1

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

4

5

Plasma set upPolymer lab at CERN

Displacement in X with the handle

6

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

9

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