Материаловедение в производстве изделий легкой промышленности стр.179

6.2.1. Теории склеивания материалов

Прочность склеивания материалов определяется тремя основными факторами: адгезией, когезией и аутогезией.

Адгезия (прилипание) — связывание клея (адгезива) с поверхностью склеиваемого материала (субстрата). Прочность самого клея, определяемая силами взаимного сцепления между его частицами, определяется когезией. Аутогезия — явление самослипания при контакте однородных материалов, в результате которого в зоне контакта образуется структура, свойственная данному материалу.

Склеивание как метод скрепления материалов в настоящее время широко применяется в различных отраслях промышленности. Однако нет единого мнения, объясняющего сущность процессов, происходящих при склеивании. Известно несколько теорий, объясняющих процесс склеивания материалов: механическая, адсорбционная (молекулярная), диффузионная и электрическая.

Сторонники механической теории адгезии считают, что при склеивании клей проникает непосредственно в поры материала, отвердевает и прочно в них удерживается. Образовавшиеся при этом «заклепки» обеспечивают прочное соединение пленки клея со склеиваемым материалом. Согласно этой теории прочность склеивания зависит от двух основных факторов: степени шероховатости материала и когезионных свойств клея. Опыт показывает, что материалы, имеющие шероховатую поверхность и пористую структуру, склеиваются лучше. Однако с позиции механической теории адгезии нельзя объяснить склеивание гладких поверхностей. Кроме того, эта теория не раскрывает физико-химической сущности процесса склеивания.

Адсорбционная теория склеивания основывается на том, что силы, действующие между веществом клея и склеиваемой поверхностью, не отличаются от сил, обусловливающих когезионные явления, т.е. силы склеивания имеют химическую или межмолс-кулярную природу. На первой стадии адгезии полимеров происходит миграция больших молекул адгезива к поверхности субстрата, при этом полярные группы и группы, способные образовывать водородные связи, приближаются к соответствующим группам субстрата. На второй стадии устанавливается адсорбционное равновесие. Согласно этой теории основную роль при склеивании играют два фактора: смачивание и полярность клея и склеиваемого материала. Для получения прочного соединения полярные материалы необходимо склеивать полярными клеями, хорошо смачивая ими склеиваемые поверхности.

Адсорбционная теория является более полной, чем механическая, и раскрывает' физико-химическую сущность процесса склеивания. Однако отдельные случаи склеивания эта теория объяснить не может. Так, не находит объяснения тот факт, что действительная работа отрыва (отслаивания) превышает работу отрыва, рассчитанную по адсорбционной теории. Трудно также объяснить случаи склеивания неполярных материалов неполярными веществами.

Диффузионная теория адгезии, предложенная С. С. Воюцким, основывается на том, что при склеивании происходит взаимная диффузия молекул клея (адгезива) и склеиваемого материала (субстрата). Согласно этой теории на границе клей — склеиваемый материал образуется «спайка» — слой, в который входят молекулы клея и склеиваемого материала.