Лако-красочные материалы — производство

Последнему рационалистическому объяснению феномена адгезии служит сла­бый граничный слой. Впервые этот вид адгезии был описан Дж. БнКерманом [36]. который опубликовал одну из первых работ по вопросам, « вязанным с адгезией. В простом изложении теория Бпкермана заключается в том. что если получено ка — явственное клеевое соединение, разрушение такого соединения происходит по суб­страту или по клею в зависимости от того, когезия какого из материалов является более слабой. Клеевые соединения разрушаются при меньших нагрузках но срав­нению с расчетными значениями прочности, так как на поверхности раздела нахо­дятся материалы с низкими значениями когезионной прочности. Такие материалы, обладающие низкой когезионной прочностью и создают «слабый граничный слой*. Нет сомнения, что если в клеевом соединении на границе раздела находятся мате­риалы с низкой когезионной прочностью, то такое клеевое соединение оказывается более слабым, чем можно было бы ожидать исходя из расчетных данных. В дей­ствительности зто было ошибочное мнение исследователей, специализирующихся в области науки об адгезии, что любое состояние клеевого соединения, которое не может быть объяснено с точки зрения других рационалистических объяснений, свя­зано с присутствием на границе раздела слабого граничного слоя.

Однако не всегда очевидно, что в правильно спроектированном клеевом соеди­нении разрушение всегда происходит по клею пли субстрату. Например, в работе Мэплжипьюли, Тнррелла и Попнуся (5) методом совместной экструзии ПЭ и ПЭТ была получена многослойная структура. Эти материалы приводились в непосред­ственный контакт друг с другом в виде расплавов. Для определения энергии между этими двумя материалами была использована описанная в разделе 4.5.2.2 установка для анализа поверхностных сил; в результате этих измерений была получена до­статочно большая величина энергии, равная 17 мДж/м2. Согласно уравнению Дю- нрэ, работа сил адгезии должна быть низкой. Эти данные получены при испыта­нии на расслаивание. Автор исследовал поверхность разрушения между ПЭ и ПЭТ. используя такие физические методы исследований, как, например, рентгеновскую спектроскопию, фотоэлектронную (XPS) и статическую масс-спектроскопию вто­ричных ионов (SSIMS), и сделал вывод, что разрушение между этими материалами происходит исключительно по границе раздела.

Несмотря па приведенный выше анализ, большое число разрушений клеевых слоев происходит в результате существования слабого граничного слоя. Известно, что очень трудно производить склеивание металлических поверхностей, с которых не удалена смазка, применяемая при фрезеровании. Чрезвычайно сложно осуще­ствить приклеивание к поверхности, которая смочена водой. Вызывает затруднение операции приклеивании к проржавевшей стальной поверхности, так как оксид же­леза имеет низкую когезионную прочность. Однако присутствие слабых граничных слоев может иногда давать определенные преимущества. Например, в некоторых случаях использование липких лент невозможно без применения «разделительного слоя», т. с. материала, к которому липкая лента слегка прилипает и от которого се можно легко отделить. 11а таких разделительных слоях часто химическим способом создают слабые граничные слои.

Выполненный в данном разделе анализ позволяет с<(юрмулііровагь еще один критерий получения качественного клеевого соединения: чтобы получить опти­мальное клеевое соединение, необходимо удалить слабые граничные слои или мо­дифицировать их таким образом, чтобы они становились когс. шонио прочными. В гл. 7 показаны технические решения, позволяющие реализовать данный критерий.

6.10. Выводы

В настоящей главе были рассмотрены феноменологические представления о сущ­ности клеевых соединений описания эффектов склеивания. Эти представления включали электрическую и диффузионную теории адгезии, теорию механического сцепления, теорию смачивания, образование ковалентной связи на границе раздела и теорию слабого граничного слоя. Каждое из них было использовано в большей или меньшей степени для описания различных явлений, связанных с клеевыми со­единениями. Среди всех логических объяснений наиболее широко используемой И получившей наибольшее признание является теория смачиваемости и адсорбции. Сочетание характерных особенностей этих представлений привело к разработке ряда критериев, позволяющих получать качественное клеевое соединение. Эти кри­терии заключаются в следующем:

• выбор клея, который растворим в субстрате (диффузионная теория):

• выбор клея, который самопроизвольно смачивает поверхность (теория смачи­ваемости);

• обеспечение микроскопической морфологии поверхности (механическое за­цепление);

• удаление всех слабых граничных слоев (теория слабого граничного слоя);

• выбор клея, который имеет оптимальное соотношение между вязкостью II подолжитсльностью отверждения, чтобы обеспечить полное заполнение пор (смачивание + механическое зацепление);

• если клеевое соединение предназначено для эксплуатации в неблагоприятных условиях окружающей среды, обеспечение образования ковалентных связей на фан икс раздела.

В данной главе была также показана связь свойств границы раздела с вязкоупру­гими свойствами полимеров и, в конечном итоге, с прочностью клеевых соедине­ний. Феноменологически эта связь представляет произведение пороговой энергии адгезии на функцию, описывающую механизм рассеяния клеевым соединением ме­ханической энергии.