Клей, чувствительный к давлению ( PSA , самоклеящийся , самоклеящийся ) — это тип нереактивного клея , который образует связь при приложении давления для склеивания клея с поверхностью. Для активации клея не требуется растворитель, вода или тепло. Он используется в клейких лентах , этикетках , клеевых точках , наклейках , липких блокнотах, автомобильной отделке и широком спектре других продуктов.
Как следует из названия, «чувствительный к давлению», степень сцепления зависит от величины давления, которое используется для нанесения клея на поверхность.
Для надлежащего склеивания также важны такие поверхностные факторы, как гладкость, поверхностная энергия , удаление загрязнений и т. д.
PSA обычно предназначены для формирования связи и надлежащего удержания при комнатной температуре. PSA обычно уменьшают или теряют свою липкость при низких температурах и уменьшают свою способность удерживать сдвиг при высоких температурах; специальные клеи созданы для работы при высоких или низких температурах.
Клеи можно разделить на два класса: структурные и чувствительные к давлению. Чтобы сформировать постоянное соединение, структурные клеи затвердевают посредством таких процессов, как испарение растворителя (например, ПВА), реакция с УФ-излучением (как в стоматологических клеях ), химическая реакция (например, двухкомпонентная эпоксидная смола ) или охлаждение (как в термоклее ). Напротив, чувствительные к давлению клеи ( PSA) образуют связь просто путем приложения легкого давления, чтобы соединить клей с склеиваемым объектом.
Чувствительные к давлению клеи разработаны с балансом между текучестью и сопротивлением течению. Связь образуется, потому что клей достаточно мягок, чтобы течь или смачивать адгезив. Связь прочна, потому что клей достаточно тверд, чтобы сопротивляться течению, когда к связи прикладывается напряжение . Когда клей и адгезив находятся в непосредственной близости, в связь также вовлечены молекулярные взаимодействия, такие как силы Ван-дер-Ваальса , которые вносят значительный вклад в конечную прочность связи. PSA проявляют вязкоупругие ( вязкие и эластичные ) свойства, оба из которых используются для надлежащего склеивания.
В отличие от структурных клеев, прочность которых оценивается как прочность на сдвиг внахлест, клеи, чувствительные к давлению, характеризуются сопротивлением сдвигу и отслаиванию, а также начальной липкостью. Эти свойства зависят, среди прочего, от рецептуры, толщины покрытия, истирания и температуры.
« Постоянные » клеи, чувствительные к давлению, изначально чувствительны к давлению и их можно удалить (например, для восстановления неправильно маркированных товаров), но спустя несколько часов или дней они меняют свои свойства, становясь менее вязкими или невязкими, или увеличивая прочность связи, так что связь становится постоянной. [ необходима ссылка ]
На адгезию ленты или этикетки может влиять ее форма. Ленты с заостренными углами начинают отклеиваться на этих углах; [1] прочность адгезии можно улучшить, закруглив углы. [2]
Чувствительные к давлению клеи предназначены как для постоянного, так и для съемного применения. Примерами постоянного применения являются этикетки безопасности для силового оборудования, фольгированная лента для воздуховодов HVAC , внутренняя отделка автомобилей и звуко-/вибропоглощающие пленки. Некоторые высокоэффективные постоянные PSA демонстрируют высокие значения адгезии и могут выдерживать килограммы веса на квадратный сантиметр контактной поверхности даже при повышенной температуре. [3] Они создают адгезию к постоянному соединению через несколько часов или дней.
Съемные клеи предназначены для создания временного соединения и в идеале могут быть удалены через месяцы или годы, не оставляя следов на склеиваемом материале. Съемные клеи используются в таких областях применения, как поверхностные защитные пленки, маскирующие ленты , закладки и бумага для заметок , ценники, рекламные графические материалы и для контакта с кожей (повязки для ухода за ранами, электроды ЭКГ , спортивная лента, трансдермальные лекарственные пластыри и т. д.). Некоторые съемные клеи предназначены для многократного приклеивания и отклеивания. Они имеют низкую адгезию и, как правило, не могут выдерживать большой вес.
Иногда чистое удаление чувствительной к давлению ленты может быть затруднено без повреждения подложки, к которой она приклеена. Медленное оттягивание и небольшой угол отрыва помогают уменьшить повреждение поверхности. Остатки PSA можно размягчить с помощью определенных органических растворителей или тепла. Экстремальный холод ( сухой лед , замораживающий спрей и т. д.) может привести к изменению вязкоупругих материалов в стеклянную фазу; таким образом, это полезно для удаления многих типов PSA. [4]
Клеи, чувствительные к давлению, производятся либо с жидким носителем, либо в 100% твердой форме. Такие изделия, как ленты и этикетки, изготавливаются из жидких PSA путем нанесения клея на подложку и испарения органического растворителя или водного носителя, обычно в сушилке с горячим воздухом. Сухой клей может быть дополнительно нагрет для инициирования реакции сшивания и увеличения молекулярной массы. 100% твердые PSA могут быть полимерами с низкой вязкостью , которые покрываются, а затем реагируют с излучением для увеличения молекулярной массы и образования клея (отвержденный излучением PSA); или они могут быть материалами с высокой вязкостью, которые нагреваются для снижения вязкости в достаточной степени, чтобы позволить нанесение покрытия, а затем охлаждаются до их окончательной формы ( горячий расплав PSA , HMPSA).
PSA обычно основаны на эластомере, смешанном с подходящим загустителем (например, эфиром канифоли ). Эластомеры могут быть основаны на акрилах , которые могут иметь достаточную липкость сами по себе и не требуют загустителя.
Блок-сополимеры стирола (SBC), также называемые клеями на основе сополимера стирола и клеями на основе каучука, обладают хорошей гибкостью при низких температурах, высоким удлинением и высокой термостойкостью. Они часто используются в термоплавких клеях , где состав сохраняет липкость даже при затвердевании; однако также используются нечувствительные к давлению составы. [5] Обычно они имеют структуру ABA с эластичным резиновым сегментом между двумя жесткими пластиковыми концевыми блоками. Высокопрочные пленкообразователи как самостоятельные, увеличивают когезию и вязкость как добавка. Водостойкие, растворимые в некоторых органических растворителях; сшивание улучшает устойчивость к растворителям. Смолы, связанные с концевыми блоками (кумарон-инден, α-метилстирол, винилтолуол, ароматические углеводороды и т. д.), улучшают адгезию и изменяют вязкость. Смолы, связанные с промежуточными блоками (алифатические олефины, эфиры канифоли, политерпены, терпеновые фенолы), улучшают адгезию, обработку и свойства чувствительности к давлению. Добавление пластификаторов снижает стоимость, улучшает липкость, чувствительную к давлению, снижает вязкость расплава, снижает твердость и улучшает гибкость при низких температурах. Структура ABA способствует фазовому разделению полимера, связывая вместе концевые блоки, при этом центральные эластичные части действуют как поперечные связи; SBC не требуют дополнительного сшивания. [6]
Стирол- бутадиен -стирол (СБС) используется в высокопрочных PSA-приложениях, стирол-этилен/ бутилен -стирол (СЭБС) — в слабо самоклеящихся нетканых материалах, а стирол-этилен/пропилен (СЭП) и стирол- изопрен -стирол (СИС) — в низковязких высоколипких PSA-приложениях.
Свойства клеев, чувствительных к давлению, могут сильно зависеть от температуры. Характеристики липкости или «быстрого прилипания» имеют решающее значение для первоначального склеивания с предполагаемой основой; низкие температуры могут сделать PSA слишком твердым, потеряв свою липкость. После нанесения температура влияет на эксплуатационные характеристики при предполагаемом использовании: тепло может размягчить клей, снижая его способность удерживать сдвиг. Низкие температуры также могут способствовать преждевременному отсоединению. Большинство методов испытаний PSA и лент проводятся при температуре 23 (°C) и относительной влажности 50%, но обычно испытания также проводятся при других температурах (и более слабом давлении притирания), чтобы лучше соответствовать эксплуатационным характеристикам PSA требованиям конечных пользователей.
Разработчики рецептур клея часто используют более фундаментальные температурные характеристики, используя передовые методы, такие как динамический механический анализ и дифференциальная сканирующая калориметрия . [7] Особое значение имеет определение « температуры стеклования» , «T» g .