Автореферат (1095115), страница 2
Текст из файла (страница 2)
– научное обоснование и разработка конструкции измерительной ячейки для количественной оценки уровня адгезионной прочности методом «нормального отрыва»;
– исследование взаимодействия на границе разрушения в многослойной системе полимерная пленка – краска – клей;
– разработка количественного экспресс-метода оценки адгезионной прочности на границе печатная краска – полимерная пленка.
Разработка методики количественной оценки адгезионной прочности для системы печатная краска – полимерная пленка.
При разработке конструкции измерительной ячейки учтены следующие особенности:
– высокий уровень адгезионной прочности подобранного клея к металлу «грибка»;
– вертикальность распределения нагрузки на все элементы измерительной ячейки с закрепленным в ней образцом для испытания;
– сведение до минимума деформации образца (полимерная пленка с нанесенным на нее слоем печатной краски) при проведении испытаний;
– подбор методов оценки реальной площади разрушенного в процессе проведения испытаний контакта на границе печатная краска – полимерная пленка.
При выборе клея были сформулированы следующие требования:
– скорость диффузии клеевой композиции должна быть ниже, чем скорость процесса ее затвердевания;
– когезионная прочность клея должна быть выше измеряемых адгезионных прочностей;
– используемый клей не должен изменять физико-механических свойств печатных красок;
– клей должен легко удаляться с поверхности «грибка» после проведения испытаний.
Результаты, подтверждающие обоснованность выбора клея, представлены в табл. 1.
Таблица 1
Результаты оценки величин адгезионной прочности на модельном соединении при выборе типа клея (использована краска FlintGroup Flexoplastol APF, полимерная пленка МВ777 компании ExxonMobil)
№ п/п | Тип, марка клея | Продолжительность склеивания, сек. | Тип разрушения | Адгезионная прочность, Н/см2 |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
1. | цианакрилатный, «Момент-Гель» | 5 | смешанный по границе металл-клей | 2,8 |
2. | цианакрилатный, «Момент-Гель» | 8 | смешанный по границе металл-клей | 3,1 |
3. | цианакрилатный, «Момент-Гель» | 30 | когезионный по краске | 5,7 |
4. | цианакрилатный, «Супер-Момент» | 5 | смешанный по границе металл-клей | 3,2 |
5. | цианакрилатный, «Супер-Момент» | 8 | смешанный по границе металл-клей | 3,5 |
6 | цианакрилатный, «Супер-Момент» | 30 | смешанный по границе клей- краска | 6,7 |
7. | резиновый «Момент-50» | 30 | смешанный по границе металл-клей | 0,4 |
окончание Таблицы 1 | ||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
8. | резиновый «Момент-50» | 600 | когезионный по клею | 1,1 |
9. | резиновый «Момент-50» | 3600 | когезионный по клею | 2,6 |
10. | эпоксидный «Эпоксид» | 30 | когезионный по клею | 0 |
11. | эпоксидный «Эпоксид» | 600 | когезионный по клею | 0 |
12. | эпоксидный «Эпоксид» | 3600 | когезионный по клею | 0,7 |
13. | цианакрилатный «Склей» | 5 | адгезионный по границе краска-пленка | 7,6 |
14. | цианакрилатный «Склей» | 8 | адгезионный по границе краска-пленка | 7,6 |
15. | цианакрилатный «Склей» | 30 | адгезионный по границе краска-пленка | 7,6 |
Таким образом, был выбран цианакрилатный клей марки «Склей».
В процессе проведенных исследований была обоснована конструкция измерительной ячейки (рис. 1). Для обеспечения прижима образца к нижней металлической пластинке в конструкции ячейки предусмотрена прижимная пластинка с отверстием под «грибок» (поз. 8, рис. 1). Рассматривая конструктивные особенности прижимной пластины, не трудно заметить, что важное значение имеет диаметр отверстия. Причем этот диаметр должен быть максимально приближен к диаметру «грибка» (поз. 1). Однако, при совпадении этих диаметров, возможен контакт элементов поз. 1 и 9, что приведет к искажению экспериментальных результатов.
Обосновывая допустимый диаметр отверстия в прижимной пластине, основное внимание было уделено оценке минимально возможной деформации испытуемого образца при взаимодействии с образующей поверхности отверстия.
Рис.1. Конструкция ячейки для количественной оценки адгезионной прочности методом нормального отрыва, где: 1 – «грибок», 2 – слой клея, 3 – печатная краска, 4 – полимерная пленка, 5 – декель, 6 – нижняя металлическая пластинка, 7 – струбцина, 8 – прижимная пластина, 9 – гибкое соединение.
Экспериментальные результаты представлены в табл. 2.
Таким образом, диаметр отверстия с зазором 1 мм будет достаточным для проведения испытаний на адгезионную прочность, т.к. при этом диаметре влияние деформаций пленок будет минимально.
Таблица 2
Изменение геометрии образцов при испытании на адгезионную прочность от зазора между грибком и отверстием в прижимной пластине
№ п/п | Тип пленки | Толщина пленки, мкм | Зазор, мм | Относительная деформация, % |
1 | ПЭ | 20 | 4 | 1,5 |
2 | ПЭ | 20 | 2 | 1,2 |
3 | ПЭ | 20 | 1 | 0,3 |
4 | ПЭ | 40 | 4 | 1,3 |
5 | ПЭ | 40 | 2 | 0,8 |
6 | ПЭ | 40 | 1 | 0,3 |
7 | ПЭТФ | 20 | 4 | 0,8 |
8 | ПЭТФ | 20 | 2 | 0,5 |
9 | ПЭТФ | 20 | 1 | 0,2 |
окончание Таблицы 2 | ||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
10 | ПЭТФ | 40 | 4 | 0,8 |
11 | ПЭТФ | 40 | 2 | - |
12 | ПЭТФ | 40 | 1 | - |
13 | ПЭТФ | 100 | 4 | - |
14 | ПЭТФ | 100 | 2 | - |
15 | ПЭТФ | 100 | 1 | - |
Применение гибкого соединения (поз. 9, рис. 1) между «грибком» и верхним, неподвижным зажимом разрывной машины, позволяет произвести закрепление верхнего конца соединения в зажиме, не допуская преждевременного разрыва адгезионного соединения, а также максимально обеспечивает вертикальность распределения нагрузки при оценке адгезионной прочности.
Для обеспечения равномерного прижима образца пленки к металлической пластинке использован эластичный декель (поз. 5, рис. 1).
Диаметр «грибка» был выбран размером 11,29 мм, т.к. при этом площадь сечения будет составлять 1 cм2, что удобно при расчете адгезионной прочности.
Для проведения экспериментов по оценке адгезионной прочности большое значение помимо конструкции измерительной ячейки и разрывной машины, имеет последовательность сборки измерительной ячейки и закрепление ее в зажимах разрывной машины.