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Flex attachment to the stave Glue selection: preliminary tests 30/08/2011 Maxence CURDY François-Xavier Nuiry CERN PH/DT/PO 1.

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1 Flex attachment to the stave Glue selection: preliminary tests 30/08/2011 Maxence CURDY François-Xavier Nuiry CERN PH/DT/PO 1

2 Flex to stave assembly Genova 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 calculus The total force considered : Flex Glued over ~350mm 2F=(ES)/L * (thermal contraction)= (11500*0.6*11.5)/350 * 0.55 = 125N F~62.5N, If the flex young modulus is 11.5GPa F F Max stress 2

3 Flex to stave assembly Genova & Bonn flex 3 GlueComments Araldite 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 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 4

5 Plasma set up Polymer lab at CERN 5 Displacement in X with the handle

6 Preliminary information on Kapton surface activation 6 Speed and Distance between the BLASTER nozzle to substrate surface (Kapton) have to be determined in order to stay under 120C. ( 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.

7 7 Plasma Tests Performed on Kapton Cleaning with ACETONE -->ETHANOL Kapton sheet test to be realized hauteur tete mm vitesseEcoulement Forme goutte TCObservations supplementaires 1Kapton seul Nettoyer a acetone, & Deposer eau distillée sur kapton. Observer l'ecoulement de l'eau __LentRonde Tension superficielle (Encres Test): 42mN/m 2Kapton seul Nettoyer a acetone, appliquer plasma puis appliquer eau distillée pour verifier mouillabilité 202 cm/s Ronde??1 Passage Pas d'activation 3Kapton seul Nettoyer a acetone, appliquer plasma puis appliquer eau distillée pour verifier mouillabilité cm/s Ronde??1 Passage Pas d'activation 4Kapton seul Nettoyer a acetone, appliquer plasma puis appliquer eau distillée pour verifier mouillabilité cm/s Ovale ??1 Passage 5Kapton seul Nettoyer a acetone, appliquer plasma puis appliquer eau distillée pour verifier mouillabilité cm/s Ovale -Plate ??1 Passage 6Kapton seul Nettoyer a acetone, appliquer plasma puis appliquer eau distillée pour verifier mouillabilité 124 cm/s Ronde <132C1 Passage Pas d'activation 7Kapton seul Nettoyer a acetone, appliquer plasma puis appliquer eau distillée pour verifier mouillabilité 124 cm/s Ovale >132C2 Passages 8 Kapton avec protection Nettoyer a acetone, & Deposer eau distillée sur kapton. Observer l'ecoulement de l'eau __LentRonde Tension superficielle (Encres Test): 42mN/m 9 Kapton avec protection Nettoyer a acetone, appliquer plasma puis appliquer eau distillée pour verifier mouillabilité 104 cm/s Ovale<120C2 Passages 10 Kapton avec protection Nettoyer a acetone, appliquer plasma puis appliquer eau distillée pour verifier mouillabilité 108 cm/s Ovale -Plate<120C2 Passages 11 Kapton avec protection Nettoyer a acetone, appliquer plasma puis appliquer eau distillée pour verifier mouillabilité 88 cm/s Ovale -Plate<120C2 Passages 12 Kapton avec protection Nettoyer a acetone, appliquer plasma puis appliquer eau distillée pour verifier mouillabilité 84 cm/s Ovale -Plate>132C2 Passages 13 Kapton avec protection Nettoyer a acetone, appliquer plasma puis appliquer eau distillée pour verifier mouillabilité 68 cm/s Ovale -Plate>132C2 Passages Protection fond 14 Kapton avec protection Nettoyer a acetone, appliquer plasma puis appliquer eau distillée pour verifier mouillabilité 64 cm/s Plate>132C2 Passages Protection fond 15Kapton seul Nettoyer a acetone, appliquer plasma puis appliquer eau distillée pour verifier mouillabilité 88 cm/s Ovale -Plate<120C2 Passages 16Kapton seul Nettoyer a acetone, appliquer plasma puis appliquer eau distillée pour verifier mouillabilité 84 cm/s Ovale -Plate>132C2 Passages 17Kapton seul Nettoyer a acetone, appliquer plasma puis appliquer eau distillée pour verifier mouillabilité 88 cm/s Plate<120C4 Passages 18Kapton seul Nettoyer a acetone, appliquer plasma puis appliquer eau distillée pour verifier mouillabilité 68 cm/s Ovale>132C4 Passages [10s] 19Kapton seul Nettoyer a acetone, appliquer plasma puis appliquer eau distillée pour verifier mouillabilité 88 cm/s Ovale -Plate<116C4 Passages [5s] 20Kapton seul Nettoyer a acetone, appliquer plasma puis appliquer eau distillée pour verifier mouillabilité 88 cm/s Ovale -Plate<120C4 Passages Tension superficielle (Encres Test): > 70mN/m 21Kapton seul Nettoyer a acetone, appliquer plasma puis appliquer eau distillée pour verifier mouillabilité 88 cm/s Ovale -Plate<120C6 Passages Tension superficielle (Encres Test): > 70mN/m

8 8 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, its not precise. Not activated surface Activated surface When the nozzle is adjusted at 8 mm and no displacement TC max about 160C

9 Treatment control 9 We control the surface tension to 70mN/m. The control of the surface tension shows that from 4 run, the number of run doesnt influence activation. 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 its easier to glue it.

10 Procedure for glued samples 1.Glue preparation 2.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 Kapton + Carbon Fibre specimen Glue Activation 5

11 11 Glued samples Thermal cycling Temp ˚C Time, min 100 cycles minutes


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