Proč je nutná adheze?

Při nákupu barev a laků nebo omítkových kompozic často slyšíte frázi: „výrobek poskytuje dobrou přilnavost“ nebo „vynikající lepicí vlastnosti“. Význam tohoto termínu je často nejasný. Pojďme zjistit, co je adheze, proč je to nutné a proč je to tak důležité?

Stanovení adheze

Díky tomuto jevu barva a omítka pevně drží na stěnách a stropě, je možná betonáž. Jak je zřejmé, je zodpovědný za lepení potaženého povrchu nebo substrátu.

Adheze je adheze různých látek. Ve stavebnictví tento termín označuje schopnost určitého nátěru (například nátěru, omítky) pevně přilnout k základnímu povrchu.

Adheze se dělí na fyzikální a chemickou:

• V prvním případě vzniká vazba díky adhezi molekul materiálů.
• Ve druhém – kvůli chemickým účinkům látek.

Intenzita vazby se měří v MPa (megapascalech). Tento obrázek udává sílu, která bude muset být použita k oddělení povlaku od základny. Například, pokud je na štítku uvedeno, že prostředek poskytuje přilnavost 1 MPa, pak k jeho odtržení budete muset vyvinout sílu 1 N na každý mm2 (asi 100 g / mm2).

Adhezní vlastnosti jsou jednou z hlavních charakteristik jakéhokoli nátěru, dekorativního nebo ochranného. Na nich závisí pevnost a spolehlivost spoje, možnost lepení určitých druhů materiálů, pohodlí nebo pracnost při práci.

U kterých materiálů je důležitá přilnavost?

Tento ukazatel má primární význam pro stavební a dokončovací kompozice. Nezapomeňte věnovat pozornost úrovni přilnavosti následujících typů nátěrů:

• Laky a barvy. Tato vlastnost ovlivňuje kvalitu přilnavosti, hloubku průniku a trvanlivost nátěru. Čím vyšší jsou indikátory, tím lépe a déle vydrží lakovací materiály na základně.
• Sádrové směsi. Kvalita přilnavosti určuje možnosti dekorativní povrchové úpravy.
• Složení cementu a písku. Bezpečnost konstrukce často závisí na spolehlivosti lepení. Například při použití látek se špatnou přilnavostí zdivo dlouho nevydrží.
• Tmely a jiná lepidla. Zde musíte vědět, mezi kterými materiály je prostředek schopen zajistit adhezi. Při použití nevhodných směsí se kvalita spoje zhoršuje, v některých případech se stává zcela nemožným.

K měření adhezivní schopnosti materiálů a ke kontrole kvality přilnavosti nátěru k podkladu umožňuje speciální zařízení – měřič lepidla.

Metody zvýšení adheze

Adhezivní vlastnosti materiálů lze zlepšit i zhoršit. Toto je nekonstantní hodnota. Do kompozic nanesených na povrch se například přidávají různé nečistoty, které zvyšují schopnost penetrace a přilnavosti. Používají se látky, které hrají roli mezivrstvy, jako jsou speciální primery nebo spojky.

Odmaštění povrchu je další jistý způsob, jak zvýšit schopnost lepení.

Pro zvýšení adheze se využívá celá řada opatření k ovlivnění fyzikálních a chemických vlastností materiálu. Existují 3 způsoby přípravy povrchu, které zlepšují přilnavost:

• Mechanické. Může se jednat o abrazivní ošetření pro zdrsnění, vroubkování, stejně jako čištění od prachu a jakýchkoli nečistot.
• Chemikálie. Přimíchávání speciálních přísad a změkčovadel do aplikovaného roztoku.
• Fyzikální a chemické. Zahrnuje zpracování základními nátěry a tmelení.

Takové metody jsou nejúčinnější při spojování rozdílných povrchů s různými fyzikálními a chemickými vlastnostmi.

Kromě toho existuje řada faktorů, které snižují kvalitu přilnavosti materiálů:

• Lepit zaprášené nebo mastné povrchy bez předúpravy čisticími a odmašťovacími směsmi je téměř nemožné.
• Kvalita přilnavosti bude velmi nízká, i když bude jeden nebo oba povrchy ošetřeny kompozicí, která snižuje poréznost.
• Adhezivní vlastnosti se mohou během tuhnutí a schnutí materiálů zhoršit. Při přechodu z kapalného do pevného skupenství se mohou měnit chemické a fyzikální vlastnosti látek. Mnoho řešení se například zmenšuje. V důsledku toho se oblast kontaktu se základnou zmenší. Poté se objeví tahová napětí, díky nimž se zase tvoří trhliny. V důsledku toho se adheze materiálů stává méně trvanlivou, nespolehlivou.

Jednoduchý příklad. Pokud omítnete betonovou zeď bez řádné přípravy, nátěr rychle odpadne. Je to způsobeno mnoha faktory, mezi které patří:

• prášení povrchu;
• smrštění vrstvy omítky;
• žádné přísady, které zvyšují přilnavost atd.

Proto by při práci se starým betonem měl být použit integrovaný přístup, pro který potřebujete:

• důkladně očistěte povrch;
• aplikujte zářezy sekerou nebo perforátorem;
• ošetřete speciálním základním nátěrem, který zvyšuje přilnavost;
• přidejte do omítky změkčovadlo, které zvyšuje elasticitu roztoku.

Adhezní vlastnosti barev a laků

Schopnost povlaků přilnout závisí především na povrchu, na kterém jsou použity.

• Přilnavost dosahuje maximálních hodnot při zpracování hrubých materiálů. To je způsobeno skutečností, že pro hladký povrch se plocha kontaktu s materiálem laku výrazně zmenší.
• Dalším faktorem je struktura zpracovávaného materiálu. Takže při natírání porézního povrchu nátěrových materiálů kompozice proniká do základny. Proto bude možné odstranit vrstvu barvy nebo laku pouze tehdy, pokud je možné narušit molekulární vazby povlaku nebo základu (například jako při broušení).

Adhezní schopnost navíc zvyšují různé modifikující přísady, které se používají při výrobě barev a laků:

• organosilany, které zabraňují korozi a mají hydrofobní účinek;
• organokovové látky působící jako katalyzátory chemických procesů;
• polyestery;
• různá plniva a balastní látky (například mastek);
• estery kalafuny a kyseliny fosforečné;
• polyamidové pryskyřice;
• polyorganosiloxany.

Přilnavost k betonu

Beton je dnes jedním z nejznámějších a nejpoužívanějších stavebních materiálů. Právě betonové desky nejčastěji fungují jako základy stěn, stropů a podlah v bytě. Vzhledem k hladkosti povrchu těchto desek je adheze různých dokončovacích kompozic k nim často velmi slabá.

Aby byla zajištěna dobrá přilnavost k tomuto materiálu, je třeba vzít v úvahu mnoho bodů:

• Přilnavost na suchý povrch je několikanásobně vyšší než na mokrý.
• Taková charakteristika samotného betonu, jako je mez stlačení, přímo určuje kvalitu přilnavosti různých polymerních materiálů k němu.

• Použití speciálních směsí a primerů může výrazně zlepšit kvalitu přilnavosti povrchu k nátěru.
• Při aplikaci různých kompozic (lepidlo, tmel, barva, omítka) je třeba vzít v úvahu vlhkost a teplotu podkladu i vzduchu v místnosti.
• Přilnavost k hrubému povrchu je vždy vyšší než k hladkému.

Drsnosti lze dosáhnout různými způsoby, jedním z nich je aplikace speciálního základního nátěru “Betonokontakt” (“Betokontakt”, “Betonový kontakt” atd., název se liší v závislosti na výrobci). Základní nátěr díky obsahu cementu a křemičitého písku promění hladký povrch na drsný, připomínající jemnozrnný brusný papír.

Tak je díky fenoménu adheze zajištěna kvalitní přilnavost nátěrových hmot k podkladu. Bez toho by barvy a laky okamžitě spadly z ošetřeného povrchu, nebylo by možné aplikovat dekorativní úpravy nebo omítky stěn. Každý typ materiálu má určitou úroveň adhezní schopnosti. Mnohé vnější podmínky ji přitom mohou jak zvýšit, tak snížit.

Adheze je schopnost jednoho materiálu přilnout a přilnout k povrchu druhého.

Lepidlo je látka speciálně navržená pro povrchovou adhezi různých materiálů. Materiály určené ke spojování se nazývají substráty, jsou základem, na kterém se tvoří kohezní účinek lepidla.

Molekulární interakce nastává v důsledku kontaktu mezi molekulami, atomy, ionty a funkčními složkami umístěnými v povrchových vrstvách. Přitažlivé síly, nazývané adhezní síly, vedou ke spojení nepodobných těles.

Jasným příkladem adheze je lepení barvy na kovový povrch. Výsledkem je spolehlivé přilnutí barvy a omítky ke stěnám, stropům a betonovým základům.

Rýže. 1. Mechanické spojení mezi lepidlem a substrátem na mikroskopické úrovni

Pevnost spoje závisí na složení, kontaktní ploše, velikosti a směru působící vnější síly. Energie vynaložená na překonání adhezivních sil se nazývá adhezní práce a představuje sílu potřebnou k přerušení vazby.

Spolehlivá přilnavost je důležitou charakteristikou každého nátěru. Zatímco zvyšuje pevnost a odolnost, chrání také před zátěží prostředí. Pokud je přilnavost slabá, povlak se může odštípnout nebo oddělit v tenkých vrstvách, což vede ke korozi a poškození podkladu.

V oblasti metalurgie je nutné dbát na přilnavost kovu. Trvanlivost přilnavosti k povrchu ochranných nátěrů a směsí závisí na tom. Takové povlaky zabraňují procesu koroze a snižují kontakt ocelových a hliníkových výrobků s kyslíkem, vodou, kyselinami a zásadami. Účinně chraňte kovové výrobky před poškozením. Jsou-li požadavky na přilnavost kovu před nátěrem vysoké (nad 12 MPa), musí být pro přípravu povrchu použita technologie laserového čištění.

Rýže. 2. Řezy pro testování adheze

Typy adheze

Mechanická adheze je dosaženo díky pronikání molekul lepidla do vrchní vrstvy substrátu. Důležitým faktorem je drsnost povrchu nebo aplikace základního nátěru. Lepidlo proniká do pórů podkladu, zvětšuje plochu pokrytí a zvyšuje rázovou houževnatost během vytvrzování.

Chemické nejpevnější forma, působící na atomární úrovni, když lepidlo tvoří vazby s povrchem. Interakce podporuje spojování nepodobných látek, podobně jako procesy svařování a pájení.

Fyzické je založen na principu elektromagnetické komunikace mezi molekulami lepidla a substrátu. Nabité částice lepidla a povrch se k sobě přitahují, což je podobné elektromagnetickým silám. Příkladem fyzické adheze je lepení kartonových krabic páskou.

Difúze zahrnuje pronikání látky do molekul polymeru, proplétání se do jejich struktury a vytváření pevných řetězců. Tento princip je účinný pro lepení polymerních materiálů na hladké povrchy.

Množství adhezní vazby se měří v megapascalech (kilogramy na centimetr čtvereční). V soustavě SI je to Newton na 1 metr čtvereční, tzn. Pascal.

Typy fixací

Pevná fixace: Lepidlo proniká do pórů a krystalizuje a vytváří pevné spojení. Dobře se projevuje na drsných površích, využívá porézní strukturu ke zlepšení mezimolekulárních vazeb.

Plastová fixace: Tento tvar se vyznačuje zachováním pružnosti a odolností proti roztržení. Na rozdíl od tuhého, plast nevyžaduje nadměrné přidávání změkčovadel nebo rozpouštědel, zachovává si adhezivní vlastnosti bez snížení spojení s materiálem.

Co je koheze a autoheze

Koheze je vnitřní síla, která se váže jako molekuly v materiálu a udržuje jejich blízkost a interakci v objemu látky. Tato vlastnost určuje pevnost materiálu, jeho schopnost odolávat vnějším vlivům a strukturálním deformacím.

Adheze se týká přitažlivých sil mezi odlišnými molekulami nebo látkami, zatímco koheze se týká přitažlivých sil mezi molekulami stejného druhu.

Rýže. 3. Rozdíly mezi adhezí a kohezí

Autoheze znamená adhezi vrstev nebo filmů sestávajících ze stejného materiálu. Při vytváření vícevrstvých povlaků se autoheze projevuje jako interakce mezi pevným povrchem substrátu a nejbližší vrstvou nebo filmem stejného materiálu.

Pokud se fólie zcela oddělí od podkladu, dojde k porušení adheze. Pokud k porušení dojde v samotné vrstvě lepidla nebo v lepeném materiálu, nazývá se to porušení soudržnosti. Takové rozdíly ve způsobech porušení přispívají k hlubšímu pochopení chování materiálu a účinnosti adhezivních procesů.

Faktory ovlivňující kvalitu adheze

Adhezivní vlastnosti se mohou snížit vlivem těchto faktorů:

• Teplota: Extrémní teplo nebo chlad oslabí lepicí vlastnosti;
• Vlhkost: Nadměrná vlhkost narušuje kohezní síly;
• Kontaminace: Cizí částice narušují vazbu;
• Drsnost: Drsné povrchy omezují molekulární kontakt;
• Mechanické namáhání: Deformace oslabuje adhezní vazby;
• Chemická interakce: Chemická interakce mění vlastnosti materiálu.

Lepicí směsi na bázi škrobu a extraktu z řas mají přírodní základ. Jsou to organické složky, bezpečné pro přírodu i člověka. Nejsou však trvanlivé, protože jsou náchylné k biologickým bakteriím (houby, plísně).

Posílení přilnavosti

Pro zvýšení přilnavosti je nutné změnit stav povrchu materiálu:

• První fází je pískování nebo laserové čištění od prachu, nečistot a mastnoty. Tento krok vytvoří čistý základ;
• Chemické ošetření. Při odmašťování se povrch čistí petrolejem, benzínem, rozpouštědly nebo alkoholem. Léčba odstraňuje molekulární bariéry a zvyšuje potenciál pro kohezní interakce;
• Použití abrazivních materiálů, jako je pískování nebo tryskání, dodává povrchu texturní integritu. To zvyšuje adhezi vytvořením dalších kontaktních bodů;
• Základní nátěry a tmely jsou nezbytné pro přípravu a zlepšení přilnavosti;
• Pro zvýšení účinnosti sloučeniny se používají přísady, změkčovadla a zesilovače (aktivátory, primery, organokovové látky, polyestery, mastek a pryskyřice);
• Smáčení vodou zlepšuje kontakt s lepidlem a zvyšuje potenciál lepení.

Analýza adheze

Analýza je nezbytná pro stanovení pevnosti vazby mezi materiály, zabránění korozi a oděru a pro vývoj nových lepidel. Je to zvláště důležité pro stavební a dokončovací kompozice. Analýza pomáhá zlepšit kvalitu a ochranu nátěrů, jako jsou laky, barvy, cement, cemento-pískové kompozice a lepidla. Je také nezbytný pro hydroizolace konstrukcí, jako jsou střešní krytiny, potrubí a parozábrany. Analýza adheze je také nezbytná pro ochranu hlavních potrubí a plynovodů proti korozi.

Testování kvality adheze

Pro hodnocení se používají různé metody, z nichž každá poskytuje náhled na sílu a integritu spojení. Mezi hlavní metody používané pro ověření patří:

Mikroadhezní metoda: Tato technika se provádí pomocí mikroskopických přístrojů pro kvantifikaci koeficientu adheze mezi dvěma povrchy.

Metoda průřezu: Metoda příčného řezu zahrnuje vytvoření příčných řezů na povrchu a následné nanesení lepicí pásky. Rychlé odstranění pásky umožňuje vyhodnotit kvalitu přilnavosti, neporušený povlak indikuje vysokou kvalitu přilnutí.

Způsob tření: Při tomto způsobu se nanáší materiál odolný proti opotřebení, jako je abrazivo. Poté se podrobí otěru, aby se vyhodnotila schopnost povlaku odolávat opotřebení a udržovat svou polohu.

Způsob odtržení: Tato metoda určuje pevnost postupným působením síly na povrch, dokud nedojde k vytažení. Síla potřebná ke zvednutí povlaku ze substrátu je kvantifikována a udává sílu vazby.

Lepení asfaltového betonu a bitumenu

Přilnavost bitumenu k minerálním podkladům, zejména k asfaltovým vrstvám, je nezbytná pro voděodolnost asfaltobetonových vrstev a celkovou životnost konstrukce.

Spolehlivé spojení zabraňuje zničení vozovky. Špatná adheze může vést ke škodlivým účinkům infiltrace vody, což má za následek narušenou strukturální integritu.

Pro zvýšení přilnavosti silničních asfaltů s minerálními plnivy jako je písek, žula, vápenec a dolomit je nutné použití přísad. Tato aditiva, často ve formě molekul povrchově aktivních látek, působí jako kritická modifikační činidla. Tato molekulární změna vytváří silnou mezifázovou vazbu mezi po sobě jdoucími vrstvami vozovky a účinně snižuje loupání způsobené vodou.

Adhezivní přísady na bázi povrchově aktivních látek v podstatě fungují jako molekulární interakční mediátory, které vytvářejí silnou vazbu mezi bitumenem a minerálními složkami.

Rýže. 4. Adheze mezi asfaltovým betonem a bitumenem

Adhezivní vlastnosti stavebních a dokončovacích materiálů

Beton a zdivo: Vysoká hustota a hladkost mají za následek nízkou přilnavost. Základní nátěr zlepšuje přilnavost, drsné a suché povrchy vykazují lepší výsledky.

Přilnavost betonu ke kovu: Spojení mezi betonem a kovem často není dostatečně pevné. Speciální epoxidové a polyuretanové směsi zajišťují spolehlivou přilnavost ke kovovým konstrukcím.

Spojení kovu a skla: Ke spojování kovů a průhledných plastů jako je plexisklo se používají oboustranné pásky nebo světlem tuhnoucí akrylátové hmoty.

Sklo: Sklo pevně spojuje laky, barvy, tmely, polymery, zejména tvrdé porézní materiály.

Stavební omítky a tmely: Adheze je založena na principech mechanické a chemické adheze. Suché směsi dobře přilnou k povrchům jako je železobeton, cihla, kámen.

Lepidlo na dlaždice: Přilnavost se pohybuje od 0,5 do 1,8 MPa, přičemž těžší dlaždice vyžadují vyšší přilnavost pro trvalé použití.

Nátěrové hmoty: Přilnavost mezi nátěry je založena na mechanické přilnavosti a pro optimální výsledky se doporučuje použití drsných nebo porézních povrchů.

Dřevěné povrchy: Sádra a alabastr jsou nezbytné pro pevné spojení. Dřevo lze kombinovat s materiály, jako jsou bitumen, barvy a laky.