Теоретические основы процесса склеивания изделий из кожи, страница 7

Данное уравнение неприменимо к случаю, когда жидкий полимер обладает способностью полного смачивания твердой поверхности (q = 0). Кроме того, некоторая трудность возникает при практическом измерении угла q, так как здесь имеет место явление гистерезиса, т.е. изменение величины угла во времени.
Учитывая сказанное, адгезию твердых тел друг к другу характеризуют величиной нагрузки, потребной для одновременного разрушения соединения по всей площади контакта (равномерный отрыв в направлении, перпендикулярном плоскости клеевого шва, или скалывание в направлении параллельном плоскости склеивания). Но строго говоря, практическое применение такого метода определения прочности адгезионной связи осложняется трудностью точного центрирования нагрузки по отношению к испытываемому образцу, как обязательной предпосылки равномерного распределения напряжений в клеевом шве.
При испытании адгезионной связи между гибкой тонкой пленкой и твердой поверхностью используют метод неравномерного отрыва. Характер разрушения склеек может быть различным: - адгезионным - когезионным - смешанным - микроскопичным
Наиболее ранняя гипотиза, посредством которой пытались объяснить возникновение адгезионной связи между клеем и склеиваемым материалом, была предложена Мак-Беном. По этой гипотезе клей, находящийся в высокоэластичном состоянии, заполняет все имеющиеся на поверхности склеиваемого материала поры, трещины и другие неровности, образуя между ними при затвердевании прочный клеевой слой. Многим из клеев при затвердивании свойственно явление объемной усадки, которая способствует стягиванию склеиваемых поверхностей. Следовательно, чем больше пористость склеиваемого материала и ниже вязкость клея, тем прочность склеивания должна быть выше. В действительности положение несколько иное. Проникновение клея в глубь склеиваемого материала полезно только до определенного предела, а применение низковязких клеев может послужить даже причиной образования прерывистого клеевого слоя, резко ослабляющего прочность соединения. Опыты показывают также, что достаточно высокая прочность клеевого соединения может быть достигнута и при склеивании гладких непористых поверхностей.
При склеивании древесины проникший в поры клей распределяется по внутренним их поверхностям, надежно соединяясь с древесиной. Попытки отделить образовавшиеся из клея полые цилиндры неизбежно приводят во всех случаях к их разрушению. Следовательно, причина образования прочной связи кроется в действии каких-то сил между клеем и склеиваемым материалом. Поэтому все теории как раз пытаются объяснить адгезию действием тех или иных сил.

Существует несколько таких теорий:

1. Механическая теория адгезии.
При нанесении адгезива на подложку под воздействием тепла и давления происходит проникновение молекул адгезива в поры и каналы субстрата и его отверждение. Сцепление отверждающего адгезива с подложкой обуславливается механическим заклиневанием адгезива в порах подложки.

2. Молекулярно-адсорбционная теория.
После нанесения жидкого адгезива на поверхность подложки под воздействием тепла и давления происходит миграция молекул адгезива к поверхности подложки. Молекулы адгезива адсорбируются и возникают силы межмолекулярного взаимодействия.

3. Электрическая теория адгезии.
Система адгезив-субстрат рассматривается как микроконденсатор, на обкладках которого формируется двойной электрический слой. Работа адгезии в этом случае представляет собой работу необходимую для разведения обкладок конденсатора. Чем больше скорость разведения обкладок, тем больше работа.

4. Диффузионная теория.
Молекулы адгезива и подложки представляются ввиде длинных макромолекул с большим количеством гибких концевых групп. При воздействии температуры и давления происходит сближение этих молекул и взаимная диффузия концевых групп. Образование клеевого мостика и обуславливает сцепление между адгезивом и подложкой.

5. Химическая теория.
Молекулы адгезива и субстрата представляют собой макромолекулы с большим количеством реакционно способных групп. При воздействии температуры и давления на систему происходит взаимодействие между этими группами (реакция поликонденсации).

6. Релаксационная теория.
При нанесении адгезива на подложку происходит релаксация внутренних напряжений в клею и в подложке в зоне контакта, в результате чего адгезив хорошо растелается и проникает в поры субстрата. При взаимодействии температуры и давления на систему в отвержденном клеевом соединении возникают внутренние напряжения, которые также релаксируют в процессе выдержки и эксплуатации склееного изделия.

Создание универсальной теории адгезии весьма заманчиво, так как в этом случае можно было бы решать многие вопросы: - определять пути синтеза клеящих полимеров - разрабатывать оптимальные режимы склеивания - предсказывать возможную прочность клеевых соединений и т.д. Но в последнее время все чаще высказывается мнение, что создание такой теории ввиду многообразия явлений, протекающих при склеивании различных по своей природе материалов и при разных условиях образования адгезионной связи, вряд ли возможно.