ADHESIVE An adhesive is any substance applied to the surfaces of materials that binds them together and resists separation. The development of modern adhesives began in 1690 with the founding of the first commercial glue plant in Holland. Adhesives are formulated and synthesized.  Low- to medium-performance products are based on natural substances such as starch, dextrin, natural rubber or protein or synthetic polymers such as polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polyesters, acrylics, neoprene, butyl rubber, phenolic.  High-performance products are based on polymers such as epoxy, polysulfide, polyurethane, cyanoacrylate  and  silicone  which  have  enhanced  properties  including  bond  strength, elongation capacity, durability or environmental resistance.

A bonding agent that is applied to two surfaces and allowed to dry before being pressed together ORA liquid adhesive which dries to a film that is tack-free to other materials but not to itself. The adhesive is applied to both surfaces to be joined and dried at least partially. When pressed together at light to moderate pressure, a bond of high initial strength results.Pressure Sensitive Adhesive:PSA is adhesive which forms bond when pressure is applied to marry the adhesive with the adherent. No solvent, water, or heat is needed to activate the adhesive.Pressure sensitive adhesives (PSA) adhere to most surfaces with very slight pressure. Pressure sensitive adhesives form viscoelastic bonds that are aggressively and permanently tacky at room temperature. They adhere with just finger or hand pressure and do not require activation by water, solvent or heat.Contact adhesive is widely used because of it’s easy application, fast setting properties, and excellent adhesion to many different substrates. The contact adhesive is coated on both surfaces to be joined. After the carrier/ solvent evaporates, the two surfaces are brought together under slight pressure, and the adhesive bonds to itself. A high degree of handling strength occurs immediately, and the joint strength increases further with time.

Contact Adhesive

Types:Contact adhesives are available with solvent based Technologywater based Technology The base polymer is generally poly Chloroprene, but Polyurethane, Styrene Butadiene Rubber, Natural rubber , Butyl Rubber and Acrylic polymers are also used.

Specifications:Specification for Contact adhesives include thermal properties, mechanical properties, and electrical and optical properties . However Service temperature, thermal conductivity, and coefficient of thermal expansion (CTE) are key thermal properties. Tensile strength and elongation are important mechanical properties. Electrical and optical properties for contact adhesives include dielectric strength, dielectric constant, index of refraction, and transmission.

Effect of Temperature and Humidity:Temperature and humidity are two important factors that affect the rate at which the cement( Contact Adhesive ) solidifies. High temperatures cause the adhesive to bond more quickly, while low temperatures reduce the rat at which the liquid evaporates, resulting in slower drying. High humidity causes contact cement to dry slowly, while low humidity speeds up the process. When precise placement is important, slower bonding is valuable, and allows plenty of time to position the objects before the cement is fully bonded. High temperatures and low humidity are ideal when time is short

Mechanism of Adhesion: For Contact adhesives is based on intermolecular diffusion. Both surfaces are coated for bonding, and the carrier/ solvent is allowed to evaporate sufficiently so that the adhesive film becomes dry (non-tacky) to the touch. When the adhesive coated substrates are brought together auto adhesion occurs. Immediate diffusion of the polymers on each surface occurs across the interface, and the early bond strength is extremely high. After a relatively short period of time, the interface no longer exists and the full cohesive strength of the polymer prevails.

After the adhesive is coated and dried on a substrate surface, there is a definite time span, known as the open time, during which diffusion may occur under specific conditions of temperature and pressure.

During this open time, the adhesive film is changing in physical properties due to continuing loss of solvent, phase change, and crystallization of the base polymer. After the open time has been exceeded, the nature of the adhesive film is such that diffusion or auto adhesion will not occur and good adhesive properties will not be achieved.

Application Methods:• Contact adhesives are generally applied by spraying, curtain coating, roller

coating, or brushing. Spraying is by far the most important commercial application method as it permits rapid coverage of adhesive and minimizes the drying time by breaking-up the adhesive as it is applied.

• Adhesives with relatively slow drying solvents usually are used with roller or curtain coating methods.

Advantages: The contact adhesive can hold a load for substantially longer times than PSAs , because of very high the shear strength and peel strength of contact adhesives Therefore , contact adhesives are generally considered as "semi-structural adhesives" with properties falling between those of conventional structural adhesives and non-structural elastomeric pressure sensitive adhesives

Immediate joint strength development Easy application by hand and application can be made on-site Very good adhesion to many materials, even non-porous Flexible bonds due to elastomeric base polymer Good resistance from –40°C to +130°C depending on formulation Good aging resistance indoors; aging outdoors will depend on base polymer and formulationDisadvantages: Immediate set does not allow for repositioning Generally flammable solvents are required, and some solvents are toxicWaterborne systems have long drying times and somewhat poorer performance than solvent borne systems

Not a gap filler (substrates should be smooth and parallel) Critical drying and open times depending on the formulation.

Types of Contact Adhesives• Natural rubber was the first polymer used in contact adhesive formulations, but it has been almost entirely displaced by synthetic polymers. Today, the main polymer used in contact adhesive formulation is polychloroprene.

• Polyurethanes, acrylic copolymers, and styrene-butadiene copolymers are also used in certain formulations. Contact adhesives based on these polymers are available in either solvent solution or water dispersion. Although the solvent-based adhesives generally have greater strength and durability.

• Contact adhesives can be further classified into curing and non-curing types. The curing types have a cross linked molecular structure and provide greater resistance to heat and chemicals. In addition to the base polymer and carrier, contact adhesive formulations may include tackifiers, stabilizers, pigments and fillers, and crosslinking agents

Polychloroprene:Polychloroprene or chloroprene rubber (CR), introduced by DuPont in 1931, was the first synthetic rubber developed that exhibited the elastomeric properties of natural rubber. An annual consumption of chloroprene rubber 300,000 tons world wide. The modern chloroprene process is based on the conversion of butadiene into the chloroprene monomer (2- chlorobutadiene-1,3).By far, the majority of contact adhesives are formulated with polychloroprene(Neoprene) elastomers. Rapid strength development coupled with high ultimate strength is typical of polychloroprene contact adhesives. They also have auto adhesion characteristics, high shear strength, and resistance to oils and chemicals. The adhesive properties directly affected by the type of polychloroprene used are: Initial tack, open time Bond strength development Hot bond strength (heat resistance) Application properties and Adhesive viscosity.Polychloroprene elastomers prepared for solvent-based adhesive formulation can be dissolved in a wide variety of polar and non-polar solvents. The choice of solvents used in the manufacture of contact adhesive depends not only on the solvent’s dissolving power, but also on its evaporation rate. Solvent selection can also influence the rate of crystallization

POLYCHLOROPRENE-BASED FORMULATIONS:

Metal Oxides:The zinc oxide and Magnesium oxide serves to act as an acid acceptor and as a crosslinking agent with carboxyl functional groups to improve heat resistance and the storage stability. Magnesium oxide will also prevent scorching during mastication.Magnesium oxide and zinc oxide are generally used at about 4 parts per hundred parts rubber of each.Resins:Resins are also used in polychloroprene contact adhesives, the most common being the alkyl phenolic resins. They are normally added at about 10-50 phr. Tertiary-butyl phenolic resins improve both the auto-adhesive and the oxidative stability of the adhesive. The free methylol groups on the resin react with the magnesium oxide present to form a high-melting-point resinate that also improves the heat resistance. As alternatives to the alkyl phenolics, terpene phenolic resins, rosin-modified phenolic resins, rosin esters, and hydrocarbon and coumarone resins can be added to improve the tack and adhesion. Less tack but greater strength is obtained with terpene phenolic resins.Solvent Selection:Solvent blends are normally used in polychloroprene contact adhesives. Nonflammable chlorinated solvents, once popular, have been replaced due to environmental restrictions. The choice of solvents or a solvent mixture used in the manufacture of adhesives depends not only on their dissolving action but also on evaporation rate. Non-solvents are often added to solvents that dissolve polychloroprene without impairing the dissolving action of the resulting mixtures. The actual rate at which an adhesive dries is also influenced by the solvent retention of the formulation as well as the absorption and permeability of the substrates to be bonded.

Contact Adhesive Applications:There are five principal markets for contact adhesives. These are footwear, automotive, do-it-yourself (DIY), building and construction, and furniture. Contact adhesives are generally used in applications where the type of substrate is likely to vary (decorative laminates to wood for countertops, shoe compositions, etc.) and where fast setting speeds and high ultimate strength are required. Contact bonding is preferred when bonding two nonporous surfaces since most of the solvent or carrier is removed from the adhesive film during the open time period. Any number of materials can be bonded with contact adhesives. Contact adhesives can be used for furniture, kitchen cabinets, custom display cabinets, interior and exterior automotive trim, roofing Membrane attachments, and a wide variety of additional applications where quick, high strength, permanent bonds are required

What is a contact cementContact cement is an adhesive, which, when coated on two mating surfaces and allowed to dry, provides an instant permanent bond when brought into firm contact. How is contact cement appliedBy brush, roller coater, notched trowel, air spray (hot or cold), airless spray (hot or cold ), curtain coater. How much cement should be appliedEnough to coat the surface uniformly and thick enough that, when completely solvent-free, a tacky, some what resilient film is left. How is drying accomplishedDrying is accomplished by ordinary air exposure, use of fans, passage under infra-red bulbs, or passage through a heated tunnel. It all depends on the production speed desired. Does temperature affect the drying time of contact adhesivesDrying takes place more slowly at lower temperatures and is faster at higher temperatures. How soon should bonding be doneThis may be done as soon as solvent is completely gone. If you can press a finger to the surface and pull away cleanly and with no sign of “legginess” the surface is dry. Does humidity affect the drying time of contact adhesivesWhen humidity is low, drying is accelerated. When it is high, drying is slower.per Kg.

FAQ’S

What does viscosity meanViscosity is a measure of the thickness of the adhesive: the higher the viscosity, the thicker the adhesive. What is the solids percentage of a contact adhesiveThe solid portion of the adhesive is dry adhesive content in it. The solvent is only a carrier to provide an easy method of application.  What is “blush”“Blush” is moisture condensing on freshly applied adhesive due to the rapid solvent evaporation cooling the air below the dew point. Can any precautions be taken to prevent “blush”Two courses of action are possible: Install a drying heat tunnel and use it for all panels immediately after the adhesive is

applied. Apply the adhesive by the hot spray method. What are the prime causes of bond failure Coating too thin (not enough glue) Bonding too soon Not enough pressure Exposure to high heat

FAQ’S