粘接问题的回弹性

附着力已成为几乎所有跨越各种行业的所有制造过程的必要要求。申请是在电路板上的聚对二甲苯涂层,在飞机上粘接紧固件,医用管上的润滑涂层,车辆中的法兰,在车辆上的FIPG密封,在聚合物膜上的喷墨印刷或简单地清洁用于下游粘合的材料表面;粘附是占据所有这些的众所周知的胶水,还有更多,制造业务在一起。

虽然在制造业中粘附技术的患病率显着增加,但是所需的知识可以实现可预测的,一致的性能并未保持不足。也没有找到导致粘附不一致,挫折和失败的东西的方法。

一些常见的粘附问题包括:

  • Pcb分层
  • 汽车FIPG或RTV密封泄漏
  • 油漆碎片
  • 出现在油漆或涂料中的鱼类或橙皮
  • 粘接件粘接不可靠
  • 涂布不均匀或颜色不适当的医用导管
  • 结构玻璃板不能使建筑物完全绝缘
  • 油墨会从食品和药品标签上脱落
  • 塑料包装即将开封
  • 汽车召回由于转向柱电子故障
  • 水分进入照明灯具

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当仅在应用程序阶段时,粘附问题可以转变为慢性故障。

出现这些问题时,很少诊断原因。

看到这些组装和涂层失败的公司通常会将所有注意力集中在最后的应用步骤上。这种方法的逻辑谬误在于,假设这一步是整个过程中唯一影响适当粘附的地方。实际上,可靠的附着力是由清洗操作、处理、制备步骤、材料处理、存储、测试和许多其他步骤和程序组成的互联系统决定的,这些步骤和程序可能对附着力结果产生显著影响。当仅在应用程序阶段时,粘附问题可以转变为慢性故障。

如果粘附过程没有以全面的方式定义,包括可能影响应用成功的每个区域和操作,那么该定义就不够广泛。

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检查表 - 粘连性 - 失败根引起分析清单提供了一份步骤制造商可以遵循的步骤,以达到其生产过程中发生的粘附失败的核心。

如果遵循这些原则,将导致粘连问题的识别、补救和消除。

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定义粘合过程

在粘附应用中经历备份的制造商是常见的做法,以便将问题视为纯粹的机械问题。这可能导致添加步骤和程序作为解决问题的尝试。当粘合过程仅定义为组装的最终步骤时,或者甚至扩大到还包括清洁和处理操作,这使得在涂层之前产生了许多关键的区域,过程和操作,这在涂覆之前的表面的质量差异或绑定到。

明确定义的粘合过程识别生产过程中的每个关键控制点。关键控制点是材料表面具有有意或无意地改变电势的任何地点,其对结果产生正或负面影响。

关键控制点 - 定义 - 粘附监测 - 制造点

这个定义是有意模糊的,因为它需要包括所有影响材料表面状态的区域,甚至那些不明显是生产过程的一部分。

一些影响粘连的关键但经常被忽视的地方有:

  • 供应商在未通知制造商的情况下对零部件进行的更改
  • 零件从供应商处接收时的表面状态
  • 工厂落地 - 储存 - 罐头影响 - 粘合过程设施之间运输过程中的地面
  • 存储期间的表面
  • 在接收处进行处理期间或在整个设施内移动部件时地面的状态
  • 零件和组件的包装材料的类型,以及这可能会如何影响表面
  • 储存附近的材料或e e的环境以及这可能会影响表面
  • 零件或部件暴露在生产环境中的时间
  • 零件或部件被处理的时间长度
  • 部件或组分经过处理或洗涤后的外部
  • 和许多更多

如下图所示的彻底映射的粘合过程,将包括所有这些点作为需要控制的地方。这将确保材料表面不适合对整体粘附成功的方式改变。

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培养对这一事实的认识,包括意识到这是一个非常微妙,有时是危险的过程。表面正确的化学成分是成功附着的必要条件。每一个粘附过程都创造了一个具有特定化学状态的表面;制造商没有意识到的是他们在材料表面创造的化学状态,以及为了确保适当的粘附应该是什么化学状态。缺乏对材料表面化学特性的深入了解,意味着没有细致入微地了解每个表面准备步骤对粘附成功的功能贡献。

粘合性基本上是一种化学反应,该化学反应在该表面和粘合剂或涂层上施加到其上的材料表面的顶部少数分子层。

重要的是要确切地知道粘合过程的每个方面如何使表面更充分地制备无瑕的粘合性。

表面清洗清洁-可定义为从表面清除不良污染(有时是大颗粒,有时是微观化学碎片)的操作,用于清除表面不需要的物种,使表面和粘合剂相遇。

聚合物表面处理- which can be defined as an operation where a surface is being bombarded by chemicals as a way to alter the chemistry of the surface (e.g. plasma treatment, corona, flame and any activation or passivation techniques) - is used to change surface into one that is ready to be adhered to.

表面磨损或烧蚀-可定义为战略性去除材料的表层,通常通过机械(如砂磨、喷砂、干冰/二氧化碳喷砂)或高能量(如激光消融)手段,用于剥离材料的层,以显示最容易粘附的表面

由于缺乏对影响材料表面最上面几个分子层的所有因素的了解,所有这些工作都可能被取消(通常是在不知不觉中)。

surface-too-dirty-for-adhesion以人类指纹为例。一个指纹会留下大约1000个分子层厚的油脂和脂肪酸层。人类呼吸中的残留物有100个分子那么厚。在传入材料、存储和处理、加工或环境中看似微不足道的变化,实际上会导致表面性能的巨大变化,因此粘合剂的性能也会发生变化。

为了满足规定的性能标准,创建和保存一个符合附着力的表面需要对整个附着力过程进行精确的管理。

粘附问题从何而来?

问题经常起源于生产设计和规划的最早阶段。预期未来的问题和规范的建立并检查,以确保控制这些问题,是该开发过程的一部分。对所有地方的所有地方都完全赞赏,粘附问题和污染源于源自,可以在材料选择,处理和清洁设备选择,制备过程顺序和测试方法中进行错误。

通过选择可能对应用的某些理想属性的材料可以无意中建立缺陷,但实际上,可以与粘合剂,涂布,涂漆,底漆或放在表面上的任何东西的化学上不相容。有时可以通过正确的治疗和清洁过程克服这些不协调,但是,如果根本原因未被评估为零件和包裹本身,那么适当的解决方案将永远不会实现。

这只是粘连问题的根本原因无法被诊断的许多意想不到的方式之一。

根本原因分析缩小了可能导致粘附问题的变量,从而可以开始进行有效的调查、问题解决和解决方案开发。如果没有这种分析,制造商可能会得出结论,似乎缓解了症状,但并不能真正治愈疾病。制造商可能会花很多钱在额外的清洁或活化设备上,因为他们可能不了解表面可能没有准备足够的附着力。然而,如果问题是由于他们当前或新设备无法处理的化学污染物,那么这些额外的步骤可能完全不起作用,甚至可能使事情变得更糟。

粘附 - 玻璃

没有根本原因分析,解决方案只能基于猜测

在BTG Labs,我们与一家建筑玻璃制造商合作,他们正在努力粘附的结构硅胶粘合面板。为了解决这个问题,他们雇用将用异丙醇擦拭面板的每个边缘的员工,希望这一步骤成为粘合剂的清洁表面粘附。他们经常持续存在的问题。在通过BTG实验室进行分析后,确定表面的化学状态,因为它涉及粘合,在该IPA擦拭步骤后没有改变。该公司在流程中实施了新的一步,致力于解决问题的资源,但它对最终附着步骤的成功没有任何作用。最终发现了这个问题的真正原因是由于整个粘附过程中的清洁问题是普遍的清洁问题。与此制造商的关系正在进行中,他们正在实施新的清洁技术和表面质量监测。

如果没有找到问题的真正根源并直接解决,那么所有纠正问题的尝试都只能基于猜测,只有在幸运的情况下才会起作用。

超声波清洁剂改善粘附问题的另一种常见的尝试是添加清洁或活化设备和步骤。如果制造商认为,一旦通过洗涤过程,一部分或组件没有足够干净,那么它似乎通过洗涤过程来进行另一个循环的逻辑。如果问题的根本原因起源,则此逻辑会突破。

如果在适当的时间内没有改变流体,则一个异常脏部的部分可以使洗涤液变得污染并将其通向随后的部件。如果进入洗涤系统的所有部件的污染水平不一致,因此流体中的污染水平没有完全控制,那么通过零件垫圈的额外流动对消除粘附几乎没有实际影响问题。有时,这个问题甚至不是需要的东西洗的表面,而是化学上的添加到表面。在任何这些情况下,仔细观察清洗操作对表面质量的影响,就会发现需要采取哪些步骤。

这些步骤可以包括改变清洗流体,清洁W灰度室,设置用于清洁过程的清洁度或利用不同的制备方法。

随着等离子体活化表面的普及,制造商可能会急于将这种设备添加到他们的生产线上,却没有意识到这可能不是根本原因的答案。如果在他们试图激活的表面有一层看不见的油,那么等离子体处理甚至不会到达预期的表面。相反,等离子体处理将与残留在表面的油相互作用,导致附着性能再次损失。更好的方法是在通过等离子体激活之前清洁表面,以确保预期的表面正在被处理。

要找到根本原因,请从整体上考虑粘附

通过在粘合过程中全能地看着根本原因是采用精密,敏锐度和效率的唯一方法。有三种因素可以影响粘附过程的功效。其中两个是良好理解和高度控制的。第三是可以部署根本原因分析以达到粘附失败的核心。

  • 粘合剂或涂层的组成(熟悉和常见的强度通常被理解和测量)
  • 粘接应用和固化过程(这些工艺通常与粘合剂或涂层制造商一起进行完善和测试)
  • 粘结面质量(质量水平很少被测量或控制,导致粘附的一个关键要素之一被留给机会)

对前两者的控制是任何传统质量管理程序的一部分。第三种方法通常会落入制造商的盲点,因为根本原因分析并不总是包括从表面状态寻找问题根源的线索。

没有进行正确的根本原因分析的影响

没有进行适当的根本原因分析的风险是,永远不会解决粘附问题。不断或不可预测的粘附性的成本在很多​​方面都在陈列:

废料-许多公司支持一定数量的废料作为经营成本。但是,当由于经济压力,需要将3%的废品率(目前的作业能够维持这一水平)降低到2%时,查明到底是什么造成了废品率就变得至关重要了。如果没有可识别的原因,那么就不可能有可识别的解决方案。

重工- 就像将零件送到零件的例子一样,重新做出的工作是粘附问题的常见症状。无效的过度制备步骤可以深入切入底线。

回忆- 当粘附失败由于未知原因导致的原因是不可预测的,那么一旦产品掌握在客户手中,故障可能会发生故障。通过安全关键应用在医疗设备,航空航天,消费品和其他行业中,召回可能是故障的结果,这可能会产生严重后果。

声誉成本——就像之前的成本一样,对于公司来说,由于粘附失败和产品不可靠而造成的负面报道是非常困难的。随着社交媒体加速了这类信息的传播,企业在开始或迅速找到问题的根源之前阻止粘连问题就显得尤为重要。

如果不理解表面质量(影响粘附的第三个因素,前面已经讨论过)在整个制造过程中起着极其重要的作用,那么粘附的价值就不被重视。

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针对制造企业的全面损失预防计划需要包括粘附失效的根本原因分析。

拥有自己的粘附过程

公司有能力进行自己的根本原因分析,但他们必须建立一个系统化的实验设计(DOE),这是深思熟虑和全面的。这项研究需要包括所有的关键控制点,之前在电子书中谈到。所以在进行研究之前必须确定这些关键控制点,这样他们就知道每一个变量都被仔细检查过了。

严重控制点制造业

如果完成了真正彻底的研究并且发现了粘附问题的根本原因,制造商需要根据研究结果优化每一步。这可能意味着完全重新组织清洁步骤,或者它可以简单地意味着需要调整电晕处理参数的东西以获得一致性。如果没有整体分析,无法知道问题是如何解决问题以及它开始的距离。

一旦优化了整个粘合过程,验证步骤的实施将允许跟踪对表面质量的任何变化。需要通过监测维护表面质量,以保持这种新标准的粘合过程。这些验证步骤需要快速且易于进行,以及定量,因此数据可以准确和可操作,而不是主观。

公司独自完成这项工作所涉及的风险包括,让当前团队重新关注于减少粘附问题需要大量的时间投资成本。质量保证团队可能没有准备好或有能力承担这类研究,因为它需要材料科学的专业知识来推断根本原因在哪里,而不遗漏任何关键控制点。如果没有适当的经验、专业知识和设备,这项工作是很难正确执行的。如果整体上做得好,这种分析可以让制造商保持对粘附过程的全面、持续控制,并将可预测性纳入结果。

当利用材料科学专业知识时,它为制造商提供了做出明智的决策的能力,使他们能够建立没有与清洁和粘附性差相关的问题的优质产品。

通常制造商会寻求他们的油漆,涂料和粘合剂供应商的帮助,在做这项工作。这些供应商在一个非常狭窄的领域拥有大量的经验和专业知识。他们非常善于洞察产品的应用和固化或整理,但这忽略了粘合的第三个要素——粘合表面的质量。如果胶粘剂的应用和固化过程受到控制,但粘连失效仍然存在,则需要考虑整个过程。

表面科学家在实验室

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检查表 - 粘连性 - 失败根引起分析清单提供了一份步骤制造商可以遵循的步骤,以达到其生产过程中发生的粘附失败的核心。

如果遵循这些原则,将导致粘连问题的识别、补救和消除。

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表面科学家 - 分析 -  a制造部分

BTG实验室如何帮助像我这样的公司?

BTG Labs的方法遵循了上面列出的最佳实践。我们考虑每个制造商当前的计划和生产流程,与他们合作优化和控制该流程的每个关键方面,并指导他们获得可靠的粘附性和更好的产品。

新的呼叫动作 BTG实验室拥有最先进的材料科学实验室,其材料科学专家和化学家为制造商提供广泛的材料科学服务,包括许多世界上最先进的制造公司。我们采用一种新颖的诊断方法,接收客户样品,设计特定的测试,并向制造商发布全面的建议,以控制其粘附问题。

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