Адгезия — это способность материалов прилипать друг к другу, или процесс присоединения двух поверхностей разного типа. Вы с ней сталкивались, если хотя бы раз в жизни красили стены или покрывали что-либо лаком.
Что это такое, где мы встречаем её в промышленности, что влияет на её качество, и как улучшить адгезивность — читайте в этой статье.
Что такое адгезия
Чтобы один материал приклеился к другому, в игру должна вступить адгезия. Адгезия — это процесс присоединения двух поверхностей разного типа. Также под этим термином понимается способность материала прилипать к другому.
Для примера:
- Лак надёжно закрепляется на поверхности деревянного стола как раз благодаря адгезии;
- Во время дождя капли воды задерживаются на поверхности окна благодаря адгезии.
Адгезив и Субстрат
В процессе присоединения ещё может быть задействован адгезив.
Адгезив — это склеивающее или скрепляющее вещество. Адгезивы специально разрабатываются с учётом характеристик поверхности, чтобы работать максимально эффективно. Клеи самых разных видов — это как раз адгезивы.
Субстратом же принято называть поверхность основного материала.
Адгезия в промышленности
- окрашивание (в том числе защитными смесями и тд);
- нанесение покрытий или защитных смесей;
- сваривание;
- спаивание;
- склеивание.
Адгезия и когезия: что такое и чем отличается
У нас есть два понятия, в которых необходимо разобраться.
Итак, адгезия происходит между материалами с разной молекулярной структурой. Когезия же возникает, когда соединяются материалы с молекулами одного вида.
Благодаря когезии вода, ударяясь об пол, разбивается на капли, а не расстилается по нему одной лужей. Молекулы воды прикреплены друг к другу силами когезии. Она же позволяет насекомым “ходить” по воде, так как при когезии образуется напряжение поверхности достаточно сильное, чтобы выдержать вес водомерки.
Пример
С помощью адгезии вы можете нанести краску на стену, пока когезия удерживает молекулы самой краски, чтобы она была единым слоем.
Виды адгезии
На сегодняшний день нет единого мнения, которым можно было бы объяснить природу адгезии. Есть несколько теорий, и каждая из них фокусируется на части аспектов из проведённого эксперимента. Вот основные виды:
1. Механическая
По этой теории, соединение может образоваться только благодаря адгезиву и неровностям в поверхности субстрата. Например, клей затекает в поры и трещины, затвердевает, и образуется сцепление между поверхностями.
Подобная теория может объяснить склеивание древесины или пенопласта, но не подходит для соединений между гладкими и не пористыми материалами.
2. Диффузионная
В этом случае адгезия объясняется диффузией, то есть взаимным проникновением молекул веществ друг в друга. Согласно этой теории, подобным диффузионным свойством обладают только адгезивы.
Однако остальные материалы под воздействием клея или растворителей могут набухать, и это заставляет молекулы внутри них двигаться более активно. Вследствие этого диффузия становится возможной.
3. Химическая
Самое яркое проявление — это вулканизация, то есть прилипание резины к другим материалам с меньшей пластичностью. Например, присоединение каучука к латуни.
Вулканизация используется при изготовлении покрышек, состоящих из слоёв армирующих и резиновых материалов
Однако эта теория объясняет частные случаи адгезивной связи материалов в результате химического взаимодействия.
4. Электрическая
Во время экспериментов наблюдалось интересное явление: при отсоединении каучуковой или нитроцеллюлозной плёнки от стекла или металла появлялись небольшие разряды. Поверхность стекла при этом получала положительный заряд, а плёнка — отрицательный.
Электрическая теория делает из этого вывод: субстрат и адгезив представляют собой конденсатор, и отклеиться друг от друга они не могут из-за электрических сил. Однако эта теория тоже объясняет не все случаи адгезии.
Факторы, влияющие на адгезию
- Характеристики поверхности: твёрдая она, мягкая, шероховатая или гладкая. Всё это влияет на процесс.
Состояние поверхности тоже важно — покрыта она жиром или оксидом или чиста
- Сам материал: у каждого из них есть свои требования для образования соединений, и не со всеми адгезивами они могут вступать в реакцию.
- Окружающие условия: температура или влажность воздуха могут повлиять на то, будет адгезия успешной или нет. Сюда же относятся давление, время прижатия и другие факторы.
Как улучшить адгезию
1. Подготовка поверхности
Материал должен быть очищен от пыли и грязи. Иногда также необходимо произвести обезжиривание или снятие окислившегося слоя (с металлов, например). Иначе все эти загрязнения будут препятствовать нормальной адгезии.
Дополнительно в некоторых случаях поверхность подвергают обработке абразивом, чтобы образовать на ней больше неровностей и шероховатостей. Это способствует сцеплению.
Для очистки и подготовки материалов используются как обычные тряпки, так и жёсткие щётки (для металла), спирт или растворители, пескоструйные или аппараты лазерной очистки.
2. Нагревание
Некоторые материалы лучше соединяются, когда их поверхность подвергается термическому воздействию. Самый яркий пример — соединение расплавленных металлов вследствие диффузионной адгезии.
3. Правильный подбор и использование адгезивов
Если вы хоть раз делали ремонт, то знаете, как важно подобрать правильный клей, грунтовку или шпатлёвку. От того, насколько адгезив и материалы подходят друг к другу, зависит то, каким по прочности получится соединение.
Как лазерное оборудование может улучшить адгезию
Среди лазерного оборудования для улучшения адгезии может быть использована лазерная чистка, чтобы подготовить материал к работе. Лазерная очистка воздействует на поверхность термически, но делает это очень быстро, чтобы снять только слой загрязнения и не повредить сам материал.
.png)
С непрерывной лазерной очисткой Wattsan ржавчина, окалина, краска, нагар, следы нефтепродуктов и прочие неприятные “сюрпризы” исчезают буквально на глазах — даже если это резьба, краны или другие хитрые элементы, которые раньше приходилось мучительно вычищать вручную.
Мощность 2000 Вт
2 зеркала
6 режимов чистки
Пистолет Relfar
Среди преимуществ лазерной очистки:
- Скорость работы. Скорость сканирования у лазерных аппаратов может быть от 1000 до 20000 мм/сек у сварок и до 50000 мм/сек у чисток.
- Отсутствие расходников. В отличие от пескоструйных аппаратов, лазерным не требуются дополнительные расходники для работы. Плюс, нет работы с химикатами.
Среди недостатков — стоимость оборудования. Лазерная чистка подходит для крупных производств или устоявшегося среднего бизнеса, когда объёмы производства оправдывают наличие быстрой машины для потоковой работы.
Как выбрать лазерную очистку
Если вы собираетесь использовать этот тип очистки, то важно знать, что есть два типа лазерных источников, импульсные и постоянные, и они имеют свои ограничения и рекомендации.
- Постоянная лазерная очистка выбирается, если нужно работать с загрязнениями на больших площадях или когда необходимо добавить шероховатости материалу для улучшения сцепления и последующей адгезии.
Постоянная чистка работает только с металлами
- Если же ведётся работа с загрязнениями на чувствительных к нагреванию материалах, то выбирается импульсная. Она щадит поверхность. Плюс, она может работать с металлами и неметаллами, и другими материалами.
.png)
Лазерная очистка нового поколения мгновенно удаляет ржавчину, краску, нагар и другие сложные загрязнения, не повреждая сам материал.
Работает с металлом, камнем, деревом и даже покрытыми поверхностями — быстро, аккуратно и максимально эффективно.
Методы измерения адгезии
Все методы измерения сводятся к разрушающим методам, о которых мы немного говорили ранее, когда разбирались в когезии и адгезии. Теперь же приведём лишь те, что используются для проверки адгезии.
- Надрезы. У этого метода есть несколько вариаций: параллельные надрезы, решётчатые и решётчатые с обратным ударом. Последний, например, применяется только к эластичным материалам, так как необходимо воздействие ударом с обратной стороны в зоне соединения.
- Отрыв. В этом случае к материалу приклеивается специальная пластина, которую потом отрывают. Это позволяет определить усилие, необходимое для разрушения адгезии.
- Сдвиг. Здесь мы не отрываем, а давим сбоку, то есть параллельно плоскости поверхности.
- Прокручивание. Это более сложный вариант отрывного метода проверки. Мы не только отрываем, но ещё и закручиваем пластину. Испытание комбинированными нагрузками лучше, так как это ближе к реальности, где редко оказывается лишь одно воздействие. Однако такой метод проверки требует специального оборудования.
Существуют межгосударственные госты для различных видов покрытий и определения их адгезивности.
Например, ГОСТ 31149 для лакокрасочных материалов.
Заключение
Адгезия — это процесс присоединения двух поверхностей разного типа. Она встречается повсюду, от капель на окне во время дождя, до ремонта и производства покрышек. Для успешной адгезии необходимо понимать её природу, правильно подбирать адгезивы и подготавливать поверхность субстратов к работе.
Также существуют различные методы измерения адгезии: отрыв, надрезы и другие. Они позволяют определить предельные усилия для разрушения соединения.
Частые вопросы
-
Когда нужна проверка адгезии?
Не всегда необходимо прибегать к измерениям. Проверка проводится при строительстве или отделке, на производствах и так далее. То есть там, где контроль качества является неотъемлемой частью не просто работы, а безопасности эксплуатации конечного продукта.
-
Какой метод проверки адгезии самый точный?
Как и с теорией адгезии, тут нельзя дать один ответ. Каждому материалу и соединению подойдёт свой метод. Например, метод надрезов подходит только для тонких соединений.
-
Что такое адгезия у краски?
Адгезия краски — это её способность прочно сцепляться с поверхностью (основанием). От уровня адгезии зависит, будет ли покрытие держаться без отслаивания и трещин. Хорошая адгезия достигается за счёт правильной подготовки основания: очистки, обезжиривания, грунтования и подбора совместимых материалов.
-
Что такое адгезия штукатурки?
Адгезия штукатурки — это прочность сцепления раствора с основанием. От неё зависит, насколько надёжно штукатурка удерживается на стене без растрескивания и отслаивания. На адгезию влияют тип основания, его влажность, чистота и использование грунтовки, повышающей сцепление.
-
Как улучшить адгезию краски?
Чтобы улучшить адгезию краски, важно тщательно подготовить поверхность: удалить пыль, жир и старые слои покрытия, обеспечить сухость и загрунтовать основание. Один из современных способов подготовки — лазерная очистка, позволяющая бережно удалить загрязнения и окалину без повреждения материала. После такой обработки краска ложится ровнее и сцепляется прочнее.