Adhæsion: hvad det er, hvad er det til, hvordan man forbedrer det
Dette er vedhæftningen af materialer med forskellig sammensætning og struktur på grund af deres fysiske og kemiske egenskaber. Udtrykket adhæsion kommer fra det latinske ord adhæsion - adhæsion. I konstruktionen giver de en mere snævert fokuseret og specifik betegnelse for, hvad vedhæftning er - evnen til dekorative og efterbehandlende belægninger (lakmaterialer, gips), forsegling eller klæbemiddelblandinger til en stærk og pålidelig forbindelse til den ydre overflade af grundmaterialet.
Vigtig! Man skelner mellem begreberne vedhæftning og samhørighed. Vedhæftning forbinder forskellige typer materialer, der kun påvirker overfladelaget. For eksempel maling på en metaloverflade. Samhørighed er en kombination af materialer af samme type, hvorved der dannes intermolekylære interaktioner.
Indholdet af artiklen
- 1 Adhæsion, hvad er det - teoretiske fundamenter
- 2 Vedhæftningsegenskaber for bygge- og efterbehandlingsmaterialer
- 3 Hvordan måles vedhæftning?
- 4 Faktorer, der reducerer vedhæftningen af materialer
- 5 Metoder til at øge vedhæftningen
- 6 Måder til at øge vedhæftningen til forskellige materialer
- 7 Svejsning vedhæftning
- 8 Opsummering
- 9 Video: hvad er vedhæftning?
Adhæsion, hvad er det - teoretiske fundamenter
Vedhæftning er en af de vigtigste materialegenskaber inden for følgende områder:
- Metallurgi - antikorrosionsbelægninger.
- Mekanik - et lag smøremiddel på overfladen af elementerne i maskiner og mekanismer.
- Medicin - tandpleje.
- Konstruktion. I denne industri er vedhæftning en af de vigtigste indikatorer for kvaliteten af arbejdet og pålideligheden af strukturer.
I næsten alle konstruktionsfaser overvåges vedhæftningsindikatorer for følgende forbindelser:
- maling og lak;
- gipsblandinger, strygejern og fyldstoffer;
- klæbemidler, murmørtler, fugemasser osv.
Der er tre grundlæggende principper for klæbning af materialer. Inden for konstruktion og teknologi manifesterer de sig som følger:
- Mekanisk - vedhæftning sker ved vedhæftning af det påførte materiale til basen.Mekanismen for en sådan forbindelse består i penetrering af det påførte stof i porerne i det ydre lag eller i forbindelse med en ru overflade. Et eksempel er maling af overfladen af beton eller metal.
- Kemisk - forbindelsen mellem materialer, herunder materialer med forskellige densiteter, forekommer på atomniveau. For at danne en sådan binding kræves tilstedeværelsen af en katalysator. Et eksempel på denne type vedhæftning er lodning eller svejsning.
- Fysisk - på parringsfladerne er der en elektromagnetisk intermolekylær binding. Kan skyldes statisk elektricitet eller permanente magnetiske eller elektromagnetiske felter. Et eksempel på anvendelse i teknologi er maling af forskellige overflader i et elektromagnetisk felt.
Vedhæftningsegenskaber for bygge- og efterbehandlingsmaterialer
Vedhæftningen af bygge- og efterbehandlingsmaterialer udføres hovedsageligt i henhold til princippet om mekanisk og kemisk binding. Et stort antal forskellige stoffer anvendes i konstruktionen, hvis operationelle egenskaber og specificitet af interaktionen er fundamentalt forskellige. Vi deler dem i tre hovedgrupper og karakteriserer dem mere detaljeret.
maling og lak
Vedhæftningen af lakmaterialer til overfladen af basen udføres i henhold til det mekaniske princip. Samtidig opnås de maksimale styrkeindikatorer, hvis materialets arbejdsflade er ru eller porøs. I det første tilfælde øges kontaktarealet markant, i det andet trænger malingen ind i bundens overfladelag. Derudover øges de klæbende egenskaber af lakmaterialer på grund af forskellige modificerende additiver:
- organosilaner og polyorganosiloxaner har en yderligere hydrofobiserende og antikorrosiv virkning;
- polyamid og polyesterharpikser;
- organometalliske katalysatorer til kemiske processer af hærdning af lakmaterialer;
- ballast fine fyldstoffer (for eksempel talkum).
Byggeplaster og tørre klæbemidler
Indtil for nylig blev konstruktions- og efterbehandlingsarbejdet udført ved hjælp af forskellige løsninger baseret på gips, cement og kalk. Ofte blev de blandet i en vis andel, hvilket resulterede i en begrænset ændring i deres grundlæggende egenskaber. Moderne færdige tørre konstruktionsblandinger: start-, efterbehandlings- og multi-efterbehandlingspuds og -spartier har en meget mere kompleks sammensætning. Tilsætningsstoffer af forskellig oprindelse anvendes i vid udstrækning:
- mineral - magnesia-katalysatorer, vandglas, aluminiumoxid, syrefast eller ikke-krympende cement, mikrosilica osv.
- polymert - dispergerbare polymerer (PVA, polyacrylater, vinylacetater osv.).
Sådanne modifikatorer ændrer væsentligt følgende hovedkarakteristika ved bygningsblandinger:
- plast;
- vandretention egenskaber;
- thixotropi.
Vigtig! Anvendelsen af polymere modifikatorer giver en mere udtalt effekt af forbedret vedhæftning. Imidlertid er dannelsen af stabile forbindelser af polymerfilm ved grænsen til forskellige materialetyper (basehærdende gips) kun mulig ved en bestemt temperatur. Dette udtryk kaldes den minimale filmdannelsestemperatur - MTP. For forskellige plaster kan det variere fra + 5 ° C til + 10 ° C. For at undgå delaminering skal producentens anbefalinger om temperatur, både omgivende og substrat, følges nøje.
Tætningsmidler
Tætningsmidler, der anvendes i konstruktionen, klassificeres i tre forskellige typer, som hver især kræver specifikke betingelser for vedhæftning med høj styrke til substratmaterialet. Lad os overveje hver type mere detaljeret.
- Tørring af fugemasser. Sammensætningen inkluderer forskellige polymerer og organiske opløsningsmidler: styren-butadien eller nitril, chloroprengummi osv. Som regel har de en pastaagtig konsistens med en viskositet på 300-550 Pa. Afhængigt af viskositeten påføres de enten med en spatel eller med en børste. Efter påføring på overfladen kræves der en vis tid til tørring (fordampning af opløsningsmidlet) og dannelse af en polymerfilm.
- Ikke-tørrende fugemasser. De består normalt af gummi, bitumen og forskellige blødgørere. Har begrænset modstandsdygtighed over for høj temperatur, ikke mere end 700S-800C, hvorefter de begynder at deformere.
- Hærdning af fugemasser. Efter deres anvendelse under indflydelse af forskellige faktorer: fugt, varme, kemiske reagenser opstår en irreversibel polymerisationsreaktion.
Af alle de anførte sorter tilvejebringer hærdningstætningsmidler maksimal vedhæftning til underlagets overflade. Derudover er de modstandsdygtige over for høje temperaturer, mekaniske og kemiske påvirkninger. De har den optimale kombination af stivhed og sejhed, så de kan opretholde deres oprindelige form. De er dog de dyreste og sværeste at bruge.
Hvordan måles vedhæftning?
Teknologien til måling af vedhæftning, testmetoder samt alle indikatorer for styrken af materialeforbindelsen er angivet i følgende standarder:
- GOST 31356-2013 - Spartelmasser og plaster;
- GOST 31149-2014 - Maling og lak;
- GOST 27325 - Malingsmaterialer til træ osv.
Information! Vedhæftning måles i kgf / cm2, MPa (megapascal) eller kN (kilonewtons) er et mål for den kraft, der skal påføres for at adskille basis- og belægningsmaterialerne.
Mens tidligere materialers adhæsionsegenskaber kun kunne måles under laboratorieforhold, er der nu mange enheder, der kan bruges direkte på byggepladsen. De fleste af metoderne til måling af vedhæftning, både i marken og i laboratoriet, involverer destruktion af det ydre dæklag. Men der er flere enheder baseret på ultralyd.
- Knivadhæsionsmåler. Det bruges til at bestemme vedhæftningsparametrene ved hjælp af gitter og eller parallelle snit. Det bruges til maling og lak og filmovertræk op til 200 mikron tyk.
- Pulsar 21. Enheden registrerer massefylden af materialer. Det bruges til at opdage revner og delaminering i beton, både stykke og monolitisk. Der er specielle firmware og underrutiner, der i henhold til vedhæftningstætheden giver dig mulighed for at bestemme vedhæftningsstyrken for forskellige typer plastre til betonoverflader.
- SM-1U. Det bruges til at bestemme vedhæftningen af polymer og bituminøs isolerende belægning ved metoden til delvis ødelæggelse - forskydning. Måleprincippet er baseret på påvisning af lineære deformationer af isoleringsmaterialet. Som regel bruges det til at bestemme styrken af isoleringsbelægningen af rørledninger. Det er tilladt at bruge til kvalitetskontrol anvendelse af bituminøs vandtætning på bygningskonstruktioner: vægge i kældre og kældre, flade tage osv.
Faktorer, der reducerer vedhæftningen af materialer
Forskellige fysiske og kemiske faktorer påvirker faldet i vedhæftning. Den fysiske temperatur og fugtighed henviser til miljøet på tidspunktet for påføring af dekorative, efterbehandlende eller beskyttende materialer.Forskellige forurenende stoffer, især støv, der dækker overfladen af basen, reducerer også klæbende interaktioner. Under drift kan ultraviolet stråling påvirke styrken af forbindelsen mellem maling og lak.
Kemiske faktorer, der reducerer vedhæftning, er repræsenteret af forskellige materialer, der forurener overfladen: benzin og olier, fedtstoffer, sure og alkaliske opløsninger osv.
Vedhæftningen af efterbehandlingsmaterialer kan også reduceres ved forskellige processer, der forekommer i bygningskonstruktioner:
- svind
- træk- og kompressionsspændinger.
Information! Et stof, der påføres en overflade for at øge vedhæftningskraften mellem substratet og det færdige materiale kaldes et klæbemiddel. Substratet, hvorpå klæbemidlet påføres, kaldes substratet.
Metoder til at øge vedhæftningen
I konstruktionen er der flere universelle måder at øge vedhæftningen af dekorative efterbehandlingsmaterialer på bundfladen:
- Mekanisk - overfladen på basen er ru for at øge kontaktarealet. For at gøre dette behandles det med forskellige slibende materialer, der indsættes hak osv.
- Kemisk - forskellige stoffer tilsættes sammensætningen af de anvendte beskyttelses- og efterbehandlingsmaterialer. Disse er som regel polymerer, der danner stærkere bindinger og giver materialet yderligere elasticitet.
- Fysisk-kemisk - overfladen af basen behandles med en primer, der ændrer materialets grundlæggende kemiske parametre og påvirker visse fysiske egenskaber. For eksempel et fald i fugtabsorption i porøse materialer, forankring af et løst ydre lag osv.
Måder til at øge vedhæftningen til forskellige materialer
Lad os se nærmere på metoderne til at øge vedhæftningen for forskellige materialer, der anvendes i konstruktionen.
Beton
Beton byggematerialer og strukturer er meget udbredt i byggeriet. På grund af overfladens høje tæthed og glathed er deres potentielle klæbeegenskaber ret lave. For at øge styrken af forbindelsen af efterbehandlingsforbindelser skal følgende parametre tages i betragtning:
- tør eller fugtig overflade. Generelt er vedhæftningen til en tør overflade højere. Imidlertid er der udviklet mange klæbemiddelblandinger, der kræver for-befugtning af substratoverfladen. I dette tilfælde skal du være opmærksom på producentens krav;
- omgivende temperatur og basetemperatur. De fleste efterbehandlingsmaterialer påføres betonoverflader ved en lufttemperatur på mindst + 5 ° C ... + 7 ° C. Samtidig bør betonen ikke fryses ned;
- primer. Det bruges uden fejl. For tæt beton er disse sammensætninger med et fyldstof af kvartssand (betonkontakt), for porøs beton (skum, luftbeton), disse er dybe penetrationsprimere baseret på acryldispersioner;
- tilføjelse af modifikatorer. Færdiglavede tørre gipsblandinger indeholder allerede forskellige klæbende tilsætningsstoffer. Hvis gipset blandes alene, anbefales det at tilføje det: PVA, akrylgrunder, i stedet for den samme mængde vand, silikatlim, som giver efterbehandlingsmaterialet yderligere fugtafvisende egenskaber.
Metal
Metoden og kvaliteten af overfladebehandling spiller en nøglerolle i styrken af forbindelsen af maling og lak med en metaloverflade. Derhjemme anbefales det at gøre følgende:
- affedtning - metalbearbejdning med forskellige opløsningsmidler: 650, 646, P-4, spiritus, acetone, petroleum. I ekstreme tilfælde aftørres overfladen med benzin;
- måtter - behandling af basen med slibende materialer;
- polstring - brug af specielle grundmalinger. De realiseres i et sæt med dekorative malinger af en bestemt type.
Vigtig! Vedhæftningen af bly, aluminium og zink er meget lavere end for støbejern og stål. Årsagen er, at disse metaller danner oxidfilm på deres overflade. Derfor sker afskalning af maling og lakovertræk langs oxidlaget. Det anbefales at farve disse materialer umiddelbart efter fjernelse af filmen med mekaniske eller kemiske midler.
Træ og trækompositter
Træ er en porøs overflade med mange uregelmæssigheder og oplever ikke særlige problemer med styrken af forbindelsen af efterbehandlingsmaterialer. Men der er ingen grænse for perfektion, så forskellige teknologier er blevet udviklet for at forbedre vedhæftningen i kombination med bevarelsen af de beskyttende og dekorative egenskaber ved selve finishen. Deres anvendelse, for eksempel i kombination med akrylmaling, forbedrer vejrbestandigheden væsentligt, modstandsdygtigheden over for ultraviolet falmning og giver biologisk beskyttelse af materialet. Træets overflade behandles med en lang række primere, oftest baseret på borforbindelser og nitrocellulose.
Svejsning vedhæftning
Svejsning er en af de mest holdbare metoder til samling af metalstrukturer. Dette er vedhæftningen af molekylerne i to grundstoffer uden brug af mellemliggende eller hjælpestoffer - lim eller lodde. Denne proces finder sted under indflydelse af termisk aktivering. Det ydre lag af de forbundne elementer opvarmes over smeltepunktet, hvorefter intermolekylær tilgang og forbindelse af materialer forekommer.
Følgende faktorer kan være en hindring for god vedhæftning under svejsning:
- tilstedeværelsen af oxidfilm. De fjernes mekanisk eller kemisk under overfladebehandling eller forsvinder direkte under svejsning under indflydelse af høje temperaturer eller strømninger;
- inkonsekvens i den kemiske sammensætning af materialer og elektroder. Der skal lægges særlig vægt på tilstedeværelsen og mængden af silicium og kulstof i de dele, der skal forbindes. Til samling af stål af forskellige kvaliteter anbefales det at anvende elektroder med lavt diffunderbart brintindhold;
- utilstrækkelig indtrængningsdybde, hvilket direkte afhænger af elektrodeens strømstyrke og bevægelseshastighed.
Opsummering
Vedhæftning er en af de vigtigste egenskaber ved mange moderne konstruktionsprocesser, så der udvikles nye metoder til at øge den. Deres anvendelse vil give større holdbarhed til bygningskonstruktioner og efterbehandlingsmaterialer, hvilket i sidste ende vil give betydelige besparelser.