Adhézia: čo to je, na čo to je, ako ju vylepšiť
Jedná sa o priľnavosť materiálov rôzneho zloženia a štruktúry v dôsledku ich fyzikálnych a chemických vlastností. Pojem adhézia pochádza z latinského slova adhézia - adhézia. V stavebníctve dávajú užšie zamerané a konkrétnejšie označenie toho, čo je adhézia - to je schopnosť dekoratívnych dokončovacích náterov (náterové hmoty, omietky), tesniacich alebo lepiacich zmesí k pevnému a spoľahlivému spojeniu s vonkajším povrchom základného materiálu.
Pôsobivá demonštrácia adhézneho účinku moderných lepidiel
Dôležité! Malo by sa rozlišovať medzi pojmami adhézia a súdržnosť. Priľnavosť spája rôzne druhy materiálov a ovplyvňuje iba povrchovú vrstvu. Napríklad farba na kovový povrch. Súdržnosť je kombináciou materiálov rovnakého typu, v dôsledku čoho vznikajú intermolekulárne interakcie.
Schematické znázornenie účinku adhézie a súdržnosti
Obsah článku
Adhézia, čo to je - teoretické základy
Adhézia je jednou z kľúčových vlastností materiálu v nasledujúcich oblastiach:
- Metalurgia - antikorózne nátery.
- Mechanika - vrstva maziva na povrchu prvkov strojov a mechanizmov.
- Medicína - zubné lekárstvo.
- Konštrukcia. V tomto priemysle je adhézia jedným z hlavných ukazovateľov kvality práce a spoľahlivosti štruktúr.
Takmer vo všetkých fázach výstavby sa monitorujú ukazovatele adhézie pre nasledujúce spojenia:
- farby a laky;
- omietkové zmesi, potery a výplne;
- lepidlá, murovacie malty, tmely a pod.
Príkladom chemickej adhézie je reakcia spojenia silikónového tmelu so sklom
Existujú tri základné princípy lepenia materiálov. V konštrukcii a technológii sa prejavujú nasledovne:
- Mechanický - adhézia nastáva adhéziou nanášaného materiálu k podkladu.Mechanizmus takéhoto spojenia spočíva v penetrácii aplikovanej látky do pórov vonkajšej vrstvy alebo v spojení s drsným povrchom. Príkladom je natieranie povrchu betónu alebo kovu.
- Chemické - spojenie medzi materiálmi vrátane materiálov s rôznou hustotou nastáva na atómovej úrovni. Na vytvorenie takejto väzby je nevyhnutná prítomnosť katalyzátora. Príkladom tohto typu adhézie je spájkovanie alebo zváranie.
- Fyzické - na páriacich sa povrchoch je elektromagnetická medzimolekulová väzba. Môže byť spôsobené statickou elektrinou alebo permanentnými magnetickými alebo elektromagnetickými poľami. Príkladom použitia v technológii je maľovanie rôznych povrchov v elektromagnetickom poli.
Lepiace vlastnosti stavebných a dokončovacích materiálov
Priľnavosť stavebných a dokončovacích materiálov sa vykonáva hlavne podľa princípu mechanického a chemického spojenia. V stavebníctve sa používa veľké množstvo rôznych látok, ktorých prevádzkové vlastnosti a špecifickosť interakcie sú zásadne odlišné. Rozdeľme ich do troch hlavných skupín a popíšme ich podrobnejšie.
farby a laky
Priľnavosť náterových hmôt k povrchu podkladu sa vykonáva podľa mechanického princípu. Súčasne sa dosiahnu ukazovatele maximálnej pevnosti, ak je pracovná plocha materiálu drsná alebo pórovitá. V prvom prípade sa kontaktná plocha výrazne zväčší, v druhom farba preniká do povrchovej vrstvy podkladu. Lepiace vlastnosti náterových hmôt sa navyše zvyšujú vďaka rôznym modifikujúcim prísadám:
- organosilány a polyorganosiloxány majú ďalší hydrofóbny a antikorózny účinok;
- polyamidové a polyesterové živice;
- organokovové katalyzátory pre chemické procesy vytvrdzovania náterových materiálov;
- jemné náplne balastu (napríklad mastenec).
Farba na plnenie mastenca - neintuktívne spomaľujúca horenie
Stavebné omietky a suché lepidlá
Až donedávna sa stavebné a dokončovacie práce vykonávali pomocou rôznych riešení na báze sadry, cementu a vápna. Často boli zmiešané v určitom pomere, čo malo za následok obmedzenú zmenu ich základných vlastností. Moderné hotové suché stavebné zmesi: počiatočné, dokončovacie a dokončovacie omietky a tmely majú oveľa zložitejšie zloženie. Aditíva rôzneho pôvodu sú široko používané:
- minerál - magnéziové katalyzátory, vodné sklo, oxid hlinitý, kyselinovzdorný alebo nezmršťovací cement, kremičitý kremík atď.
- polymérne - dispergovateľné polyméry (PVA, polyakryláty, vinylacetáty atď.).
Takéto modifikátory významne menia nasledujúce hlavné charakteristiky stavebných zmesí:
- plast;
- vlastnosti zadržiavania vody;
- tixotropia.
Príklad zlej priľnavosti omietky k tehlovej stene
Dôležité! Použitie polymérnych modifikátorov poskytuje výraznejší efekt zvýšenia adhézie. Tvorba stabilných zlúčenín polymérnych fólií na hranici rôznych druhov materiálov (základná - vytvrdzujúca omietka) je však možná iba pri určitej teplote. Tento termín sa nazýva minimálna teplota tvorby filmu - MTP. Pri rôznych omietkach sa môže pohybovať od + 5 ° C do + 10 ° C. Aby sa zabránilo delaminácii, musia sa dôsledne dodržiavať odporúčania výrobcu týkajúce sa teploty, okolia aj podkladu.
Tesniace materiály
Tmely používané v stavebníctve sa delia na tri rôzne typy, z ktorých každý vyžaduje špecifické podmienky pre vysokú priľnavosť k podkladovému materiálu. Zvážme každý typ podrobnejšie.
- Sušiace tmely. Kompozícia obsahuje rôzne polyméry a organické rozpúšťadlá: styrén-butadién alebo nitril, chloroprénový kaučuk atď. Spravidla majú pastovitú konzistenciu s viskozitou 300 - 550 Pa. Podľa viskozity sa nanášajú buď špachtľou alebo štetcom. Po ich aplikácii na povrch je potrebný určitý čas na vysušenie (odparenie rozpúšťadla) a vytvorenie polymérneho filmu.
Sušiaci akrylový tmel
- Nevysychajúce tmely. Spravidla pozostávajú z gumy, bitúmenu a rôznych zmäkčovadiel. Majú obmedzenú odolnosť proti vysokej teplote, nie viac ako 700S-800C, po ktorom sa začnú deformovať.
Bitúmenová nevysušujúca kompozícia, ktorá sa používa na utesnenie búrkového odtokového systému
- Vytvrdzovanie tmelov. Po ich aplikácii, pod vplyvom rôznych faktorov: vlhkosť, teplo, chemické činidlá, dôjde k nezvratnej polymerizačnej reakcii.
Príprava dvojzložkového polyuretánového tmelu Sazilast
Zo všetkých uvedených odrôd poskytujú vytvrdzujúce tmely maximálnu priľnavosť k mikrorvrdosti povrchu podkladu. Okrem toho sú odolné voči vysokým teplotám, mechanickým a chemickým vplyvom. Majú optimálnu kombináciu tuhosti a húževnatosti, čo im umožňuje udržiavať pôvodný tvar. Sú však najdrahšie a ťažko použiteľné.
Ako sa meria adhézia?
Technológia na meranie adhézie, skúšobné metódy, ako aj všetky ukazovatele pevnosti spojenia materiálov sú uvedené v nasledujúcich normách:
- GOST 31356-2013 - Tmely a omietky;
- GOST 31149-2014 - Farby a laky;
- GOST 27325 - Lakovacie materiály na drevo atď.
Informácie! Adhézia sa meria v kgf / cm2, MPa (megapascals) alebo kN (kilonewton) je miera sily, ktorá musí byť použitá na oddelenie podkladového a náterového materiálu.
Metóda stanovenia priľnavosti náterov farieb a lakov metódou mriežkového zárezu
Zatiaľ čo predtým sa adhézne vlastnosti materiálov dali merať iba v laboratórnych podmienkach, v súčasnosti existuje veľa nástrojov, ktoré sa dajú použiť priamo na stavbe. Väčšina metód na meranie adhézie, tak v teréne, ako aj v laboratóriu, spočíva v deštrukcii vonkajšej krycej vrstvy. Existuje ale niekoľko prístrojov založených na ultrazvuku.
Klasifikačná tabuľka výsledkov skúšok farieb a lakov
- Merač adhézie noža. Používa sa na stanovenie parametrov adhézie mriežkovým alebo paralelným rezom. Používa sa na farby a laky a filmové nátery do hrúbky 200 mikrónov.
Merač adhézie noža, model Constant-KN2
- Pulsar 21. Prístroj detekuje hustotu materiálov. Používa sa na zisťovanie trhlín a delaminácie v betóne, kusovom aj monolitickom. Existujú špeciálne firmvér a podprogramy, ktoré vám podľa hustoty adhézie umožňujú určiť adhéznu pevnosť rôznych druhov omietok na betónové povrchy.
Ultrazvukový merač adhézie, Pulsar 21
- SM-1U. Používa sa na stanovenie adhézie polymérnych a bitúmenových izolačných náterov metódou čiastočnej deštrukcie - šmykom. Princíp merania je založený na detekcii lineárnych deformácií izolačného materiálu. Spravidla sa používa na stanovenie pevnosti izolačného povlaku potrubí. Na kontrolu kvality je povolené používať bitúmenové hydroizolácie na stavebné konštrukcie: steny suterénov a suterénov, ploché strechy atď.
Tester adhézie SM-1U
Faktory, ktoré znižujú priľnavosť materiálov
Na zníženie adhézie majú vplyv rôzne fyzikálne a chemické faktory. Fyzikálna teplota a vlhkosť sa vzťahujú na prostredie v čase nanášania dekoratívnych, dokončovacích alebo ochranných materiálov.Lepiace interakcie tiež znižujú rôzne nečistoty, najmä prach pokrývajúci povrch základne. Počas prevádzky môže ultrafialové žiarenie ovplyvniť pevnosť spojenia farieb a lakov.
Chemické faktory, ktoré znižujú priľnavosť, predstavujú rôzne materiály kontaminujúce povrch: benzín a oleje, tuky, kyslé a alkalické roztoky atď.
Priľnavosť dokončovacích materiálov možno tiež znížiť rôznymi procesmi, ktoré sa vyskytujú v stavebných konštrukciách:
- zmršťovanie;
- ťahové a tlakové napätia.
Informácie! Látka nanášaná na povrch na zvýšenie adhézie medzi podkladom a dokončovacím materiálom sa nazýva lepidlo. Substrát, na ktorý sa nanáša lepidlo, sa nazýva substrát.
Metódy na zvýšenie adhézie
V stavebníctve existuje niekoľko univerzálnych spôsobov, ako zvýšiť priľnavosť dekoratívnych dokončovacích materiálov k základnému povrchu:
- Mechanický - povrch základne je zdrsnený, aby sa zväčšila kontaktná plocha. Za týmto účelom je ošetrený rôznymi brúsnymi materiálmi, nanášajú sa zárezy atď.
- Chemické - do zloženia použitých ochranných a dokončovacích materiálov sa pridávajú rôzne látky. Spravidla ide o polyméry, ktoré vytvárajú silnejšie väzby a dodávajú materiálu dodatočnú pružnosť.
- Fyzikálno-chemický - povrch podkladu je ošetrený základným náterom, ktorý mení základné chemické parametre materiálu a ovplyvňuje určité fyzikálne vlastnosti. Napríklad zníženie absorpcie vlhkosti v pórovitých materiáloch, ukotvenie voľnej vonkajšej vrstvy atď.
Povrchová úprava podkladu pred lakovaním brúsnou handričkou
Pred nanesením omietky povrch natrite základným náterom
Spôsoby zvýšenia priľnavosti k rôznym materiálom
Pozrime sa podrobnejšie na metódy zvyšovania priľnavosti pre rôzne materiály používané v stavebníctve.
Betón
Betónové stavebné materiály a konštrukcie sú široko používané v stavebníctve. Vďaka vysokej hustote a hladkosti povrchu sú ich potenciálne adhézne vlastnosti pomerne nízke. Na zvýšenie pevnosti spojenia dokončovacích zmesí je potrebné vziať do úvahy nasledujúce parametre:
- suchý alebo vlhký povrch. Všeobecne je priľnavosť k suchému povrchu vyššia. Bolo však vyvinutých veľa zmesí lepidiel, ktoré vyžadujú predbežné zvlhčenie povrchu podkladu. V takom prípade musíte venovať pozornosť požiadavkám výrobcu;
- okolitá a základná teplota. Väčšina dokončovacích materiálov sa nanáša na betónové povrchy pri teplote vzduchu najmenej + 5 ° C ... + 7 ° C. Zároveň by nemal byť betón zamrznutý;
- základný náter. Používa sa bezchybne. Pre hustý betón sú to zmesi s plnivom kremenného piesku (kontakt betónu), pre pórobetón (pena, pórobetón) ide o penetračné nátery s hlbokým prienikom na báze akrylových disperzií;
- pridanie modifikátorov. Hotové suché omietkové zmesi už obsahujú rôzne adhezívne prísady. Ak je omietka zmiešaná sama o sebe, odporúča sa k nej pridať: PVA, akrylový základný náter, namiesto rovnakého množstva vody, silikátové lepidlo, ktoré dodáva finálnemu materiálu ďalšie vlastnosti odpudzujúce vlhkosť.
Výsledok aplikácie cementovej omietky na podchladený povrch základne
Aplikácia kremičitého základného náteru Knauf na betón
Kov
Spôsob a kvalita prípravy povrchu zohrávajú kľúčovú úlohu v pevnosti spojenia farieb a lakov s kovovým povrchom. Doma sa odporúča robiť nasledovné:
- odmasťovanie - spracovanie kovov rôznymi rozpúšťadlami: 650, 646, P-4, lakový benzín, acetón, petrolej. V extrémnych prípadoch je povrch stieraný benzínom;
- rohož - spracovanie podkladu brúsnymi materiálmi;
- vypchávka - použitie špeciálnych základných farieb. Predávajú sa kompletné s ozdobnými farbami určitého typu.
Dôležité! Priľnavosť olova, hliníka a zinku je oveľa nižšia ako priľnavosti liatiny a ocele. Dôvodom je, že tieto kovy vytvárajú na svojom povrchu oxidové filmy. Preto sa pozdĺž vrstvy oxidu objavuje odlupovanie náterov farieb a lakov. Tieto materiály sa odporúča zafarbiť ihneď po odstránení filmu mechanickými alebo chemickými prostriedkami.
Hliník je tiež citlivý na koróziu, najmä keď je vystavený korozívnym látkam
Drevo a drevené kompozity
Drevo je pórovitý povrch s mnohými nepravidelnosťami a nepociťuje žiadne zvláštne problémy so silou spojenia dokončovacích materiálov. Neexistuje však nijaké obmedzenie dokonalosti, preto boli vyvinuté rôzne technológie na zlepšenie priľnavosti v kombinácii so zachovaním ochranných a dekoratívnych vlastností samotnej povrchovej úpravy. Ich použitie napríklad v kombinácii s akrylovými farbami výrazne zvyšuje odolnosť proti poveternostným vplyvom, odolnosť proti vyblednutiu ultrafialovým žiarením a poskytuje materiálu biologickú ochranu. Povrch dreva je ošetrený rôznymi základnými nátermi, najčastejšie na báze zlúčenín bóru a nitrocelulózy.
Priľnavosť zvárania
Zváranie je jednou z najtrvácnejších metód spájania kovových konštrukcií. Jedná sa o adhéziu molekúl dvoch prvkov bez použitia medziproduktov alebo pomocných látok - lepidla alebo spájky. Tento proces prebieha pod vplyvom tepelnej aktivácie. Vonkajšia vrstva prvkov, ktoré sa majú spojiť, sa zahreje nad teplotu topenia, po ktorej nastane intermolekulárna konvergencia a spojenie materiálov.
Elektrický zvarový šev. Spojenie dvoch častí elektrickým zváraním je adhézne, pretože kov použitý v elektróde pôsobí ako lepidlo
Prekážkou vysokej kvality priľnavosti počas zvárania môžu byť nasledujúce faktory:
- prítomnosť oxidových filmov. Odstraňujú sa mechanicky alebo chemicky počas prípravy povrchu alebo zmiznú priamo počas procesu zvárania pod vplyvom vysokých teplôt alebo tokov;
- nekonzistencia v chemickom zložení materiálov a elektród. Osobitná pozornosť by sa mala venovať prítomnosti a množstvu kremíka a uhlíka v spojovaných častiach. Na spájanie ocelí rôznych druhov sa odporúča používať elektródy s nízkym obsahom difúzneho vodíka;
- nedostatočná hĺbka prieniku, ktorá priamo závisí od sily prúdu a rýchlosti pohybu elektródy.
Plynové alebo plazmové zváranie kovu predstavuje súdržnosť, pretože molekuly týchto dvoch prvkov sa spájajú v dôsledku tavenia materiálu
Zhrnutie
Adhézia je jednou z najdôležitejších charakteristík mnohých procesov v modernej výstavbe, preto sa vyvíjajú nové metódy na jej zvýšenie. Ich použitie zabezpečí väčšiu trvanlivosť stavebných konštrukcií a dokončovacích materiálov, čo v konečnom dôsledku prinesie značné úspory.
Video: čo je adhézia
Načítava... 
