Определение адгезии методом отрыва

Адгезия – физическое явление, при котором между двумя разнородными материалами возникает контакт за счет сил межмолекулярного притяжения или химических связей. Данное явление возникает при склеивании субстратов с помощью адгезива – клеящего состава. Степень адгезии показывает, насколько прочно сцепление защитных или лакокрасочных материалов с обрабатываемой поверхностью. 

Значение адгезии и ее функции 

Адгезия играет важную роль в различных сферах жизни, включая строительство, разные виды производства, выполнение ремонтных, реставрационных или декоративных действий и др. Данное явление проявляется в разных производственных процессах, включая склеивание, ламинирование и окраску. Оно обеспечивает прочное сцепление между различными материалами, а также эффективное удержание поверхностных покрытий, таких как краски, лаки, растворы для защиты от коррозии и др. Кроме этого, адгезия участвует в разных строительных процессах, способствуя склеиванию строительных материалов: гидроизоляции, кирпичей, газоблоков, плитки и др. 

За счет своей специфики адгезия способна выполнять сразу несколько функций, к числу которых относятся: 

1. Передача нагрузки. Адгезия позволяет передавать механические нагрузки между двумя материалами. Она предотвращает их разделение под действием сил сдвига, растяжения или сжатия.
2. Защита. Качественное и прочное склеивание создает барьер, который защищает материалы от внешних воздействий, таких как влага, воздух и химические вещества. Оно обеспечивает герметичность и долговечность различных конструкций и изделий, повышая тем самым их практические свойства и увеличивая срок службы. 
3. Эстетика. Данное явление необходимо при отделке и декорировании поверхностей. Оно позволяет наносить и удерживать лакокрасочные и иные отделочные материалы на поверхностях, улучшая их внешний вид и эстетическую привлекательность.

Сила адгезии между двумя материалами зависит от различных факторов. Прежде всего, это касается поверхностной энергии. Чем она выше, тем сильнее адгезия к конкретной поверхности. Также важную роль играет шероховатость. Наличие шероховатости на обрабатываемом участке обеспечивает большую площадь контакта, что способствует лучшему прилипанию к нему. Кроме этого, уровень адгезии определяется химическим составом двух совмещаемых материалов. Химические взаимодействия между ними могут усиливать или ослаблять контакт, определяя тем самым силу склеивания.

Понимание принципов адгезии и факторов, влияющих на нее, имеет решающее значение для разработки прочных и долговечных соединений в различных отраслях и сферах применения.

Специфика метода отрыва для определения адгезии 

Испытания на адгезию проводятся в соответствии с различными методами, один из которых – метод отрыва. Он основан на принципе постепенного приложения силы отрыва к склеенным поверхностям до тех пор, пока они не разделятся. Сила, требуемая для полноценного разделения, является мерой прочности адгезионного соединения.

Специфика проведения и эффективности метода отрыва описана в стандартах ISO 4624, ISO 16276-1, а также ГОСТ 32299-2013. Данная методика основана на разрушающем принципе, так как нарушается физическая целостность покрытия и соединения между двумя материалами. Проведение испытаний осуществляется согласно действующим стандартам, позволяющим получить довольно точные показания силы склеивания.  

Определение адгезии методом отрыва предполагает ряд практических преимуществ, обуславливающих его удобство и востребованность. К числу основных из них относятся: 

1. Простота. Данный метод относится к числу довольно простых и доступных способов проведения тестирования. Он может быть выполнен с использованием стандартного оборудования для испытаний на растяжение.
2.  Универсальность. Метод отрыва используется для тестирования адгезии различных материалов, включая битумы, бетон, раствор, металлы, дерево, пластмассу, композиты и др. Это делает его широко востребованным в различных отраслях. 
3. Точность. При правильном проведении испытания можно получить точные результаты, необходимые для создания качественных и долговечных соединений. 

Данный метод определения силы адгезии широко применим в различных отраслях. Среди них строительство, производство, аэрокосмическая и автомобильная промышленность и др. С его помощью можно проводить тестирование одно-, многослойных лакокрасочных покрытий, а также специализированных покрытий, наносимых на уже окрашенные поверхности. 

Проведение испытания: последовательность действий 

Согласно стандарту ГОСТ данный вид испытания должен проводиться после полного отверждения поверхности и приобретения им прочности. Как правило, срок этого процесса определяется производителем используемых покрытий и указывается на таре или в прилагаемой технической документации. В большинстве случаев двухкомпонентные покрытия требуют не менее 10-14 дней выдержки для полного высыхания и отверждения. При этом, должны соблюдаться оптимальные условия: температура и влажность воздуха, отсутствие прямого воздействия ультрафиолета, ветров и др. В среднем, в соответствии со стандартом ISO 16276-1, минимальный срок отверждения должен составлять 10 дней. 

Более длительной выдержки требует однокомпонентное покрытие. Оно характеризуется особыми физико-химическими свойствами, что обуславливает их довольно долгое высыхание. В соответствии с этим перед началом испытания должен быть выдержан требуемый промежуток времени. Как правило, он варьируется в диапазоне от 15 до 25 дней.  

Тестирование поверхности может проводиться в разных условиях: в эксплуатационных и лабораторных.

Эксплуатационные условия 

Проведение испытания методом отрыва в данных условиях осуществляется при непосредственной эксплуатации покрытия. Это особенно актуально при необходимости определения качества адгезии уже имеющейся отделки поверхности или для выбора оптимального решения покрытия перед проведением ремонтных или реконструкционных работ. 

Для тестирования выбирается несколько участков поверхности со средним расстоянием между ними 30 см. На выбранные участки с помощью специализированного клея наносятся металлические диски одинакового размера и текстуры поверхности. После полного высыхания клея производится надрезание защитного покрытия со всех сторон диска до несущего основания. Далее при физическом отрыве диска от поверхности определяется прилагаемая сила для его полного отклеивания. Данный показатель фиксируется адгезиметром, после чего рассчитывается по формуле, прописанной в ГОСТ 28574-2014. 

Полученное значение позволяет определить, соответствует ли созданное покрытие требуемым стандартам и условиям эксплуатации тестируемой поверхности. Итоговый результат необходим для принятия мер по обновлению или полной замене имеющегося покрытия. 

Лабораторные условия 

Определение силы адгезии в лабораторных условиях регламентируется ГОСТ 32299-2013. С помощью метода отрыва тестирование может проводиться как для однослойных, так и для многослойных лакокрасочных покрытий. При этом, данный вид испытания актуален для разных типов поверхностей: деформируемых и статичных. В соответствии с этим, сила адгезии может определяться на дереве, металле, пластике, стекле и др.  

Для определения показателя силы прилипания в лабораторных условиях берутся специальные пластины одинаковой толщины, размера и качества поверхности. Данные элементы покрываются лакокрасочным материалом, который после требуемой выдержки образует прочный и твердый слой. Следующим шагом на созданное покрытие приклеивается цилиндрическая заготовка («грибок»). После высыхания клея она отрывается от пластины с помощью определенного усилия. Показатель данного усилия, способствующего полному отрыву ЛКМ от поверхности, определяет силу адгезии. 

Благодаря подобным испытаниям, подбирается требуемый тип материала для использования в конкретных условиях, прогнозируется долговечность создаваемого соединения, срок сохранения его оптимальных практических свойств. 

Оформление результатов испытаний

Результатом испытания адгезии с помощью метода отрыва служит показатель максимальной силы, необходимой для разделения склеенных поверхностей. Эта сила является мерой прочности адгезионного соединения.

После проведения тестирования формируется специализированный отчет, который содержит следующую информацию:

1. Название и описание испытуемых материалов.
2. Тип использованного клея или адгезива.
3. Условия подготовки и нанесения клея.
4. Условия проведения тестирования.
5. Метод испытания и используемое оборудование.
6. Скорость отрыва.
7. Итоговый показатель максимальной силы отрыва для каждого образца.
8. Статистический анализ результатов (при необходимости). 
9. Выводы и рекомендации.

Отчет также может включать фотографии или микрофотографии разделенных поверхностей образца для анализа характера разрушения.

Определение адгезии методом отрыва позволяет оценить прочность адгезионного соединения и сделать выводы о его качестве, надежности и среднем сроке службы. Высокие значения силы адгезии указывают на прочное и долговечное соединение, в то время как низкие – могут свидетельствовать о необходимости оптимизации условий склеивания или выбора других материалов.

Удобство и универсальность данного метода испытаний определяют его эффективность и востребованность в современном мире, а также способствуют получению точных результатов.