GOST 28246-2017 „Nátěrové a lakovací materiály. Termíny a definice“ definuje přilnavost jako jev interakce na rozhraní mezi pevným povrchem a jinými materiály v důsledku mezimolekulárních sil. Zjednodušeně lze s jistou mírou nepřesnosti (pro lepší pochopení) říci, že adheze charakterizuje „přilnutí“ (přilnutí) nátěru k povrchu nebo „přilepení“ jednotlivých vrstev nátěrového systému k navzájem. Z kvantitativního hlediska se adheze měří pomocí adhezivní síly, což je síla, která musí být aplikována k oddělení povlaku od natřeného povrchu nebo k oddělení vrstev povlaku od sebe navzájem.
Přilnavost a soudržnost
Spolu s pojmem „přilnavost“ se v praxi používá i pojem „soudržnost“, který určuje pevnost jednotlivých vrstev tvořících nátěrový systém; Pevnost soudržnosti se měří silou, která musí být aplikována, aby se zničila konkrétní vrstva. Stejně jako přilnavost má soudržnost velký význam pro zajištění spolehlivosti celého systému: nátěr musí být pevný nejen na rozhraní mezi vrstvami a s podkladem, ale také uvnitř každé vrstvy. Soudržnosti vrstev je dosaženo správným zasycháním barev a laků, účinným větráním během nanášení a během schnutí, správným ředěním barvy, dodržením daného rozmezí tloušťky atd.
Je zřejmé, že povlak bude spolehlivý a odolný pouze tehdy, bude-li jeho přilnavost a soudržnost dostatečná, tzn. (obraťme se ještě jednou k lidovému jazyku), když vrstvy nátěrového systému k sobě dobře „přilnou“, celý systém dobře „přilne“ k lakovanému povrchu a každá jednotlivá vrstva bude odolná. Přilnavost a soudržnost jsou zodpovědné za to, že se povlak nezbortí, když je vystaven vnějšímu zatížení a vnitřnímu pnutí.
Podívejme se, jaké faktory ovlivňují zajištění dostatečné přilnavosti.
Smáčení a přilnavost
Fenomén vytváření adhezivních spojů je založen na fenoménu povrchového smáčení: pokud je povrch dobře smáčený kapalinou, pak existuje velká šance, že adheze bude dobrá; pokud je smáčení slabé, pak se adhezní spoje nevytvoří. Smáčení povrchu je zase ovlivněno povrchovým napětím samotného povrchu a kapaliny. Charakteristickým znakem smáčení je kontaktní úhel (viz obr. 1).
Obrázek 1. Typy smáčení (ϕ – kontaktní úhel smáčení)
Pro vysvětlení tohoto jevu si můžeme uvést příklad pánve s nepřilnavým (teflonovým) povlakem: pokud na takovou pánev nalijete olej, olej začne rychle tvořit kapky a nerozteče se po celé ploše. pánev, tzn. nedochází k smáčení povrchu. Je to dáno tím, že teflon má velmi nízké povrchové napětí, a proto nedochází k roztírání oleje. Ze stejného důvodu se potravinářské produkty během procesu smažení nelepí na pánev – v našem jazyce produkty nevytvářejí přilnavost k povrchu pánve. Pokud bychom tedy chtěli natřít teflonovou pánev, dostali bychom se s největší pravděpodobností do podobné situace: povlak by měl špatnou přilnavost k teflonu a brzy by se oddělil od povrchu. Stejné úvahy lze vztáhnout na plasty, z nichž většina má stejně jako teflon nízké povrchové napětí, proto se k natírání teflonu, plastu a dalších podobných materiálů používají speciální povlaky.
Obrázek 2. Příklad špatného smáčení povrchu.
Fenomén smáčení a povrchového napětí se také využívá při vývoji barev s nízkou odolností vůči skvrnám a materiálů odolných vůči graffiti.
Konstrukční uhlíková ocel, na rozdíl od plastů a teflonu popsaných výše, je dobře smáčená většinou barev a laků, pokud jsou tyto barvy používány správně. Jsou-li však na povrchu oceli přítomny cizí látky, zejména znečištění olejem a tukem, pak se napětí znečištěného povrchu znatelně změní a přilnavost povlaku bude nízká. Pro spolehlivý provoz ochranného nátěru po celou dobu jeho životnosti je proto velmi důležitá správná příprava povrchu a zejména odmaštění.
Adhezní mechanismy
Existuje několik mechanismů pro vytváření adhezivních vazeb. Přísně vzato je tato problematika poměrně složitá a mnoho odborníků v oblasti adheze se domnívá, že přesné stanovení mechanismu adheze v každém konkrétním případě je nemožné. Všechny způsoby vytváření adheze lze však rozdělit do tří skupin: chemické, mechanické a další. Mezi další patří adhezivní vazby vytvořené van der Waalsovými silami, silami elektrostatického charakteru (Coulombův zákon) a dalšími silami, které se podílejí na tvorbě adheze, ale nemají významný vliv. Hlavní podíl na tvorbě adheze má molekulární (chemická) interakce a mechanická adheze – těm se budeme věnovat podrobněji.
Chemická adheze
Při chemickém vytváření adhezivních vazeb mezi podkladem a nátěrem barvy a laku dochází k molekulární interakci, v jejímž důsledku je zajištěna adheze nátěru k povrchu. U tohoto mechanismu pro vytváření adhezivních vazeb je nutné, aby interagující molekuly byly ve velmi těsné vzdálenosti od sebe (tato vzdálenost je úměrná průměru atomů). Tohoto uspořádání molekul se nejlépe dosáhne nanášením nátěrů metodou airless spray (ASP) z důvodu vysokého tlaku na výstupu z trysky barvy při lakování. Předpokládá se tedy, že metoda tryskání poskytuje nejlepší přilnavost povlaku. Při správném použití štětcem je přilnavost k podkladu také dostatečná, ale pokud použijete váleček na natírání hrubého podkladu, bude přilnavost nízká, protože barva nebude mít správný kontakt s povrchem v prohlubních profilu .
V případě uhlíkové oceli není vždy chemická reakce možná; Navíc ne všechny povlaky jsou ze své podstaty schopny chemicky reagovat s ocelí. Předpokládá se však, že čím lépe je ocelový povrch vyčištěn a čím je reaktivnější, tím lepší bude adheze. Z tohoto důvodu se doporučuje natírat ihned po dokončení přípravy povrchu, kdy je ocel v aktivním stavu a snadno vstupuje do chemických reakcí. Aktivní centra ocelového povrchu po vyčištění časem reagují s okolním vzduchem a dalšími látkami a oxidují – tím pádem bude povlak nanesený nějakou dobu po dokončení přípravy povrchu horší kvality.
Chemický mechanismus adheze se nejzřetelněji projevuje při vytváření adhezivních vazeb mezi vrstvami nátěrového systému. Při nanášení další vrstvy ve stanoveném časovém intervalu budou obě vrstvy tvořit jediný systém téměř výhradně díky chemické reakci. Nicméně v případě dvousložkových materiálů, pokud toto interval překrytí bude příliš velká, pak bude přilnavost vrstev slabá nebo zcela chybí, tzn. adheze mezivrstvy bude nízká. V tomto případě je třeba nedostatek chemické složky přilnavosti kompenzovat mechanicky, to znamená, že před nanesením další vrstvy je nutné na povrchu předchozí vytvořit drsnost (broušením nebo lehkým abrazivním otryskáním – tzv. -volal zametání).
Mechanická adheze
Mechanická adheze se vytváří v důsledku nerovností lakovaného povrchu, jejichž přítomnost umožňuje povlaku a povrchu přilnout do podmíněného zámku. Jak je známo, běžný povrch oceli není ideálně hladký povrch, což vytváří primární předpoklady pro vytvoření adheze. Z tohoto hlediska je nejlepší přípravou povrchu před lakováním abrazivní otryskání, v důsledku čehož povrch získává drsnost – právě tato drsnost je hlavním faktorem tvorby mechanické adheze. Kromě výše popsané podmíněné uzamykací funkce má hrubý povrch (po abrazivním otryskání) větší plochu než hladký povrch (před abrazivním otryskáním), což znamená, že hrubý povrch bude mít více aktivních míst, která zajišťují molekulární interakci mezi substrátem a povlak.
U většiny základních nátěrů postačuje k zajištění spolehlivého fungování nátěru drsnost v rozmezí 40 až 70 mikronů, další zvýšení drsnosti již zpravidla neovlivňuje přilnavost, ale výrazně zvyšuje spotřebu materiálu barvy a laku. . Výjimkou v některých případech mohou být silnovrstvé nátěry o tloušťce větší než 500 mikronů, které mohou vyžadovat drsnost větší než 70 mikronů. Mechanická přilnavost je zvláště běžná u nátěrů aplikovaných na hrubé podklady, jako je dřevo nebo beton.
Důležitost mechanické adheze by se neměla podceňovat, protože právě tato složka adheze vždy v té či oné míře zajišťuje přilnavost nátěru k povrchu. Abychom tato slova potvrdili, můžeme uvést příklad, kdy je nátěr nanesen na téměř hladký povrch – takový povrch lze získat například po pečlivém zpracování kolečky Durex. Ošetřený povrch bude vypadat jako vyleštěný a žádný povlak nebude schopen přilnout k povrchu. Pro vytvoření přilnavosti se doporučuje ošetřit hladký povrch hrubým brusným papírem (u některých materiálů může být taková drsnost dostatečná).
Všimněte si, že různé substráty mají různé schopnosti vytvářet adhezní spoje s nátěry. Zvláštní pozornost je třeba věnovat výběru nátěru při lakování neželezných kovů a slitin, nerezové oceli a pozinkované oceli, protože ne každý nátěr bude mít k takovým povrchům přilnavost.
Při použití dvousložkových materiálů po uplynutí doby zpracovatelnosti nedojde k žádné adhezi. Na první pohled se může zdát, že vytvrzovací směs stačí jednoduše naředit ředidlem, hmota získá požadovanou viskozitu a bude se snadno nanášet na povrch. Tato cesta je však chybná: po dokončení sušení nebude mezi vrstvami žádná adheze.
Metody stanovení adheze
V praktickém smyslu je stanovení adheze velmi zajímavé, protože právě tento indikátor poskytuje pochopení toho, jak odolný bude povlak. Obecně se uznává, že pro hodnocení adheze se používají dvě hlavní metody: metoda vrubu (vruby mohou být mřížkové nebo ve tvaru X) a metoda stahování.
Pro spojení porézních povrchů nebo s vysokou drsností se používají polymerní adhezivní kompozice se schopností krystalizace. Je lepší spojit hladký polymer a sklo lepidlem s vysokou tažností a lepivostí. Taková hmota se při tuhnutí nepromění v tvrdou vrstvu.
Pokud potřebujete nalepit fólii nebo fólii, použijte navíc základní nátěr – základní vrstva zvyšuje přilnavost materiálů. Ve všech průmyslových, výrobních a stavebních oblastech se používají různé metody a typy lepení. Některé materiály se používají v potravinářském průmyslu, medicíně a každodenním životě. Požadované lepidlo si můžete vybrat u společnosti Polar LLC za výhodných podmínek. Chcete-li to provést, jednoduše zanechte požadavek nebo zavolejte na číslo +7(8443)53-05-33
Přilnavost je zjednodušeně řečeno, když jsou povrchy dvou materiálů o homogenní nebo různé hustotě slepeny dohromady, tento proces se nazývá adheze. . V tomto případě se samotná lepicí látka nazývá lepidlo a povrch, na který je lepidlo naneseno, se nazývá substrát. Samotný způsob připojení může být tuhý nebo plastový a jeho typ – fyzikální, chemický, mechanický.
Typy adheze
Pojem adheze doslova znamená adhezi povrchů různé hustoty a složení. Tuto „adhezi“ zajišťují adhezivní kompozice, které jsou vyrobeny na syntetické nebo přírodní bázi a mohou být jednosložkové nebo vícesložkové. Jsou to polymerní a nepolymerní systémy s různou pevností vazby a odolností proti delaminaci.
Poznámka! Povrchy lze spojovat různými způsoby. Tyto metody určují typy adheze.
- Mechanické – nejjednodušší. Vzniká průnikem molekul lepidla (látky) do vrchní vrstvy podkladu (povrchu). Zde je důležité, aby byl povrch drsný, aby byla zajištěna dobrá přilnavost, nebo předem natřený základním nátěrem. Poté se lepidlo dostane do pórů, čímž se zvětší plocha pokrytí a síla rázu v době jeho tvrdnutí.
- Chemické – považován za nejodolnější. Vyskytuje se na úrovni atomové vazby mezi lepidlem a povrchem materiálu. Umožňuje spojovat látky různé hustoty a provádět svařování nebo pájení.
- Fyzickyi – funguje na principu elektromagnetické komunikace mezi molekulami lepidla a substrátem. Opačně nabité částice adhezivní látky a povrch jsou přitahovány na principu magnetu. Příkladem spojení může být lepení kartonových krabic.
- Difúze – když látka proniká do molekul polymeru, jako by se s nimi proplétala a vytvářela silné řetězce. Tento princip se používá k lepení polymerních materiálů na hladké povrchy.
Všechny uvedené typy adheze se používají v různých typech průmyslu. Nejčastěji se jedná o polymerní kompozice, které dokážou zajistit spojení jak materiálů homogenních (tvrdých, plastických, tekutých, granulárních), tak materiálů různé hustoty a složení. Navíc je proces „lepení“ a „lepení“ pozorován již ve fázi přípravy surovin a jejich přepravy. Používá se při balení produktu i při jeho skladování.
Moderní lepicí materiály umožňují dosáhnout různých typů fixace:
- tvrdý – když lepidlo pronikne do pórů a vykrystalizuje; nanáší se na drsné povrchy;
- plastický – speciální typ adheze, kdy lepicí kompozice netvrdne, ale zůstává elastická a zároveň pevnost v tahu.
Obsahují méně přísad ve formě změkčovadel a rozpouštědel, které nemají vždy dobrý vliv na schopnost materiálů „lepit“. Potravinářský průmysl obecně používá bezpečná lepidla nové generace na vodní bázi. Týká se to například výroby obalů – po spotřebování je lze znovu zpracovat na prodejné druhotné produkty.
Co se týče metalurgie, je důležité vzít v úvahu přilnavost kovu. Ovlivňuje přilnavost ochranných barev a směsí. Takové povlaky zabraňují procesu koroze a snižují kontakt ocelových a hliníkových výrobků s kyslíkem, vodou, kyselinami a zásadami. Účinně chraňte kovové výrobky před předčasným zničením.
Stejné vlastnosti přilnavosti využívají automobilový průmysl, loďařský průmysl a továrny na výrobu nástrojů, obráběcích strojů a zařízení. V druhém případě se k přilnavosti barev a primerů přidává schopnost oleje pronikat do pórů kovu. Ostatně většina mechanismů funguje přesně díky dobrému mazání kovových prvků.
Princip činnosti, kvalita připojení
Pojďme si shrnout pojem lepidlo: co to je, jak to funguje? Lepidlo je samotné lepidlo a jeho schopnost lepení se nazývá adheze. Lepivost je ovlivněna nejen složením hmoty, typem povrchu, ale také okolní teplotou, vlhkostí a tloušťkou nanášené vrstvy. Na všech těchto parametrech závisí kvalita a životnost budoucího spoje.
Přírodním základem jsou adhezivní kompozice na bázi škrobu a výtažků z řas. Jsou to systémy organických složek, které jsou bezpečné pro přírodu i člověka. Ale nejsou považovány za odolné, protože jsou náchylné k biologickým bakteriím (houby, plísně).
Syntetické produkty se získávají na bázi rozpustných polymerů. Liší se způsobem krystalizace, přilnavostí, dobou polymerace a pevností v tahu. Například některé kompozice tuhnou okamžitě, zatímco jiné zůstávají plastické po dlouhou dobu, což umožňuje opakované lepení a odlupování. V každém případě zůstávají inertní vůči účinkům bakterií a jsou odolné vůči ultrafialovému záření a vlhkosti. Díky těmto vlastnostem jsou mezi spotřebiteli oblíbenější a žádanější.
