Wenn Sie jemals eine Aufkleber auf einem Schreibtisch abgeschält oder ein Etikett aus einem Glas entfernt haben, haben Sie die Magie des Druckempfindlichen Klebstoffs (PSA) erlebt.Aber was macht ein Material "klebrig" genug, um sofort mit nur einem leichten Fingerdruck zu haften? Für Chemiker und Ingenieure, die mit Druckempfindlichen Klebstoffen (HMPSA) arbeiten, liegt die Antwort in einer berühmten Faustregel, die alsDahlquist-Kriterium.
Was ist das Dahlquist-Kriterium?
Dieses Kriterium, das in den 1960er Jahren von Dr. Carl A. Dahlquist vorgeschlagen wurde, definiert die grundlegende mechanische Eigenschaft, die erforderlich ist, damit sich ein Material bei Raumtemperatur als druckempfindlicher Klebstoff verhält.
Der Klebstoff muss einen Aufbewahrungsmodul (G') vonweniger als 3 × 105 Pa (300 000 Pascal oder 3 × 10 Pa)6Dyn/cm2)Das Dahlquist-Kriterium wird außerdem am besten durch den Einsatz eines Tackifier auf einem Klebstoff bei40 bis 70 °C über Tg.
Abbildung 1. Das Dahlquist-PSA-Kriterium
Warum ist dies für HMPSA wichtig?
Heißschmelzklebstoffe sind zu 100% feste Thermoplastike, die heiß aufgetragen, abgekühlt und eine Bindung bilden.Die endgültig gekühlte Folie muss weich und flüssig genug bleiben, um unter sanftem Druck "auszutrocknen" (in mikroskopische Täler einer Oberfläche zu strömen)..
Wenn G' zu hoch ist (> 3 × 105 Pa): Der Klebstoff ist zu steif. Er wirkt wie ein starres Kunststoffblech.die zu schlechter Berührung und keinem Anschlag führen- Es klebt nicht.
Wenn G' zu niedrig ist (< 3×105 Pa): Der Klebstoff ist sehr weich und klebrig. Er fließt leicht in die Oberfläche und erzeugt eine große Berührungsfläche und eine starke anfängliche Haftung (Quick Stick).
Dieses Gleichgewicht ist in HMPSA-Formulierungen von entscheidender Bedeutung.Die Formulierungen stimmen das Modul so ein, dass es unter die magischen 300 fällt.Die Schwelle beträgt 1000 Pa.
Abbildung 2 Anpassung des Anteils der verschiedenen Zutaten an das Dahlquist-Kriterium
Real-World-Anwendung in der HMPSA
Wenn man zu viel Wachs hinzufügt, um die Kosten zu senken, steigt der Modul über die Dahlquist-Grenze.wenn Sie zu viel flüssiges Öl hinzufügen, fällt der Modul zu niedrig; der Klebstoff wird zu weich, kann von den Kanten des Etiketts herauslaufen und kann unter Schereinspannung versagen.
Das Dahlquist-Kriterium ist kein perfektes Gesetz, aber es ist der erste Kontrollpunkt, den jeder HMPSA-Entwickler bei der Entwicklung eines neuen Produkts verwendet.
Fragen und Antworten: Dahlquist-Kriterium & HMPSA
F1: Ist das Dahlquist-Kriterium ein festes, universelles Gesetz für alle Klebstoffe?
A: Nein, es handelt sich um eine empirische Beobachtung, die auf Raumtemperaturuntersuchungen basiert.Einige moderne Mikrostrukturierte Klebstoffe können auch mit einem höheren Modul Haftung zeigen, aber für den Standard HMPSA bleibt er der Goldstandard.
F2: Wirkt sich die Temperatur auf das Dahlquist-Kriterium aus?
A: Absolut. Der Modul eines viskoelastischen Materials ändert sich mit der Temperatur.Ein HMPSA kann das Kriterium bei 23 °C (Zimmertemperatur) perfekt erfüllen, aber bei 5 °C brüchig werden und das Kriterium nicht erfüllen (Kaltanwendung)Deshalb verwenden HMPSA-Formulierungen bei kalter Temperatur verschiedene Polymere und Harze, um den Modul auch bei Kälte niedrig zu halten.
F3: Wie messen wir G', um das Kriterium zu überprüfen?
A: Mit einem dynamisch-mechanischen Analysator (DMA) oder Rheometer wird eine kleine Probe des gekühlten HMPSA zwischen parallele Platten gelegt, eine kleine Schwingungskraft (normalerweise bei 1 Hz) ausgeübt,und messen die Verformungsbeständigkeit des Materials (Speichermodul G') und seine Fähigkeit zur Energieabgabe (Verlustmodul G").
F4: Was geschieht, wenn mein HMPSA ein G' von genau 300.000 Pa hat?
A: Es wird wahrscheinlich an der Grenze sein. Das Kriterium deutet darauf hin, dass das Material unter diesem Wert sein muss, um eine gute sofortige Anziehung zu erreichen. Bei genau 300.000 Pa,Sie können eine akzeptable Haftung auf glatten Oberflächen (wie Glas) erzielen, aber eine schlechte Leistung auf rauen Oberflächen (wie recyceltem Karton)Die Formulierer streben in der Regel eine Sicherheitsmarge deutlich unter diesem Wert an.
F5: Kann ich das Dahlquist-Kriterium für Nicht-HMPSA-Klebstoffe wie UV-gehärteten oder wasserbasierten PSAs verwenden?
A: Ja! Während sich der Artikel auf heiße Schmelze konzentriert, gilt das Dahlquist-Kriterium für jede Art von druckempfindlichem Klebstoff (auf Lösungsmittelbasis, auf Wasserbasis oder durch Strahlenthärtung).Das Prinzip eines niedrigen Modulums für den Wet-Out ist für alle PSA-Technologien universell.
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