flex attachment to the stave glue selection: preliminary tests
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Flex attachment to the staveGlue selection: preliminary tests
30/08/2011Maxence CURDY
François-Xavier Nuiry
CERN PH/DT/PO
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Flex to stave assemblyGenova flex
Goal: Realise a reliable and accurate fixation between the flex and the omega carbon skin
Accuracy / omega:Better than +/-0.3mm
About+/-0.1mm
Technology used: Glued joint
Stress in the glue: Currently tested (through several shear tests) and also under calculusThe total force considered :
Flex
Glued over ~350mm
2F=(ES)/L * (thermal contraction)= (11500*0.6*11.5)/350 * 0.55 = 125NF~62.5N, If the flex young modulus is 11.5GPa
FF
Max stress
Max stress
3
Flex to stave assemblyGenova & Bonn flex
Glue CommentsAraldite 2011 Used everywhere in ATLAS Currently tested
Scotchweld 2216 Soft, easy to apply, thin layers (~10 microns) Currently tested
DP460 easy to apply, no data about radiations Currently tested
DP490 Quite good adherence on the Kapton, no data about radiations
Test stopped
Eccobond 286 Hard to apply, thicker layers, bad adherence Test stopped
Staycast 2850 + cat 9 hard comportment thicker layers (50 microns) Currently tested
CAF 4 [Silicone] Bad adherence on the Kapton Test stopped
65 test samples manufactured
Cleaning at surface treatment workshop
Surface activation with Plasma
Shear tests
Glue selection
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Plasma set upPolymer lab at CERN
Displacement in X with the handle
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Preliminary information on Kapton surface activation
Speed and Distance between the BLASTER nozzle to substrate surface (Kapton) have to be determined in order to stay under 120⁰C. ( given by Rui)
But tests show that we need to heat a bit to activate the surface. So we must find a compromise between speed, height and number of run.
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Plasma Tests Performed on KaptonCleaning with ACETONE -->ETHANOL
Kapton sheet
test to be realized hauteur tete mm vitesse Ecoulement Forme
goutte T⁰C Observations supplementaires
1 Kapton seul Nettoyer a acetone , & Deposer eau distillée sur kapton. Observer l'ecoulement de l'eau _ _ Lent Ronde Tension superficielle (Encres Test): ≤ 42mN/m
2 Kapton seul Nettoyer a acetone , appliquer plasma puis appliquer eau distillée pour verifier mouillabilité 20 2 cm/s Ronde ?? 1 Passage → Pas d'activation
3 Kapton seul Nettoyer a acetone , appliquer plasma puis appliquer eau distillée pour verifier mouillabilité 20 0.4 cm/s Ronde ?? 1 Passage → Pas d'activation
4 Kapton seul Nettoyer a acetone , appliquer plasma puis appliquer eau distillée pour verifier mouillabilité 15 0.4 cm/s Ovale ?? 1 Passage
5 Kapton seul Nettoyer a acetone , appliquer plasma puis appliquer eau distillée pour verifier mouillabilité 10 0.4 cm/s Ovale -Plate ?? 1 Passage
6 Kapton seul Nettoyer a acetone , appliquer plasma puis appliquer eau distillée pour verifier mouillabilité 12 4 cm/s Ronde <132⁰C 1 Passage → Pas d'activation
7 Kapton seul Nettoyer a acetone , appliquer plasma puis appliquer eau distillée pour verifier mouillabilité 12 4 cm/s Ovale >132⁰C 2 Passages
8 Kapton avec protection
Nettoyer a acetone , & Deposer eau distillée sur kapton. Observer l'ecoulement de l'eau _ _ Lent Ronde Tension superficielle (Encres Test): ≤ 42mN/m
9 Kapton avec protection
Nettoyer a acetone , appliquer plasma puis appliquer eau distillée pour verifier mouillabilité 10 4 cm/s Ovale <120⁰C 2 Passages
10 Kapton avec protection
Nettoyer a acetone , appliquer plasma puis appliquer eau distillée pour verifier mouillabilité 10 8 cm/s Ovale -Plate <120⁰C 2 Passages
11 Kapton avec protection
Nettoyer a acetone , appliquer plasma puis appliquer eau distillée pour verifier mouillabilité 8 8 cm/s Ovale -Plate <120⁰C 2 Passages
12 Kapton avec protection
Nettoyer a acetone , appliquer plasma puis appliquer eau distillée pour verifier mouillabilité 8 4 cm/s Ovale -Plate >132⁰C 2 Passages
13 Kapton avec protection
Nettoyer a acetone , appliquer plasma puis appliquer eau distillée pour verifier mouillabilité 6 8 cm/s Ovale -Plate >132⁰C 2 Passages → Protection fond
14 Kapton avec protection
Nettoyer a acetone , appliquer plasma puis appliquer eau distillée pour verifier mouillabilité 6 4 cm/s Plate >132⁰C 2 Passages → Protection fond
15 Kapton seul Nettoyer a acetone , appliquer plasma puis appliquer eau distillée pour verifier mouillabilité 8 8 cm/s Ovale -Plate <120⁰C 2 Passages
16 Kapton seul Nettoyer a acetone , appliquer plasma puis appliquer eau distillée pour verifier mouillabilité 8 4 cm/s Ovale -Plate >132⁰C 2 Passages
17 Kapton seul Nettoyer a acetone , appliquer plasma puis appliquer eau distillée pour verifier mouillabilité 8 8 cm/s Plate <120⁰C 4 Passages
18 Kapton seul Nettoyer a acetone , appliquer plasma puis appliquer eau distillée pour verifier mouillabilité 6 8 cm/s Ovale >132⁰C 4 Passages [10s]
19 Kapton seul Nettoyer a acetone , appliquer plasma puis appliquer eau distillée pour verifier mouillabilité 8 8 cm/s Ovale -Plate <116⁰C 4 Passages [5s]
20 Kapton seul Nettoyer a acetone , appliquer plasma puis appliquer eau distillée pour verifier mouillabilité 8 8 cm/s Ovale -Plate <120⁰C 4 Passages Tension superficielle (Encres Test): > 70mN/m
21 Kapton seul Nettoyer a acetone , appliquer plasma puis appliquer eau distillée pour verifier mouillabilité 8 8 cm/s Ovale -Plate <120⁰C 6 Passages Tension superficielle (Encres Test): > 70mN/m
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Wettability control on Kapton sample LF 7001 (13μm)
The effect of plasma treatment can be controlled by a wetting test.But this is just a visual check, it’s not precise.
Not activated surface
Activated surface
When the nozzle is adjusted at 8 mm and no displacement T⁰C max about 160⁰C
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Treatment control
We control the surface tension to 70mN/m.
The control of the surface tension shows that from 4 run, the number of run doesn’t influence activation.
70mN/m
70mN/m
42mN/m
Kapton
Kapton after 4 run, 8mm and 8cm/s
Kapton after 6 run, 8mm and 8cm/s
The treatment can also be controlled with test ink. When the surface tension is high the surface became wettable and it’s easier to glue it.
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Procedure for glued samples
1. Glue preparation2. Series of 5 Kapton specimens are activated (4 runs) directly between two foils of 0.6mm (no time lost
for gluing).3. Put glue on the Kapton (4*4mm) and calibrate glue with foils (10μm of glue).4. Position carbon fibre specimens on a levelling pad.5. Glue the Kapton on carbon fibre specimens.
4
32
Kapton + Carbon Fibre specimen
Glue
Activation
5
11
Glued samplesThermal cycling
Temp ˚C
Time, min
100 cycles
+50
-40
50 minutes
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