Факторы определяющие прочность клеевого скрепления
Факторы определяющие прочность клеевого скрепления.
Наиболее важные этапы склеивания – это прилипание, схватывание, в результате него образуется пленка и происходит клеевое соединение в готовом изделии. Необходимым условием адгезии является смачивание клеевым раствором или расплавом твердой поверхности материала. Без смачивания клеевое соединение невозможно, клеевой раствор будет собираться в виде капель и его невозможно распределить тонким слоем по поверхности тела. Такие материалы, как бумага, картон или переплетные ткани, гидрофильны и хорошо смачиваются клеями на водной и спиртовой основе.
Схватывание – это удержание одного материала другим при помощи клея, исключающее самопроизвольное смещение и разъединение склеиваемых деталей. Технологичность клея обеспечивается тремя условиями схватывания.
1. В момент присоединения одной детали к другой, поверхностный слой клея должен иметь достаточную липкость, сохраняя при этом текучесть. Время достижения оптимальной липкости и машинное время, отведенное на выполнение данной операции, должны быть взаимно согласованы. Приближенно о времени достижения оптимальной липкости можно судить по открытому времени (времени с момента нанесения клея на одну из склеиваемых деталей до потери клеем липкости), так как липкость становится оптимальной незадолго до полной потери ее. На машинных операциях обычно используются клеи с малым открытым временем, а на ручных с большим.
2. Сопротивление клеевого слоя сдвигу. Способность клея противостоять сдвигу характеризуется временем скольжения, то есть временем с момента нанесения клея до прекращения скольжения под действием малой нагрузки. На машинных операциях время скольжения клея должно быть малым. Но если оборудование не обеспечивает точного совмещения деталей и необходима подправка, то применяются клеи, обладающие большим временем скольжения.
3. Сопротивление клеевого слоя отрыву, обусловлено липкостью клея. На этапе схватывания склеиваемые детали должны быть неподвижны относительно друг друга. Повышенное внешнее давление способствует принудительному проникновению вязкого клея в поры и микрокапилляры материалов и упрочнению склейки.
Закрепление клеевой пленки происходит вследствие перехода клея из жидкого состояния в твердое. На ранней стадии образования клеевого слоя происходит коагуляция поверхностных слоев клея. Это может быть вызвано не только быстрой потерей влаги из-за впитывания, но и адсорбцией стабилизатора волокнистым материалом.
Для термоклеев процесс закрепления связан с охлаждением расплава и переходом в высокоэластичное и стеклообразное состояние. Процесс охлаждения протекает быстро за 20-50 с., поэтому этап закрепления для термоклеев не вызывает технологических затруднений.
Вам также может быть полезна лекция "6 Критерии принятия решений и их шкалы".
Наиболее прочно склеиваются материалы с развитой шероховатой поверхностью, так как имеют большую площадь контакта с адгезивом, а следовательно, большую площадь склейки.
Вязкость является важнейшим показателем технологических свойств при оценке качества клеевых композиций. Высокая вязкость ведет к повышенному расходу клея и создает неудобства при его нанесении на склеиваемые поверхности. При низкой вязкости ухудшается процесс пленкообразования, возможно появление в клеевом шве участков с недостатком полимера.
Вязкость клея зависит от его природы, концентрации и температуры. Полимеры, образующие истинные растворы (крахмал, NaКмц) дают высоковязкие клеи при малых концентрациях. С повышением концентрации полимера вязкость всех клеев растет, а с повышением температуры- падает. Рабочая вязкость клеевого раствора определяется условиями нанесения клея, требуемой толщиной клеевой пленки и должна устанавливаться в соответствии с пористостью материалов.
Рабочая температура термоклеев, применяемых при бесшвейном скреплении лежит в пределах 155-175°С, чтобы к моменту крытья блока обложкой они не потеряли гибкость. Рабочая температура костных клеев находится в переделах 50-55°С. При температуре ниже 45°С прочность склейки падает из-за потери клеем липкости, а длительное нагревание в течение 30 часов при температуре 70°С ведет к деструкции глютина и потере клеящей силы.
Прочность клеевого скрепления повышается с уменьшением толщины клеевого слоя. В толстых клеевых пленках в процессе их отверждения происходит усадка полимерной основы и образование в клеевом шве пор и трещин, которые становятся центрами разрушения пленки и снижения механической прочности клеевого соединения. В клеевых пленках линейных полимеров, молекулы которых имеют высокую гибкость усадка не вызывает больших усадочных напряжений. По этой причине клей на основе ПВАД можно наносить толстым слоем, чтобы обеспечить сохранность формы корешка при пользовании изданием.
Давление при склеивании. Повышенное давление способствует лучшему контакту адгезива с материалом, заполнению клеем неровностей, пор, капилляров. Получается более тонкая и равномерная по толщине клеевая пленка, увеличивается прочность клеевого соединения.
