Определение адгезии

Адгезия — это связь или взаимодействие между поверхностями двух тел разного рода, которые контактируют между собой. Чтобы это связь была нарушена, требуется некоторое воздействие, прилагаемое с внешней стороны. Наиболее точно это понятие можно описать словом «прилипание» как формирование связующих соединений между этими телами.

Термин «прилипание» в данном случае будет использоваться именно в этом понимании, а кроме того, вводим определение «прилипшая пленка» для описания состояния пленочного слоя в адгезивном процессе. Существует определение адгезии жидких сред и частичек по отношению к прочным телам, а также адгезия пленок и покрытий — это эффект, возникающий при контактировании пленки и поверхности, которые взаимодействуют между собой.

Понятия «пленка» и «покрытие» в общем случае различны:

  • Пленка — это, как правило, тончайший слой, который используется для упаковочных и изоляционных задач, отделки.
  • Покрытие — чаще всего, металлический или красочный слой, который наносится на тело и защищает от воздействия неблагоприятных условий или придает особые характеристики.

Пленка может исполнять функции покрытия: например, будучи сформированной из высокодисперсных твердых частичек, она придает плоскости электрические характеристики или является смазочным слоем. Для определения адгезии лакокрасочного покрытия могут использоваться обе формулировки и в данной ситуации они равнозначны. 

В теории адгезионного взаимодействия образование пленочного слоя рассматривается, как формирование в итоге прикосновения к более плотной поверхности. Она может существовать отдельно от покрываемой плоскости, но при адгезии получает новые характеристики и свойства, например, являясь сама по себе нестойкой, но контактируя с твердой поверхностью, утрачивает эту отрицательную характеристику и получает новые полезные качества. 

Пленка, которая прилипла к другой, более плотной плоскости или телу, называется адгезивом, а твердое тело носит название подложки или субстрата. Пленочный слой наносится на основу с задачей экранирования, защиты от коррозионных изменений, формирования смазки или декоративного эффекта:

  • Металлическое пленочное электропокрытие придает внешнюю электропроводимость изоляторам;
  • Порошкообразное — используется для придания электрических свойств на печатных платах приемопередатчиков;
  • Кинолентам с помощью такой обработки придается эластичность, что продлевает срок их эксплуатации. 

Пленочный слой может формироваться как побочный эффект, как это происходит при отложении парафиновых частиц во время транспортировки сырья по нефтепроводам. 

Как вариант, в некоторых технологических процессах используется комбинированная адгезия из двух или более видов пленок, при этом положительные характеристики каждой из них объединяются и могут усиливать друг друга. Например, при объединении полиэтилена и полиэтилен-терефталата новый материал получает повышенные показатели прочности, становится устойчив к высокой влажности, а также отличается улучшенной газо- и паронепроницаемостью. 

Теория адгезии

На данный момент принята микрореологическая теория. Согласно этой теории, материал под действием плавления образует пленку, которая заполняет мельчайшие неровности шершавой подложки. За счет такого заполнения контактная площадь становится больше, и это увеличивает количество связующих соединений между двумя плоскостями, то есть, возрастает адгезионная прочность. При проверке адгезии повышение прочности подтверждается непосредственными исследованиями. 

Эта методика относится также к лакам и краскам, и очерчивает способы определения адгезии лакокрасочного покрытия по отношению к плотным субстратам из металла:

  • Метод решетчатых надрезов;
  • Метод параллельных надрезов.

Систематика

Лакокрасочные материалы с учетом разных пленкообразующих компонентов в их структуре согласно ГОСТ 9825—73 подразделяются на отдельные группы, каждая из которых имеет свое условное обозначение. 

Метод решетчатых надрезов

Согласно методике, готовое покрытие надрезается по типу решетки, и по шкале из 4 баллов оценивается состояние поверхности. Метод оценки — визуальный. 

Оборудование для исследования

  • Пластинки из стальных листов (марка 08 кп). Проверка адгезии лакокрасочного покрытия по ГОСТ подразумевает использование образцов толщиной строго 0,8–1 мм и с длинами сторон как минимум 150х60 мм. Допустимо применение иного металлопроката, если это обусловлено особенностями использования. 
  • Толщиномер, специальное устройство, с погрешностью измерения до 10%. 
  • Устройство с трафаретом для надрезания и непосредственно средство для надрезания (тип АД-3, ТУ 6-23-9-89).
  • Инструменты для резки. Лезвие бритвы, закрепленное в безопасном и удобном для работы фиксаторе; нож с любым количеством лезвий и режущим краем 0,05–0,1 мм, где угол заточки составляет от 20 до 30 градусов.
  • Линейка из металла или профессиональный шаблон, где на определенном расстоянии (обычно от 1 до 3 мм) расположены пазы. 
  • Кисть шириной как минимум 10 мм. Кисть должна быть плоская, мягкая, длинноворсовая (как минимум 15 мм ворса). 
  • Лупа с увеличением как минимум в 2,5 раза, можно — до четырехкратного увеличения. 

Подготовка к исследованиям

Проверка проводится на двух идентичных пластинках. ГОСТ прочности адгезии покрытия описывает качество и характеристики образцов, на которые будет нанесен лак или краска. В нормативно-технической документации на тестируемое в лаборатории лаковое или красочное вещество указываются следующие параметры:

  • Вид металла, на который будет наноситься конкретное средство;
  • Способ обработки металлической пластинки перед лакированием или покраской;
  • Вязкость проверяемого состава;
  • Способ окраски;
  • Требуемое число слоев;
  • Способы применения;
  • Особенности высушивания, если оно проводится;
  • Толщина пленочного пласта. 

Окрашивающее средство наносится на приготовленные согласно инструкции пластинки металла и высушивается в рекомендованной среде. Замеряется толщина слоя, как минимум, в трех местах носителя, причем разница допустима в пределах до 10%. 

Проверка адгезии лакокрасочного покрытия выполняется после выдерживания пленочного слоя. Перед испытательными работами обязательно меняется лезвие бритвы, а острота кромки на ноже контролируется лупой. Если поверхность недостаточно ровная и острая, требуется заточка. Если возникают разногласия в контроле адгезии, режущие инструменты меняются на новые или натачиваются. 

Ход исследования

Для исследования берут две одинаково обработанных пластинки, на обеих проверяются по три области, если нет иных требований в документации, сопровождающей конкретный лак или краску. 

На исследуемой области делается как минимум 6 взрезов до металла, идущих параллельно, минимум 20 мм в длину на отдалении 1–3 мм между ними, для чего используется шаблон, линейка или устройство АД-3. Отступ от края пластинки — минимум 10 мм. Инструмент для надрезания располагают перпендикулярно тестируемой плоскости, ведут со скоростью 20–40 мм/с. По такому же принципу выполняется взрез под прямым углом. В итоге на участке возникает сетка, представляющая собой квадратные ячейки. 

Отступив от полученной сетки минимум 20 мм, таким же образом создается вторая сетка, и, обычно, третья. 

Параметры ячеек прорезаемой сетки стандартно обозначены в документации на конкретное покрытие. Если норма не установлена, руководствуются стандартами:

  • Для толщины слоя менее 60 мкм — 1х1 мм;
  • 60–120 мкм — 2х2;
  • 120–200 мкм — 3х3. 

Используя лупу, эксперты убеждаются, что покрытие точно прорезано до металлического основания. 

Обработка результатов

Чтобы очистить надрезанные линии от частичек, которые отслоились в процессе, по пластинке проходятся волосяной кистью. Это делается по диагонали, по 5 проходов, по диагонали, вперед и назад. Адгезивность оценивается с помощью лупы или визуально, сравнение производится со стандартной таблицей. 

Метод параллельных надрезов

Согласно этой технологии, взрезы на нанесенный покрывающий слой наносятся параллельно, а оценивание качества материала производится по шкале из трех баллов, визуально. 

Оборудование и материалы:

Используются все те же приборы и инструменты, указанные для предыдущей методики, а кроме того, клейкая лента с полиэтилентерефталатами в составе. 

Подготовка к исследованию

Порядок действий аналогичен предыдущей методике. 

Проведение исследования

Измерение адгезии лакокрасочного покрытия с использованием клейкой ленты проводится на обеих поверхностях параллельно, причем на каждой должно быть обработано три области. Отступая от краев минимум на 10 мм, делаются взрезы до металлического основания. Рассечений должно быть как минимум по пять, их длина — более 20 мм, отступ между ними — от 1 до 3 мм (согласно требованиям, описанным в предыдущей методике). 

Полоска липкой ленты (100х10 мм) накладывается перпендикулярно сделанным на пластинах надрезам так, чтобы один из концов остался свободным и не приклеился. Ленту плотно прижимают для лучшего сцепления и резко отрывают за свободный конец. Далее происходит оценка по шкале из трех баллов. 

В нашей лаборатории строительных испытаний вы можете заказать услугу контроля адгезии лакокрасочного покрытия, а также подобные виды работ, например, определение адгезии штукатурки или других материалов. Обращайтесь за консультацией и уточнением подробностей.