξάτμισης ή προσρόφησης στο υπόστρωμα του φορέα τους, το μέγιστο επιτρεπόμενο πάχος διάστρωσης της συγκολλητικής ουσίας δεν θα πρέπει να υπερβαίνει τα 2 mm. Το πάχος του συγκολλητικού στρώματος τέτοιων συγκολλητικών ουσιών εξαρτάται άμεσα από την δυνατότητα τους να εξατμίζεται ο φορέας τους με αποτέλεσμα την συρρίκνωση τους και την μη κάλυψη των κενών.
Καλυπτότητα ή κατανάλωση συγκολλητικών ορίζεται ως η μάζα της συγκολλητικής ουσίας ανά μονάδα επιφάνειας, και εκφράζεται σε g/m2.
Η κατανάλωση της συγκολλητικής ουσίας εξαρτάται από την επιπεδότητα και την διαπερατότητα (ικανότητα προσρόφησης της κόλλας – πορώδης δομή) της επιφάνειας, το ειδικό βάρος της συγκολλητικής ουσίας, τα εργαλεία εφαρμογής της (μήκος οδόντων σπάτουλας, χονδρόκοκκο, ή λεπτόκοκκο ψεκασμό της ουσίας από το πιστόλι, κ.λ.π.).
Η μικρή κατανάλωση της συγκολλητικής ουσίας δίνει χαμηλής ποιότητας κολλήσεις.
Μεγάλη κατανάλωση συγκολλητικής ουσίας επίσης θα πρέπει να αποφεύγεται, λόγω των διαλυτών ή του νερού τα οποία όταν παγιδευτούν ανάμεσα στις δύο επιφάνειες οι οποίες είναι μη διαπερατές τότε δεν είναι εύκολη ή εξάτμιση του φορέα της συγκολλητικής ουσίας (νερό ή διαλύτης).
Ορίζεται ως ο αναγκαίος χρόνος που απαιτείται μετά την διάστρωση της συγκολλητικής (βάσεως διαλυτών ή υδατοδιαλυτής) ουσίας προκειμένου για να εξατμιστεί ή να απορροφηθεί από το υπόστρωμα ο περιεχόμενος διαλύτης ή το νερό. Μετά το πέρας του χρόνου αναμονής η συγκολλητική ουσία γίνεται κολλώδης (παχύρρευστη) και είναι έτοιμη για την συγκόλληση των δύο υλικών. Ο χρόνος αναμονής είναι μικρότερος όταν η θερμοκρασία περιβάλλοντος χώρου είναι υψηλή (καλοκαίρι), ενώ είναι μεγαλύτερος όταν η θερμοκρασία περιβάλλοντος είναι χαμηλή (χειμώνας).
Συνήθως για συγκολλητικές βάσεως διαλύτη ο χρόνος αναμονής είναι 2-10 λεπτά και 5-15 λεπτά για υδατοδιαλυτές συγκολλητικές ουσίες
Ορίζεται ως ο μέγιστος χρόνος παραμονής μετά την διάστρωση της συγκολλητικής ουσίας και περιλαμβάνει τόσο τον χρόνο αναμονής όσο και τον χρόνο διάστρωσης της συγκολλητικής ουσίας. Εάν ο χρόνος που θα παραμείνουν τα αντικείμενα είναι μεγαλύτερος από τον ανοικτό χρόνο, τότε η συγκολλητική ουσία ξηραίνεται και γίνεται ακατάλληλη για σύνδεση. Ενώ αντίθετα εάν ο χρόνος παραμονής είναι πολύ μικρότερος από τον ανοικτό χρόνο, τότε η συγκολλητική ουσία είναι πολύ ρευστή για συγκόλληση.
Ο ανοικτός χρόνος είναι συνάρτηση τόσο της κατανάλωσης της συγκολλητικής ουσίας (καλυπτότητα) όσο και της θερμοκρασίας περιβάλλοντος στην οποία γίνεται η σύνδεση δύο στοιχείων. Για παράδειγμα: Συγκολλητικές ακρυλικών γαλακτωμάτων που χρησιμοποιούνται για την σύνδεση PVC πλακιδίων έχουν 50 λεπτά ανοικτό χρόνο σε θερμοκρασία 20 °C και κατανάλωση 320 g/m2, ο χρόνος αυτός μειώνεται σε 10-20λεπτά για κατανάλωση 250 g/m2 και υψηλότερη θερμοκρασία εφαρμογής 35 °C.
Στο σχήμα 6 δίνεται διάγραμμα προσδιορισμού του σωστού ανοικτού χρόνου σύνδεσης δύο υλικών.
Σχήμα 6: Προσδιορισμός του κατάλληλου για την σύνδεση δια μέσου συγκολλητικών ουσιών. WT = waiting time και OT = open time
Στον χρόνο αυτό η συγκολλητική ουσία αποκτά τις συνολικές μηχανικές και χημικές αντοχές της. Ο χρόνος αυτός διαρκεί από μερικές ώρες ως και 24 ώρες. Η διάρκεια του χρόνου ωρίμανσης εξαρτάται από τον τύπο της συγκολλητικής ουσίας, από την απορροφητικότητα του υποστρώματος, την θερμοκρασία και την σχετική υγρασία του περιβάλλοντος χώρου και το πάχος της σύνδεσης. Στο σχήμα 7 δίνεται διάγραμμα των χρόνων ωρίμανσης διαφόρων τύπων κόλλας συναρτήσει της δύναμης συνάφειας ως προς το χρόνο.
Σχήμα 7: Ανάπτυξη δυνάμεων συνάφειας και μηχανικών αντοχών τις πρώτες ώρες/ ημέρες για διαφόρους τύπους συγκολλητικών ουσιών. |
Ο έλεγχος ποιότητας των συγκολλητικών ουσιών πραγματοποιείται από τον κατασκευαστή των συγκολλητικών και γίνεται με τη μέτρηση των παρακάτω ιδιοτήτων:
|
Τεχνικά χαρακτηριστικά |
|
|
Μηχανικές ιδιότητες |
|
Αντοχή σε υψηλές και χαμηλές θερμοκρασίες, ανθεκτικότητα καιρικών συνθηκών
Αντοχή στο νερό ή την υψηλή υγρασία, διαλύματα καθαρισμού και απορρυπαντικά
Αντοχή σε οργανικούς διαλύτες (κετόνες, εστέρες, αρωματικοί υδρογονάνθρακες), αλκοόλες
Αντοχή σε οξέα και αλκάλια.
Προκειμένου να μετρηθεί η χημική αντοχή της συγκολλητικής ουσίας, μετρώνται οι μηχανικές ιδιότητες και τα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά αυτών πριν και μετά την χρήση των παραπάνω χημικών. Το ποσοστό απώλειας των μηχανικών και φυσικοχημικών ιδιοτήτων της συγκολλητικής ουσίας ενδέχεται να αναγράφεται στα φυλλάδια διάθεσης του προϊόντος.
