Автореферат (1095115), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Особо важно в методике оценки адгезионной прочности определить площадь контакта на границе печатная краска – полимерная пленка после разрушения адгезионного соединения. В случае разрушения, носящего адгезионный характер, затруднений в этом плане нет – площадь контакта будет равна площади сечения «грибка», т.е. 1 см². Однако, картина разрушения адгезионного соединения во многих случаях носит смешанный характер, что было показано на микрофотографиях поверхностей после разрушения адгезионного соединения. Эта задача решается путем обработки контрастного изображения (фотографий, микро снимков) поверхности разрушения в соответствующих программах (Pinnacle Studio v9 и в универсальной программе «ВидеоТест»).

Аналогичный подход был применен при отработке методики испытания адгезионных композиций на основе полимерных пленок и печатных красок при их испытании «на сдвиг». Сущность метода заключается в количественном определении усилия на сдвиг, которое характеризуется как адгезионно-когезионное разрушение. Схема представлена на рис. 2.

Рис. 2. Схема испытания адгезионного соединения «на сдвиг»: 1 – полимерная пленка, 2 – армирующая ткань, 3 – красочный слой.

Анализ результатов исследований, проведенных в этом направлении, свидетельствует о том, что важное значение при испытании адгезионных соединений «на сдвиг», имеет армирование тонких пленок, что предотвращает их от скручивания и изгиба во время приложения усилия при сдвиге, тем самым увеличивается достоверность и точность результатов. Так, например, при испытании некоторых пленок, результаты оценки адгезии между армированной и не армированной пленкой отличаются в 6,5 раза. В зависимости от типа пленки этот показатель может изменяться от 1,5 до 6,5 раз.

Исследование взаимодействия на границе разрушения в многослойной системе полимерная пленка – краска – клей

Совместное сочетание методов расчета площади контакта в адгезионном соединении после его разрушения, а также метод ИК-спектроскопии МНПВО, позволяет точно определить характер разрушения, а также соотношение адгезионных и когезионных сил.

В этой связи важно было изучить адгезионное взаимодействие на границе полимерная пленка – печатная краска. При этом не зависимо от того, по какому механизму осуществляется адгезионное взаимодействие, является очевидным, что необходимо было изучить свойства контактируемых поверхностей.

Оценивая адгезионную прочность методом «нормального отрыва», было показано, что наибольшее значение адгезионной прочности было достигнуто на пленке MW647, причем уровень адгезионной прочности составлял 21,275 Н/см². При этом наименьшее значение адгезионной прочности было зафиксировано на пленке MB668. В чем же различие указанных пленок?

На последующих рисунках (рис. 3) представлены результаты исследования микрошероховатостей поверхности, проведенные с использованием электронно-лучевого профилографа MICRO MEASURE 3D station.

При этом были оценены параметры R_а, R_z для исследованных полимерных пленок.

Причем, как показали экспериментальные исследования, микрошероховатость поверхности сильно влияет на величину адгезионной прочности (табл. 3).

Так же с помощью метода ИК-спектроскопии МНПВО были получены ИК-спектры полимерных пленок (ПП, ПЭ, ПЭТФ) с нанесенным красочным слоем, а так же после разрушения адгезионного соединения.

а

б

в

Рис. 3. Трехмерное изображение морфологии поверхности полимерных пленок: а – MW647, б – MO747, в – MB668.

Было обнаружено, что после разрушения адгезионного соединения, между полимерной пленкой и краской, ИК-спектр имел более высокую концентрацию функциональных групп, принадлежащих полимеру. В наибольшей степени это было характерно для ПЭТФ (рис. 4), менее заметно это было для ПП и совсем не обнаружено этого эффекта для ПЭ.

Таблица 3

Зависимость адгезионной прочности полимерных пленок компании ExxonMobil от параметров шероховатости (использована краска FlintGroup Flexoplastol APF)

№	Тип пленки	Адгезионная прочность, Н/см2	Параметры шероховатости
			Ra, мкм	Rz, мкм
1	MW647	21,275	0,261	2,74
2	MO747	17,33	0,205	1,74
3	MB668	7,17	0,128	0,248
4	MB777	7,562	0,108	2,06

Сопоставляя эти исследования для различных пленок было замечено, что для пленки из ПП когезионное разрушение по пленке менее выражено, чем для ПЭТФ, а для ПЭ когезионное разрушение по пленке совсем не наблюдается. Это можно объяснить тем, что полимерные материалы, которые мы сравниваем (ПЭТФ, ПП, ПЭ), обладают различными деформационными характеристиками и по своим деформационным свойствам их можно расположить по мере уменьшения деформации в следующем ряду:

ПЭ < ПП < ПЭТФ

Таким образом, количественно оценивая адгезионную прочность на границе печатная краска – полимерная пленка, важно определить прочностные характеристики этого соединения.

При этом совсем не важно, с практической точки зрения, где произошло разрушение, но это только в том случае, когда прочность соединения высокая. В случае же низких значений прочности соединения, необходимо знать какую границу требуется усилить. Это может быть когезионная прочность краски, прочность взаимодествия краски с полимерной поверхностью или когезионная прочность в тонком полимерном слое. Разработанные в диссертации научно-методические подходы позволяют определить наиболее слабую границу в системе полимерная пленка-печатная краска и оценить уровень «адгезионной» прочности.

Рис. 4 ИК-спектр МНПВО: 1 – пленка ПЭТФ, 2 – ПЭТФ после разрушения адгезионного соединения с краской FlintGroup Flexoplastol APF, содержащей органические растворители, 3 – краска FlintGroup Flexoplastol APF.

С использованием этого методического подхода, можно также разрабатывать более сложные многослойные системы. Например, это может быть использовано при разработке рецептур всевозможных праймеров, а также при отработке режимов активации полимерных пленок различными методами.

Разработка количественного экспресс-метода оценки адгезионной прочности на границе печатная краска – полимерная пленка

Разработанные в процессе проведенных исследований методы, к сожалению, не могут быть использованы на большинстве средних и малых полиграфических предприятиях, где нет дорогостоящих приборов для изучения физико-механических свойств. Для решения этой проблемы разработано следующее компактное устройство (рис. 5).

Устройство для определения величины адгезии экспресс-методом, состоит из измерительной ячейки, нижняя часть которой закреплена неподвижно, металлического «грибка» (поз. 3), связанного гибкой связью с пружиной постоянной жесткости (поз. 6), которая закреплена на корпусе. Имеется отградуированная шкала (поз. 7) в зависимости от жесткости пружины, а также активный (поз. 9) и пассивный указатели (поз. 8).

При равномерном вертикальном перемещении данного измерительного устройства, пружина начинает растягиваться, перемещая активный указатель, который в свою очередь двигает пассивный.

Рис. 5. Экспресс-устройство для определения адгезии методом «нормального отрыва»: где 1 – субстрат, 2 – адгезив, 3 – металлический «грибок», 4 – металлические пластинки, 5 – струбцины, 6 – пружина с постоянной жесткостью, 7 – цена деления в Ньютонах, 8 – перемещаемый пассивный указатель, 9 – перемещаемый активный указатель

При наступлении определенного усилия происходит отрыв «грибка», пассивный указатель фиксирует максимальное значение приложенного усилия. Достоинства данного метода и устройства заключается в простоте конструкции, скорости определения, относительно высокой точности (±0,9 H) определения адгезии (результаты сравнительных испытаний представлены в табл. 4).

Таблица 4

Результаты сравнительных испытаний адгезионной прочности методом «нормального отрыва»

№	Полимерная пленка	Печатная краска	Адгезионная прочность, H/см2
			С использованием универсальной машины РМ-50	С использованием экспресс устройства
1.	ПЭТФ	Aquaflex 007	2,61	2,7
2.	ПЭТФ	Flexoplastol APF	3,36	2,9
3.	ПЭТФ, активированный	Aquaflex 007	14,3	16
4.	ПЭТФ, активированный	Flexoplastol APF	15,1	16
5.	ПП	Flexoplastol APF	6,62	7,3
6.	ПП, активированный	Flexoplastol APF	23,1	24
7.	ПЭ	Aquaflex 007	1,5	1,7
8.	ПЭ, активированный	Aquaflex 007	18,0	17,6

Недостатком такого способа является отсутствие постоянной скорости перемещения и соблюдения вертикальности, зависящего от опыта испытателя.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате теоретических и экспериментальных исследований была решена важная для отрасли задача оценки адгезионной прочности на границе полимерная пленка – печатная краска. Разработаны практические рекомендации по оценке адгезионной прочности различными методами и идентификации границы разрушения адгезионной композиции.

По результатам проведенных исследований сделаны следующие выводы:

1. На основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований решена задача количественной оценки адгезионной прочности на границе полимерная пленка (ПП, ПЭ, ПЭТФ) – печатная краска.

Характеристики

Список файлов диссертации