Sulateliiman reologisten ominaisuuksien hyödyntäminen avoimen ajan ja sitomisnopeuden määrityksessä

Abstract

Opinnäytetyön toimeksiantajana oli Kiilto Oy:n Lempäälän toimipisteen tuotekehityslaboratorio. Työn taustana oli osana tuotekehitystä sulateliimatuotteille suoritettavat reologiset mittaukset sekä avoimen ajan ja sitomisnopeuden määritykset, jotka havainnollistavat tuotteen termoplastista käytöstä lämpötilan muuttuessa sekä sen jäähtyessä applikoinnin jälkeen. Opinnäytetyön tavoitteena oli etsiä vastaavuuksia sulateliiman reologisen käytöksen, tack-mittaustulosten ja Olinger-laitteella määritettyjen avoimen ajan sekä sitomisnopeuden välillä. Tarkoituksena oli tutkia sulateliimojen avoimen ajan ja sitomisnopeuden määritysmahdollisuudet reologisin menetelmin ja mahdollisten korvaavien tai rinnakkaismenetelmien alustava kehitys.

Mahdollinen korrelaatio avoimen ajan lyhenemisen ja liiman faasimuutokseen liittyvän häviökertoimen laskun lämpötilan välillä löydettiin sekä tuotteista että yksinkertaisia reseptimuutoksia esittävistä näytteistä. Sitomisnopeudelle vastaavuuksia ei reologisin menetelmin löydetty. Tack-mittauksista saadut tulokset viittaavat sitomisnopeuden olevan mahdollisesti vertailtavissa reseptiversioiden välillä, mutta ei eri sulateliimatuotteiden välillä. Tack-menetelmän ei kuitenkaan todettu olevan riittävän luotettava ilman jatkokehitystä.

Tulokset antavat pohjan jatkotutkimuksille avoimen ajan ja häviökertoimen laskun välisen yhteyden paikkansapitävyydelle eri raaka-aineista valmistettujen näytteiden kohdalla, sekä sen sallimien reseptimuutoksen suuruuden tarkastelun suhteen. Sulateliimojen tack-mittaukselle onnistuttiin luomaan alustava menetelmä, joka mahdollistaa jatkokehityksen sen, sekä muiden reometrin normaalivoima-anturia hyödyntävien mittausten osalta.

Tarkat tuote- ja raaka-ainetiedot ovat poistettu julkisesta raportista.

This bachelor’s thesis was conducted as a commission by Kiilto Oy’s product development laboratory in Lempäälä. The work was based on rheological measurements which are performed as a part of the product development cycle of hot-melt adhesives, as well as the methods used to determine a product’s open-time and setting speed. These methods aim to replicate and illustrate the product’s thermoplastic properties during cooling after it has been applied onto a substrate. The objective of this work was to search for correlations between the rheological properties of hot-melt adhesives, the hot tack measurements performed with a rheometer and their open-time and setting speed, which were determined with an Olinger adhesive bond tester. The work’s purpose was to determine the feasibility of measuring the open-time and setting speed of hot-melt adhesives with a rheometer as well as begin the development of complimentary measurement methods for them.

A possible correlation was found between a decrease in an adhesive’s open-time and an increase in the temperature its loss factor decreases at, as a result of the adhesive’s phase transition from fluid to solid. The correlation was found in both hot-melt adhesive products and samples made to replicate simple changes in adhesive recipes. The results of the hot tack measurements performed with a rheometer suggest that the method could be used to determine a change in setting speed between different versions of the same recipe, but not between different hot melt adhesive products. The hot tack method used in the work was found to be too unreliable to be used without further development.

The results of this work give basis to further development of methods that can be used to better define and test the versatility of the connection between open time and loss factor. A rudimentary method for performing hot tack measurements of hot melt adhesives with a rheometer was created, which enables further research of normal force measurements on the instrument.

The exact product and raw material details were omitted from the public copy of this report.