Singapur Nanyang Teknoloji Üniversitesi’nden bilim insanları, yapıştırıcıları manyetik alan kullanarak kürleştirmenin yeni bir yolunu buldu. Bu sayede karbonfiber tabakaları, ayakkabı tabanları gibi endüstriyel ürünleri birleştirmek için kullanılan epoksi yapıştırıcıların kullanımı kolaylaşabilir.
Epoksi benzeri yapıştırıcılar plastik, seramik ve ağaç gibi maddeleri yapıştırmak için nem, ısı veya ışıktan yararlanırlar. Genelde tip yapıştırıcılar kürleşme için oda sıcaklığından, 80 C dereceye kadar sıcaklıklara ihtiyaç duyuyor.
Kürleştirme prosesi için yapıştırıcının, iki yüzey arasında çapraz bağlanması ve bağlanması gerekiyor. Böylece yapıştırıcı kristalleşerek, sertleşir ve son sağlamlığına ulaşır.
Nanyang Teknoloji Üniversitesi’nden “manyeto-kürleştirici “ yapıştırıcı manyetik alanla kürleştirme yapıyor. İşte bu özellik sayesinde ısı, nem veya ışıkla kürleştirme yapılamayan koşullarda, manyetik alanla kürleştirme yapılabilir.
Bisiklet kadroları, kask veya golf sopaları gibi özel ekipmanları yapıştıran iki bileşenli epoksi yapıştırıcılar, reçine ve sertleştiricinin anlık reaksiyonuyla hızlı bir şekilde yapışır.
Karbon fiber üreticileri, karbon kuşaklarını yapıştırmak için epoksi yapıştırıcıları yüksek sıcaklıklarda saatlerce kürleştirerek birleştiriyor. Bu yoğun enerjili proses nedeniyle karbon fiber maliyetleri artıyor.
Yeni manyetik alan kürleştiren yapıştırıcı; ticari bir epoksi yapıştırıcıyla, özel geliştirilmiş manyetik nanoparçacıklardan yapılıyor. Bu yeni yapıştırıcı, iki tüplü yapıştırıcılar gibi sertleştirici veya hızlandırıcı içermediğinden üretimi ve uygulaması kolaylaşıyor.
Yapıştırıcının kürleşmesi için gereken manyetik alan, çok az olduğundan üretimde kullanılan fırınlara oranla çok daha az elektrik tüketiyor.
Örneğin manyeto kürleşen yapıştırıcı 200 wattlık elektromanyetik bir cihazla 5 dakikada yapıştırılabiliyor. (16.6 watt) Normalde epoksi kürleştirmek için kullanılan fırınlar bir saatte 2000 watt civarı enerji tüketiyor. Yani kürleşme için gereken enerji, 120 kata kadar azalıyor.
NTU Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Fakültesi’nden, Prof. Raju V. Ramanujan, Doçent Doktor Terry Steele ve Dr Richa Chaudhary tarafından yapılan çalışma, Applied Materials Today dergisinde yayınlandı. Yeni teknolojinin birçok alanda uygulama potansiyeli var.
Bu sayede spor ürünleri, otomotiv, elektronik, enerji, uzay teknolojileri ve medikal ürünler için yeni kullanım imkanları sunabilir. Laboratuvar testlerinde yeni yapışkanın 7 megapaskala kadar dayanım gösterdiği onaylandı. Yani piyasadaki epoksi yapışkanlarla eşdeğer özellikler sergiliyor.
“Bu yapıştırıcıdaki asıl geliştirmemiz, manyetik alan maruziyetiyle yüzeylerde aşırı ısınma olmadan birkaç dakika içinde birleşmenin sağlanmasıdır. Özellikle, esnek elektronikler ve biyo-bozunur plastikler gibi ısı duyarlı yüzeylerde bağlanmanın sağlanması açısından oldukça önemli,” diyor gelişmiş yapıştırıcılarda uzman Yrd. Doç. Dr. Steele.
Manyetik Alanla Kürleşen Yapışkan Nasıl Çalışıyor?
Yeni yapışkan iki ana bileşenden oluşuyor. Isıyla kürleşen normal epoksi ile mangan, çinko ve demir oksit(MnxZn1-xFe2O4) nano parçacıklarlardan oluşan bir bileşime sahip.
İşte bu sayede büyük endüstriyel fırınlara ihtiyaç duymadan, daha çevreci ve hızlı bir çözüm üretilebilecek.
Örneğin, spor ayakkabı üreticileri kauçuk taban ve üst yarısını yapıştırırken, ısıtma problemi yaşanıyor. Çünkü kauçuk ısıyı yalıttığından, epoksi yapışkanın yapışması için gerekli olan ısıyı aktarma problemi yaratıyor. İşte bu nedenle ayakkabıları fırına koyarak epoksiyi ısıtmak için uzun süre tutmak gerekiyor.
İşte manyetik alan kullanarak, bu zorluk kolayca aşılarak doğrudan yapışkan kürleştirme prosesi aktive edilebiliyor.
Ayrıca manyetik alan, bir konveyör bant altına yerleştirilerek, üretim bandı üzerinde kürleştirme yapılabilir. Araştırmacılar geliştirdikleri manyetik nanoparçacıkların piyasadaki birçok epoksi yapıştırıcıyı manyetik alan aktivasyonlu yapışkana dönüştürübileceğini ifade ediyor.
Araştırma Referansı: Richa Chaudhary, Varun Chaudhary, Raju V. Ramanujan, Terry W.J. Steele. Magnetocuring of temperature failsafe epoxy adhesives. Applied Materials Today, 2020; 21: 100824 DOI: 10.1016/j.apmt.2020.100824
