Tutkal

Yapıştırıcı, malzemeleri bir arada tutan madde olarak tanımlanır. Yapışma, iki yüzeyi moleküller, iyonlar ve atomlar arası etkileşimden dolayı oluşan çekim kuvvetleriyle bir arada tutturulması olarak tanımlanır. Yapısal ve yapısal olmayan yapıştırma işlemi olarak iki temel yapıştırıcı ile birleştirme tipi vardır. Yapısal yapıştırma, yapının sürekliliğini kaybetmeden yük taşıyabilen yapıştırıcı ile birleştirme sistemidir. Yapısal yapıştırıcılar; yükleri, yapışan parçalar arasında iletmekte kullanılan yapıştırıcılardır. Yapısal yapıştırıcılar, uzay sanayi, otomotiv endüstrisi, gemicilik vb. birçok alanda kullanılmaktadır. Yapıştırıcıların en büyük fonksiyonu parçaları bir araya getirerek birleştirmektir. Geleneksel mekanik birleştirme yöntemlerinden daha düzgün bir gerilme dağılımı sağlar. Ayrıca yapıştırıcılar daha düşük maliyet ve ağırlıkta bağlantının oluşturulmasına ek olarak mekanik birleştirme yöntemlerine eşdeğer veya daha fazla bağlantı dayanımı sağlayabilmektedir. Yapıştırma bağlantılarının avantaj ve dezavantajları şunlardır;

Avantajları;

Düzgün gerilme dağılımı ve daha büyük yük taşıma alanı temin edilmesi,
İnce ve kalın malzemelerin birleştirilmesi,
Benzer veya farklı malzemelerin birleştirilmesi,
Yorulma ve tekrarlı yük dayanımı,
Düzgün yüzeyli birleştirme olanağı,
Dış ortamlara karşı yalıtım olanağı sağlaması,
Birçok teknolojiye kolaylıkla uygulanabilir olması,
Isı ve elektrik iletkenliğine karşı dayanıklı olması,
Yüksek darbe ve titreşim sönümleme kabiliyeti,
Dikkat çekici dayanım/ağırlık oranı,
Mekanik birleştirme yöntemlerinden daha kolay ve ucuz olması,
Sıkı geçme bağlantılarında dayanımı yükseltebilmesi,
Sert ve yumuşak olan iki ayrı parçanın hasar görmeden birleşmesini sağlaması,
Sızdırmazlık sağlaması,
Klasik bağlantı şekillerine göre daha hafif olması,
Cıvata, perçin gibi elemanlarca oluşturulan yüzey bozukluklarının yapıştırıcı bağlantılarında görülmemesi
Yapışma alanı boyunca gerilme dağılımı düzgündür,
Talaşlı imalat maliyetlerinin azalması ve daha kaliteli üretim gerçekleşebilmesi yapıştırıcı malzemelerin avantajları olarak sıralanabilir.

Dezavantajları;

Parçaların birleştirilmesinin zor olması, yüzey hazırlığı ve temizliği gerektirmesi,
Yapıştırıcının mekanik özelliklerinin zaman ve sıcaklığa bağımlılık göstermesi
Düşük soyulma dayanımı ve darbe dayanımı,
Bağlantı ya da yapıştırıcının performansıyla ilgili verilerdeki eksiklikler,
Yapıştırma bağlantısının ömrünün çevresel etkilere bağlı olması,
Metal yapıştırıcılar belirli bir geçiş sıcaklığına sahiptirler. Bu sıcaklık değerleri üzerinde mukavemet değerlerinin oldukça düşmesi,
Ortam şartlarını uygun hale getirmek ve uygulama ekipmanlarının yemini sonucu maliyetin yükselmesi,
Metal yapıştırıcı uygulanan yüzeye tam olarak yayılmaması sonucu mukavemetin düşmesi,
Nemli ve kimyasal ortamlar bazı yapıştırıcıların özelliklerini kötü yönde etkiler ve mukavemetleri düşer,
Metal yapıştırıcılarının bazı çeşitleri devamlı yükleme durumunda sürünme gösterebilirler.

Yapıştırıcı Çeşitleri

Kimyasal tipleri ve formları açısından ikiye ayrılır;

Kimyasal tipleri açısından yapıştırıcılar
Formları açısından yapıştırıcılar

Kimyasal Tipleri Açısından Yapıştırıcılar

Kimyasal reaksiyon ile sertleşen yapıştırıcılar ve fiziksel değişim ile sertleşen yapıştırıcılar olarak ikiye ayrılır;

Kimyasal Reaksiyon İle Sertleşen Yapıştırıcılar

En güçlü yapıştırıcılar kimyasal reaksiyon ile sertleşirler. Bunlara yapısal yapıştırıcılar da denir. Günümüzde kullanılan tipleri ve özellikleri şöyledir:

Anaerobikler Sızdırmazlık amacıyla kullanılır.
Cyanoacrylate’ler Yüzeydeki nemin reaksiyonu ile sertleşirler. Plastik parçaların birleştirilmesi için çok uygundur.
Sertleştirilmiş Akrilikler Oldukça hızlı sertleşirler. Yüksek mukavemet ve sertlik istenen yerlerde kullanılırlar.
Epoksiler Reçine ve sertleştiriciden oluşur. Yüksek mukavemetli yapışmalar elde edilir.
Poliüretanler İki bileşenli ve hızlı sertleşen yapıştırıcılardır. Darbe mukavemetine dayanıklıdır. Cam esaslı kumaşları yapıştırmak için oldukça uygundur.
Modifiye Edilmiş Fenolikler Yüksek mukavemet gerektiren metal ile metal, metal ile ağaç ve metal ile kompozit esaslı fren pabucu yapışmaları için oldukça uygundur.

Fiziksel Değişim İle Sertleşen Yapıştırıcılar

Kimyasal reaksiyon ile sertleşen yapıştırıcılara nazaran yapışma mukavemetleri daha düşüktür. Bunlara yapısal olmayan yapıştırıcılar da denir. Endüstride yaygın kullanım alanlarına sahiptir. Şu tipleri mevcuttur:

Sıcak Eriyikler Hafif yüklere maruz kalan birleştirmelerde kullanılırlar.
Kauçuk Yapıştırıcılar Su ortamının ya da çözülmenin kaybolması ile sertleşirler. Yüke maruz kalan yerlerde uygun değildir.
PVA’lar (Polyvinyl Acetates) Ağaç ve karton gibi gözenekli malzemelerin yapışması için uygundur. Endüstride geniş kullanım alanları vardır.
Basınç Gerektirmeyen Yapıştırıcılar Teyp ve etiket için uygun olan bu tip yapıştırıcılar sertleşmemelerine rağmen çevre şartları (yük vb.) durumlarını değiştirebilirler.

Form Açısından Yapıştırıcılar;

Macun, sıvı ve toz gibi çeşitli formlarda olabilirler. Şu grupları vardır;

Macun Tipi Yapıştırıcılar Metal ya da kompozit parçaları birleştirmek için kullanılan iki bileşenli, oda sıcaklığında sertleşen yapıştırıcılardır. Yüksek viskoziteye sahip olanları, mükemmele yakın yapışma sağlar.
Film Tipi Yapıştırıcılar Metalik ya da kompozit malzemelerin yapıştırılması ya da yapışmasına yardım etmesi için kullanılan epoksi esaslı yapıştırıcılardır. Kalın filmler Kompozit malzemelerin tamirlerinde ince filmler ise metal parçaların tamirlerinde kullanılır.
Düşük Vizkoziteli Yapıştırıcılar Epoksi reçine esaslıdır. Oda sıcaklığında ya da yüksek sıcaklıklarda(120-1800C) sertleşir. Petek yapılarından dolayı sandviç levhalarda kullanılır.
Düşük Yoğunluklu Yapıştırıcılar iki bileşenli, oda sıcaklığında sertleşebilen yapıştırıcılardır. Göçük ya da dolgu tipi tamiri, kompozit kumaş tabakalarının yapıştırılmasında kullanılır.
Reçineler Kompozit kumaşların emdirilmesi için kullanılan, iki parçalı düşük viskoziteli epoksi reçinelerdir.
Köpükler Kuruma süresince genişleyen yapıştırıcılardır. Birleşmedeki boşlukları doldurur ve parçaları birbirine kuvvetlice yapıştırır. Kalınlıkları en az 2 mm olur.

Yüksek Sıcaklıklara Dayanıklı Yapısal Yapıştırıcılar

Genel olarak yapıştırıcılar metal, seramik ve polimer malzemelerden oluşur. Polimer, organik esaslı malzemeler oldukları için yüksek sıcaklıklara dayanma mukavemetleri düşüktür. Polimer esaslı yapıştırıcılar, termosetler ve termoplastikler olarak iki gruba ayrılır. Termosetler ve termoplastikler arasındaki en önemli fark, termosetlerlerin sertleşmesi için moleküler yapıda çapraz bağların oluşması gerektiren, termoplastikler böyle bağ oluşturmazlar. Ayrıca termoplastiklerin ısıtılıp soğutulduklarında önce şekillerini tekrar kazanabilmeleri mümkünken termosetler sertleştikten sonra, tekrar ısıtıldıklarında bozulurlar. Termoset malzemeler genelde termoplastik malzemelerden daha sert ve yüksek sıcaklıklara dayanıklıdır. Termoset malzemelerin üretim zamanı, termoplastik malzemelere nazaran çok daha uzundur. Yapıştırıcılar, belirli bir sıcaklığın üzerinde kimyasal özelliğini kaybederler. Bu sıcaklığa yumuşuma noktası denir. Yumuşama noktası yüksek olan yapıştırıcılar, yüksek sıcaklıklara dayanıklı yapıştırıcılardır. Bütün polimer malzemelerin yumuşama noktası düşüktür. Bu yüzden yapıştırıcının yüksek sıcaklığa dayanımını arttırmak için, yapıştırıcının kimyasal bileşimdeki fenolik ve epoksi reçine oranını artırmak ya da polimer oranını düşürmek gerekir. Metal yapıştırıcılar olarak bilinen yüksek sıcaklığa dayanıklı, çok çeşitli malzemeler arasında mükemmel yapışma sağlayan fenolik esaslı yapıştırıcılar, ideal şartlarda ve ideal oranlarda karıştırılması sonucunda, yapıştırıcıda kırılganlık olmaksızın yüksek sıcaklıklarda yüksek mukavemet vermenin yanında iyi bir dolgu malzemesi olarak da kullanılır.

Kaynakça

İşcan, B., Adin, H., & Turgut, A. (2009). Yapıştırıcı Malzeme ile Birleştirilmiş Z Tipi Bağlantılarda Bindirme Mesafesinin Etkisi. Uluslararası İleri Teknolojiler Sempozyumu (IATS’09), 13-15 Mayıs 2009, Karabük, Türkiye.

Tutkallar