Лако-красочные материалы — производство

Материалы, свойства которых описаны выше, представляют собой твердые ве­щества. Однако клеи к исходном состоянии, как правило, являются жидкостями. Значительную роль в оценке возможности использовать материал в качестве клея играет его способность «смачивать* поверхность. Смачивание поверхности не на­ходится в непосредственной зависимости от граничных условий (рассматриваемых в гл. 4), но связано также со способностью материала растекаться по поверхности при условии приложения или отсутствия нагрузки. Таким образом, характеристики клея как жидкости играют существенную роль при спадании клеевых соединений Некоторые типы клеевых слоев никогда не бывают абсолютно твердыми вещества­ми, а сохраняют большинство свойств жидкостей в процессе использования Такие материалы вплывают вязкоупругими. Для большинства полимерных материалов характерны определечтые вязкоупругие свойства. І Іекоюрьіе тины клеев, навеет ные как чувствительные к давлению (иди липкие) клеи, реализуют эти свойства.

Выше в данной главе использовали пружину в качестве механического аналога упругого материала. Дли описания вязкого материала необходимо использовать несколько более сложную модель, а именно поршень. На рис. 2.7 показан такой поршень, который представляет собой плунжер, помещенный внут рь содержащей жидкость цилиндрической емкости. Кед и приложить к штоку плунжера слабое и постоянное усилие, плунжер перемешается при незначительной приложенной на­грузке. так как жидкости проявляют бесконечную деформацию. Однако, если ско рост ь приложения усилия к штоку плунжера является высокой, жидкость не может достаточно быстро перемещаться к краям плунжера и іаким образом препятствует перемещению плунжера. В зто. м случае очевидно действие амортизатора. Деталью амортизатора в автомобиле является поршень, гак как он является элементом ме­ханизма. используемого для автоматического закрывания дверей в зданиях. Нели материал, представленный на рис. 2.2. является жидкостью и к нему приложено сдвиговое напряжение, очевидно, что жидкость не оказывает сопротивления дефор­мированию, если напряжение сдвига остается постоянным. Полос того. ;ця жидко­сти характерно сопротивление деформации при изменении скорост и сдвигового деформирования. Таким образом, если т представляет собой напряжение сдвига и Se/Sf скорость деформирования при сдвиге, для многих жидкостей будет спра­ведливо следующее выражение:

п т/(6є./&). (2.15)

где П вязкость жидкого материала.

Преобразовав указанное уравнение, получаем

Т “ TJE,

где 6- 5c/’St.

Уравнение (2.16) аналогично уравнению (2.6), если модуль сдвига заменить вяз­костью и деформацию сдвига заменить на скорость деформации при сдвиге. Вяз­кость имеет размерность пуаз (II) или стоке (Ст). Вода при комнатной температуре имеет вязкость в 1 сСт. Вязкость всех жидкостей часто описывается как «плотность». Если приведенное выше уравнение описывает вязкость жидкости при любой скоро­сти сдвига, то жидкость рассматривают как ньютоновскую. 11а рис. 2.6 представлена кривая зависимости скорости деформации при сдвиге от напряжения для ньюто­новской жидкости. Большинство жидкостей, имеющих малую молекулярную массу, ведут себя как ньютоновские жидкости при малых или умеренно высоких скоростях сдвига. Для полимерных материалов, являющихся основным компонентом боль­шинства клеев, характерны высокие значения молекулярной массы и их реакция на скорость сдвига может не подчиняться законам ньютоновской жидкости.

Па рис. 2.8 также представлены принципиальные графические зависимости, характеризующие течения более высокомолекулярных жидкостей, коллоидных растворов и суспензий. Для расширяющейся жидкости характерна нелинейная ре­акция напряжения сдвига на скорость деформации при сдвиге, в результате чего кривая изгибается в направлении оси ординат (осп у). Расширяющуюся жидкость называют также «жидкостью, у которой вязкость растет при увеличении скорости

Тиксотропная жидкость

Расширяющаяся жидкость (жидкость, ниjкоси, которой растет ори увеличении скорости сдвига)

Н ыо пи (опекая жидкость

! Ісепдоііластичпля жидкость (жидкость, вязкость которой уменьшается при умс. тичсіши ско|мкти един га)

hie. 2 8.

сдвига». Псевдопластичная жидкость характеризуется кривой, которая изгибается в направлении оси абсцисс (оси д ). І Ісевдопластпчная жидкость также известна под термином «жидкость, у которой вязкость уменьшается при увеличении скорости сдвига*. Простым примером такого материала является расплав полимера. Поли­меры являются высокомолекулярными соединениями, и их псевдонластичность связана с ориентацией длинных ценен в ноле напряжении. Еще одним примером псевдопластнчных жидкостей являются эмульсии и суспензии.

Как для расширяющейся, так и для пссвдопластичной жидкости кривые пересе­кают ось напряжения сдвига в нулевой точке при нулевой скорости сдвига. Для дру­гих жидкостей положение кривой не проходит через нулевую точку или близкую К ней относительно оси ординат. Кривая, описывающая поведение такой жидкости, также представлена па рис. 2.8. Показано, что такая жидкость характеризуется «пре­делом текучести», аналогичным пределу текучести для твердых тел. Другими сло­вами, материал ведет себя как твердое тело до тех пор, пока напряжение пластиче­ского течения не достигнет такого значения, после которого материал приобретает свойства жидкого вещества. Полимерный материал, обладающий пластичностью по Бингаму, обладает определенным пределом текучести. После достижения предела текучести этот материал демонстрирует свойства ньютоновской жидкости. Мате­риалы, но своим свойствам напоминающие жидкость, часто называют тиксотроп­ными материалами. Очевидными примерами тиксотропных жидкостей являются кетчуп, содержащий жир, и холодные сливки. Поведение тиксотропных жидкостей играет важную роль при разработке клея. Зачастую бывает необходимо, чтобы клей сохранялся на вертикальной поверхности, по стекал с нее, когда соединяются со­прягаемые детали.