Adhäsion: Was es ist, wofür es ist, wie man es verbessert
Dies ist die Haftung von Materialien unterschiedlicher Zusammensetzung und Struktur aufgrund ihrer physikalischen und chemischen Eigenschaften. Der Begriff Adhäsion kommt vom lateinischen Wort Adhäsion - Adhäsion. In der Konstruktion geben sie eine engere und spezifischere Bezeichnung für die Haftung - die Fähigkeit von Dekorations- und Endbeschichtungen (Lackmaterialien, Putz), Versiegelungs- oder Klebemischungen zu einer starken und zuverlässigen Verbindung mit der Außenfläche des Grundmaterials.
Beeindruckende Demonstration der Adhäsionswirkung moderner Klebstoffe
Wichtig! Es sollte zwischen den Konzepten Adhäsion und Kohäsion unterschieden werden. Die Haftung verbindet verschiedene Arten von Materialien und wirkt sich nur auf die Oberflächenschicht aus. Zum Beispiel auf eine Metalloberfläche malen. Kohäsion ist eine Kombination von Materialien des gleichen Typs, wodurch intermolekulare Wechselwirkungen entstehen.
Schematische Darstellung des Effekts von Adhäsion und Kohäsion
Der Inhalt des Artikels
- 1 Adhäsion, was ist das - theoretische Grundlagen
- 2 Haftungseigenschaften von Bau- und Veredelungsmaterialien
- 3 Wie wird die Haftung gemessen?
- 4 Faktoren, die die Haftung von Materialien verringern
- 5 Methoden zur Erhöhung der Haftung
- 6 Möglichkeiten zur Erhöhung der Haftung auf verschiedenen Materialien
- 7 Schweißhaftung
- 8 Zusammenfassen
- 9 Video: Was ist Adhäsion?
Adhäsion, was ist das - theoretische Grundlagen
Die Haftung ist eine der wichtigsten Materialeigenschaften in folgenden Bereichen:
- Metallurgie - Korrosionsschutzbeschichtungen.
- Mechanik - eine Schmiermittelschicht auf der Oberfläche der Elemente von Maschinen und Mechanismen.
- Medizin - Zahnmedizin.
- Konstruktion. In dieser Branche ist die Haftung einer der Hauptindikatoren für die Qualität der Arbeit und die Zuverlässigkeit der Strukturen.
In fast allen Bauphasen werden Haftungsindikatoren für folgende Verbindungen überwacht:
- Farben und Lacke;
- Gipsmischungen, Estriche und Füllungen;
- Klebstoffe, Mauerwerksmörtel, Dichtungsmittel usw.
Ein Beispiel für eine chemische Haftung ist die Reaktion des Verbindens von Silikondichtmittel mit Glas
Es gibt drei Grundprinzipien für das Kleben von Materialien. In Konstruktion und Technik manifestieren sie sich wie folgt:
- Mechanisch - Die Adhäsion erfolgt durch Adhäsion des aufgetragenen Materials an der Basis.Der Mechanismus einer solchen Verbindung besteht im Eindringen der aufgebrachten Substanz in die Poren der Außenschicht oder in Verbindung mit einer rauen Oberfläche. Ein Beispiel ist das Streichen der Oberfläche von Beton oder Metall.
- Chemisch - Die Verbindung zwischen Materialien, einschließlich Materialien unterschiedlicher Dichte, erfolgt auf atomarer Ebene. Damit sich eine solche Bindung bildet, ist die Anwesenheit eines Katalysators erforderlich. Ein Beispiel für diese Art der Haftung ist das Löten oder Schweißen.
- Körperlich - Auf den Passflächen besteht eine elektromagnetische intermolekulare Bindung. Kann durch statische Elektrizität oder permanente magnetische oder elektromagnetische Felder verursacht werden. Ein Beispiel für den Einsatz in der Technologie ist das Lackieren verschiedener Oberflächen in einem elektromagnetischen Feld.
Haftungseigenschaften von Bau- und Veredelungsmaterialien
Die Haftung von Bau- und Veredelungsmaterialien erfolgt hauptsächlich nach dem Prinzip der mechanischen und chemischen Verklebung. In der Konstruktion wird eine große Anzahl verschiedener Substanzen verwendet, deren Betriebseigenschaften und Spezifität der Wechselwirkung sich grundlegend unterscheiden. Teilen wir sie in drei Hauptgruppen ein und beschreiben sie genauer.
Farben und Lacke
Das Anhaften von Lackmaterialien an der Oberfläche des Untergrundes erfolgt nach dem mechanischen Prinzip. Gleichzeitig werden die maximalen Festigkeitsindikatoren erreicht, wenn die Arbeitsfläche des Materials rau oder porös ist. Im ersten Fall nimmt die Kontaktfläche erheblich zu, im zweiten Fall dringt die Farbe in die Oberflächenschicht der Basis ein. Darüber hinaus werden die Hafteigenschaften von Lackmaterialien durch verschiedene modifizierende Additive erhöht:
- Organosilane und Polyorganosiloxane haben eine zusätzliche hydrophobierende und korrosionshemmende Wirkung;
- Polyamid- und Polyesterharze;
- metallorganische Katalysatoren für chemische Prozesse beim Aushärten von Lackmaterialien;
- feine Ballastfüllstoffe (z. B. Talk).
Talkfüllerfarbe - nicht intumeszierendes Flammschutzmittel
Bauputz und Trockenklebstoffe
Bis vor kurzem wurden Bau- und Veredelungsarbeiten mit verschiedenen Lösungen auf der Basis von Gips, Zement und Kalk durchgeführt. Oft wurden sie in einem bestimmten Verhältnis gemischt, was zu einer begrenzten Änderung ihrer Grundeigenschaften führte. Moderne vorgefertigte Trockenbaumischungen: Start-, Veredelungs- und Mehrfachveredelungsputz und -kitt haben eine viel komplexere Zusammensetzung. Zusatzstoffe unterschiedlicher Herkunft sind weit verbreitet:
- Mineral - Magnesia-Katalysatoren, Wasserglas, Aluminiumoxid, säurebeständiger oder nicht schrumpfender Zement, Mikrosilica usw.
- polymer - dispergierbare Polymere (PVA, Polyacrylate, Vinylacetate usw.).
Solche Modifikatoren verändern die folgenden Hauptmerkmale von Gebäudemischungen erheblich:
- Plastik;
- Wasserretentionseigenschaften;
- Thixotropie.
Ein Beispiel für eine schlechte Haftung von Putz an einer Mauer
Wichtig! Die Verwendung von Polymermodifikatoren führt zu einer stärkeren Verbesserung der Haftung. Die Bildung stabiler Verbindungen von Polymerfilmen an der Grenze verschiedener Arten von Materialien (basenhärtender Putz) ist jedoch nur bei einer bestimmten Temperatur möglich. Dieser Begriff wird als minimale Filmbildungstemperatur - MTP bezeichnet. Für verschiedene Putze kann sie zwischen + 5 ° C und + 10 ° C variieren. Um eine Delaminierung zu vermeiden, müssen die Empfehlungen des Herstellers für die Umgebungstemperatur und den Untergrund genau befolgt werden.
Dichtungsmittel
Im Bauwesen verwendete Dichtungsmittel werden in drei verschiedene Typen eingeteilt, von denen jeder spezielle Bedingungen für eine hochfeste Haftung auf dem Substratmaterial erfordert. Betrachten wir jeden Typ genauer.
- Trocknen von Dichtungsmassen. Die Zusammensetzung enthält verschiedene Polymere und organische Lösungsmittel: Styrol-Butadien oder Nitril, Chloropren-Kautschuk usw. In der Regel haben sie eine pastöse Konsistenz mit einer Viskosität von 300-550 Pa. Je nach Viskosität werden sie entweder mit einem Spatel oder mit einem Pinsel aufgetragen. Nach dem Aufbringen auf die Oberfläche wird eine gewisse Zeit zum Trocknen (Verdampfen des Lösungsmittels) und zur Bildung eines Polymerfilms benötigt.
Trocknender Acryldichtstoff
- Nicht trocknende Dichtungsmittel. Sie bestehen üblicherweise aus Gummi, Bitumen und verschiedenen Weichmachern. Haben Sie eine begrenzte Beständigkeit gegen hohe Temperaturen, nicht mehr als 700S-800C, danach beginnen sie sich zu verformen.
Bituminöse nicht trocknende Zusammensetzung zur Abdichtung des Entwässerungssystems
- Aushärten von Dichtungsmassen. Nach ihrer Anwendung tritt unter dem Einfluss verschiedener Faktoren: Feuchtigkeit, Wärme, chemische Reagenzien eine irreversible Polymerisationsreaktion auf.
Herstellung von Sazilast Zweikomponenten-Polyurethan-Dichtmittel
Von allen aufgeführten Sorten bieten aushärtende Dichtungsmassen eine maximale Haftung an der Mikrorauheit der Substratoberfläche. Darüber hinaus sind sie beständig gegen hohe Temperaturen, mechanische und chemische Einflüsse. Sie haben die optimale Kombination aus Steifheit und Zähigkeit, so dass sie ihre ursprüngliche Form beibehalten können. Sie sind jedoch am teuersten und am schwierigsten zu verwenden.
Wie wird die Haftung gemessen?
Die Technologie zur Messung der Haftung, Prüfmethoden sowie alle Indikatoren für die Festigkeit der Materialverbindung sind in folgenden Normen angegeben:
- GOST 31356-2013 - Kitte und Pflaster;
- GOST 31149-2014 - Farben und Lacke;
- GOST 27325 - Lackmaterialien für Holz usw.
Information! Die Haftung wird in kgf / cm gemessen2MPa (Megapascal) oder kN (Kilonewton) ist ein Maß für die Kraft, die angewendet werden muss, um das Basis- und das Beschichtungsmaterial zu trennen.
Methode zur Bestimmung der Haftung von Farb- und Lackbeschichtungen nach der Gitterkerbmethode
Während früher die Haftungseigenschaften von Materialien nur unter Laborbedingungen gemessen werden konnten, gibt es derzeit viele Instrumente, die direkt auf der Baustelle eingesetzt werden können. Bei den meisten Methoden zur Messung der Haftung sowohl vor Ort als auch im Labor wird die äußere Deckschicht zerstört. Es gibt jedoch mehrere Geräte, die auf Ultraschall basieren.
Klassifizierungstabelle der Testergebnisse für Farben und Lacke
- Messerhaftungsmesser. Es wird verwendet, um die Adhäsionsparameter durch Gitter- und / oder Parallelschnitte zu bestimmen. Es wird für Lacke, Lacke und Folienbeschichtungen mit einer Dicke von bis zu 200 Mikrometern verwendet.
Messerhaftungsmesser, Modell Constant-KN2
- Pulsar 21. Das Gerät erkennt die Materialdichte. Es wird verwendet, um Risse und Delaminationen in Beton zu erkennen, sowohl stückweise als auch monolithisch. Es gibt spezielle Firmwares und Subroutinen, mit denen Sie je nach Haftungsdichte die Haftfestigkeit verschiedener Putzarten auf Betonoberflächen bestimmen können.
Ultraschall-Adhäsionsmessgerät, Pulsar 21
- SM-1U. Es wird verwendet, um die Haftung von Polymer- und bituminösen Isolierbeschichtungen durch die Methode der teilweisen Zerstörung - Scherung - zu bestimmen. Das Messprinzip basiert auf der Erfassung linearer Verformungen des Isoliermaterials. In der Regel wird damit die Festigkeit der Dämmschicht von Rohrleitungen bestimmt. Für die Qualitätskontrolle ist die Anwendung von Bitumenabdichtungen auf Gebäudestrukturen zulässig: Wände von Kellern und Kellern, Flachdächer usw.
Adhäsionstester SM-1U
Faktoren, die die Haftung von Materialien verringern
Verschiedene physikalische und chemische Faktoren beeinflussen die Abnahme der Haftung. Die physikalische Temperatur und Luftfeuchtigkeit beziehen sich auf die Umgebung zum Zeitpunkt des Aufbringens von Dekorations-, Veredelungs- oder Schutzmaterialien.Verschiedene Verunreinigungen, insbesondere Staub, der die Oberfläche der Basis bedeckt, verringern ebenfalls die Klebstoffwechselwirkungen. Während des Betriebs kann ultraviolette Strahlung die Stärke der Verbindung von Farben und Lacken beeinträchtigen.
Chemische Faktoren, die die Haftung verringern, werden durch verschiedene Materialien dargestellt, die die Oberfläche kontaminieren: Benzin und Öle, Fette, saure und alkalische Lösungen usw.
Auch die Haftung von Veredelungsmaterialien kann durch verschiedene Prozesse, die in Gebäudestrukturen auftreten, verringert werden:
- Schwindung;
- Zug- und Druckspannungen.
Information! Eine Substanz, die auf eine Oberfläche aufgetragen wird, um die Adhäsionskraft zwischen dem Substrat und dem Endbearbeitungsmaterial zu erhöhen, wird als Klebstoff bezeichnet. Das Substrat, auf das der Klebstoff aufgetragen wird, wird als Substrat bezeichnet.
Methoden zur Erhöhung der Haftung
In der Konstruktion gibt es mehrere universelle Möglichkeiten, um die Haftung von dekorativen Oberflächenmaterialien auf der Basisoberfläche zu erhöhen:
- Mechanisch - Die Oberfläche der Basis ist aufgeraut, um die Kontaktfläche zu vergrößern. Dazu wird es mit verschiedenen Schleifmitteln behandelt, Kerben werden angelegt usw.
- Chemisch - Der Zusammensetzung der aufgebrachten Schutz- und Veredelungsmaterialien werden verschiedene Substanzen zugesetzt. Dies sind in der Regel Polymere, die stärkere Bindungen bilden und dem Material zusätzliche Elastizität verleihen.
- Physikochemisch - Die Oberfläche der Basis wird mit einem Primer behandelt, der die chemischen Grundparameter des Materials ändert und bestimmte physikalische Eigenschaften beeinflusst. Zum Beispiel eine Abnahme der Feuchtigkeitsaufnahme in porösen Materialien, Verankerung einer losen Außenschicht usw.
Oberflächenbehandlung der Basis vor dem Lackieren mit einem Scheuertuch
Grundierung der Oberfläche vor dem Auftragen des Putzes
Möglichkeiten zur Erhöhung der Haftung auf verschiedenen Materialien
Schauen wir uns die Methoden zur Erhöhung der Haftung für verschiedene im Bauwesen verwendete Materialien genauer an.
Beton
Betonbaustoffe und -strukturen sind im Bauwesen weit verbreitet. Aufgrund der hohen Dichte und Glätte der Oberfläche sind ihre potenziellen Hafteigenschaften recht gering. Um die Verbindungsfestigkeit von Veredelungsmassen zu erhöhen, müssen folgende Parameter berücksichtigt werden:
- trockene oder feuchte Oberfläche. Im Allgemeinen ist die Haftung auf einer trockenen Oberfläche höher. Es wurden jedoch viele Klebstoffmischungen entwickelt, die eine Vorbenetzung der Substratoberfläche erfordern. In diesem Fall müssen Sie die Anforderungen des Herstellers beachten.
- Umgebungs- und Basistemperatur. Die meisten Veredelungsmaterialien werden bei einer Lufttemperatur von mindestens + 5 ° C ... + 7 ° C auf Betonoberflächen aufgetragen. Gleichzeitig sollte der Beton nicht gefroren werden;
- Grundierung. Es wird ohne Fehler verwendet. Bei dichtem Beton handelt es sich um Zusammensetzungen mit einem Füllstoff aus Quarzsand (Betonkontakt), bei porösem Beton (Schaum, Porenbeton) um Grundierungen mit tiefem Eindringen auf der Basis von Acryldispersionen;
- Hinzufügen von Modifikatoren. Fertige Trockenputzmischungen enthalten bereits verschiedene Klebstoffzusätze. Wenn der Putz von selbst gemischt wird, wird empfohlen, ihn zuzusetzen: PVA, Acrylgrundierung, anstelle der gleichen Menge Wasser Silikatkleber, der dem Veredelungsmaterial zusätzliche feuchtigkeitsabweisende Eigenschaften verleiht.
Das Ergebnis des Aufbringens von Zementputz auf die unterkühlte Oberfläche der Basis
Anwendung von Knauf Quarz Primer Betonkontakt
Metall
Die Methode und Qualität der Oberflächenvorbereitung spielen eine Schlüsselrolle für die Festigkeit der Verbindung von Farben und Lacken mit einer Metalloberfläche. Zu Hause wird Folgendes empfohlen:
- Entfetten - Metallverarbeitung mit verschiedenen Lösungsmitteln: 650, 646, P-4, Testbenzin, Aceton, Kerosin. In extremen Fällen wird die Oberfläche mit Benzin abgewischt;
- Matten - Bearbeitung der Basis mit abrasiven Materialien;
- Polsterung - Verwendung spezieller Grundierungsfarben. Sie werden komplett mit dekorativen Farben eines bestimmten Typs verkauft.
Wichtig! Die Haftung von Blei, Aluminium und Zink ist viel geringer als die von Gusseisen und Stahl. Der Grund ist, dass diese Metalle auf ihrer Oberfläche Oxidfilme bilden. Daher tritt das Abblättern von Farb- und Lackbeschichtungen entlang der Oxidschicht auf. Es wird empfohlen, diese Materialien unmittelbar nach dem Entfernen des Films durch mechanische oder chemische Mittel zu färben.
Aluminium ist auch anfällig für Korrosion, insbesondere wenn es korrosiven Substanzen ausgesetzt ist
Holz und Holzverbundwerkstoffe
Holz ist eine poröse Oberfläche mit vielen Unregelmäßigkeiten und weist keine besonderen Probleme mit der Festigkeit der Verbindung von Veredelungsmaterialien auf. Der Perfektion sind jedoch keine Grenzen gesetzt. Daher wurden verschiedene Technologien entwickelt, um die Haftung in Kombination mit der Aufrechterhaltung der schützenden und dekorativen Eigenschaften des Finishs selbst zu verbessern. Ihre Verwendung beispielsweise in Kombination mit Acrylfarben verbessert die Witterungsbeständigkeit, die Beständigkeit gegen Verblassen im ultravioletten Bereich erheblich und verleiht dem Material biologischen Schutz. Die Oberfläche des Holzes wird mit einer Vielzahl von Grundierungen behandelt, meist auf Basis von Borverbindungen und Nitrocellulose.
Schweißhaftung
Das Schweißen ist eine der langlebigsten Methoden zum Verbinden von Metallstrukturen. Dies ist die Adhäsion der Moleküle der beiden Elemente ohne Verwendung von Zwischen- oder Hilfssubstanzen - Leim oder Lot. Dieser Prozess findet unter dem Einfluss der thermischen Aktivierung statt. Die äußere Schicht der verbundenen Elemente wird über den Schmelzpunkt erwärmt, wonach eine intermolekulare Annäherung und Verbindung von Materialien erfolgt.
Elektrische Schweißnaht. Die Verbindung zweier Teile durch Elektroschweißen ist Adhäsion, da das in der Elektrode verwendete Metall als Klebstoff wirkt
Folgende Faktoren können die hochwertige Haftung beim Schweißen behindern:
- das Vorhandensein von Oxidfilmen. Sie werden während der Oberflächenvorbereitung mechanisch oder chemisch entfernt oder verschwinden direkt während des Schweißprozesses unter dem Einfluss hoher Temperaturen oder Flussmittel;
- Inkonsistenz in der chemischen Zusammensetzung von Materialien und Elektroden. Besondere Aufmerksamkeit sollte dem Vorhandensein und der Menge von Silizium und Kohlenstoff in den zu verbindenden Teilen gewidmet werden. Für das Verbinden von Stählen verschiedener Qualitäten wird empfohlen, Elektroden mit einem geringen Gehalt an diffusionsfähigem Wasserstoff zu verwenden.
- Unzureichende Eindringtiefe, die direkt von der Stromstärke und der Bewegungsgeschwindigkeit der Elektrode abhängt.
Das Gas- oder Plasmaschweißen von Metall ist Kohäsion, da die Moleküle der beiden Elemente durch das Schmelzen des Materials miteinander verbunden sind
Zusammenfassen
Die Haftung ist eines der wichtigsten Merkmale vieler Prozesse des modernen Bauens, daher werden immer mehr neue Methoden entwickelt, um sie zu erhöhen. Ihre Verwendung wird eine längere Lebensdauer der Gebäudestrukturen und Veredelungsmaterialien gewährleisten, was letztendlich zu erheblichen Einsparungen führt.
Video: Was ist Adhäsion?
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