Адгезионная подготовка поверхности в технологии печатных плат

Автор: Илья Лейтес , главный технолог ООО “РТС Инжиниринг”

Введение

Процессы адгезионной подготовки поверхности используются в технологии изготовления печатных плат для обработки поверхности меди, и в первую очередь перед нанесением фоторезистов (в том числе паяльной маски), то есть участвуют в этапе фотолитографического формирования ри сунка слоев как проводящих, так и слоя паяльной маски. Задача этих процессов — обеспечить адгезию фоторезиста, достаточную для стойкости при воздействиях технологических рабочих сред.

Для паяльной маски необходимо обеспечить еще и стойкость при воздействии технологии монтажа и эксплуатационных воздействиях, поскольку она является конструкционным материалом. В дальнейшем адгезионная подготовка применяется для обработки слоев перед прессованием. В этом случае задачей становится обеспечение монолитной структуры многослойных печатных плат в процессе дальнейших технологических и эксплуатационных воздействий.

Ранее автор уже касался этих проблем [1, 2], однако жизнь меняется, и представляется целесообразным вернуться к рассмотрению вопроса с точки зрения современных процессов и технологического оборудования с учетом изменившихся требований к прецизионности рисунка печатных плат, в частности, появления новых классов точности по ГОСТ 53429–2009 «Платы печатные. Основные параметры конструкции» [3].

Итак, мы определили, что в техпроцессе изготовления печатных плат адгезионная обработка поверхности проводится на трех этапах:

Подготовка поверхности под сухого пленочного резиста и паяльную маску

Как уже говорилось, подготовки под сухой пленочный фоторезист (СПФ) и паяльную маску (ПМ) обеспечивают фотолитографическое формирование рисунка и поэтому очень схожи между собой. Они могут выполняться тремя способами (щеточной, гидроабразивной и химической обработкой) и в данной статье будут рассмотрены в одном разделе.

Во всех описаниях фоторезистов рекомендуемая шероховатость поверхности (Rz) достигает примерно 1–2 мкм. ГОСТ 53432–2009 «Платы печатные. Общие технические требования к производству» [4] специфицирует необходимую шероховатость поверхности после ее подготовки как 1,5–2,5 мкм.

Щеточная обработка поверхности

Щеточная обработка (зачистка) выполняется абразивными валиками и является наиболее дешевой и производительной (рис. 1). Однако у данного метода есть недостаток: в ходе операции зачистки на поверхности формируются четко выраженные продольные риски в направлении движения заготовки (рис. 2).В случае если эти риски достигают глубины, которая при ламинировании не заполняется резистом за счет его пластической деформации, то при травлении они становятся источником растравов. Обычно это происходит в тех местах, где риски расположены поперек проводников (рис. 3).

Гидроабразивная (пемзовая) обработка

Для подготовки поверхности печатных плат перед нанесением сухого пленочного резиста (СПФ) и паяльной маски (ПМ) более подходящим способом подготовки по верхности является пемзовая обработка (зачистка). Данный метод позволяет получить более равномерную шероховатость поверхности с разнонаправленным рельефом и очистить ее от загрязнения (рис. 4).

Однако, применяя этот способ, нужно очень внимательно относиться к выбору размера зерна пемзового порошка, которое не должно забивать отверстия, иначе заклиненные в отверстиях под давлением гидроабразива такие зерна очень трудно извлечь.

Подобная ситуация особенно критична для позитивного процесса, поскольку на этапе пемзовой подготовки наружных слоев лишь тонкий слой гальванической затяжки имеется в отверстиях, и только после фотолитографии будет выполнена основная металлизация.

В таких условиях наличие посторонних частиц в отверстиях недопустимо. Кроме того, следует отметить, что оба способа механической под готовки (щеточная и пемзовая зачистки) при обработке поверхности под нанесение паяльной маски могут стать источниками дефектов для прецизионного рисунка.

У проводников шириной 150–125 мкм (а тем более 100–80 мкм и менее) адгезия к диэлектрику невелика из-за их малой площади. Сдвиговые усилия, возникающие при механических способах обработки, способны привести к отрыванию отдельных участков прецизионных проводников от диэлектрического основания.

Марка пемзового порошка «3/0N» (рис. 5) специально разработана для применения в производстве печатных плат. Порошок состоит в основном из очень мелких частиц и выглядит как белая пудра. Большинство других марок содержит относительно крупные абразивные гранулы, которые за короткий период могут выводить из строя оборудование пемзовой зачистки.

Часть порошка марки «3/0N» в виде пудры действует как смазка и таким образом предохраняет от царапин большими кристаллами элементы насосов и трубопроводов. Срок службы всех частей установок, обрабатывающих поверхности, в которых используется марка «3/0N», достаточно продолжителен, несмотря на высокую абразивность пемзового порошка. Это позволяет существенно увеличить период эксплуатации сложного, а следовательно, и недешевого технологического оборудования (рис. 6).

Еще одно предназначение мелких частиц — абсорбция жира и других загрязнений, а также создание «мягкого» зачищающего эффекта. Большие частицы, входящие в состав пемзового порошка марки «3/0N», тоже абсорбируют грязь на своей поверхности, но главная их задача — деформация меди и «вырывание» загрязнений из углублений.

Химическая подготовка поверхности

Метод химической подготовки гарантирует отсутствие механических повреждений элементов рисунка. И для прецизионных печатных плат является практически безальтернативным. Правда, следует оговориться, что под термином «химическая подготовка» подразумевается структурное микротравление.

За счет интенсивного растравливания межкристаллитных промежутков только этот способ химической подготовки формирует оптимальную шероховатость, до статочную для обеспечения высокой адгезии фоторезистов.

Обычное микротравление (на пример, персульфатное) не создает нужной шероховатости (рис. 7). До последнего времени единственными процессами структурного микротравления на рынке были процессы подготовки поверхности фирмы МЕС (рис. 8).

В настоящее время фирма DOW предлагает состав для подготовки поверхности Circuposite Etch 3330, который обеспечивает хорошо развитую шероховатость (рис. 9) и обладает следующими преимуществами:

Еще раз повторю, что метод химической подготовки следует считать наиболее подходящим для изготовления печатных плат с прецизионным рисунком. Однако он требует очень аккуратного обращения. В процессе обработки стравливаются большие объемы материала (меди), поэтому необходимо очень внимательно и четко отслеживать режимы обработки и составы растворов по концентрации отдельных компонентов, плотности и уровню рН.

Особенно это критично при обработке печатных плат на стадии, когда уже имеется металлизация в отверстиях, в первую очередь при позитивном процессе. При позитивном процессе резист наносится на гальваническую затяжку (толщиной всего 5–7 мкм) еще до основной гальванической металлизации; и поэтому при неоптимальных режимах химической подготовки его толщина может существенно уменьшаться, вплоть до образования непрокрытий в отверстиях.

При химической подготовке печатных плат с металлзированными отверстиями (формирование рисунка наружных слоев, слоя паяльной маски) необходимо строго контролировать скорость микротравления на уровне не более 0,8–1,0 мкм за один проход. При этом не рекомендуется повторная обработка.

Целесообразно увеличивать толщину гальванической металлизации с учетом стравливаемой при последующих подготовках меди (в зависимости от числа химических подготовок в последующем технологическом маршруте).

Адгезионная подготовка перед прессованием

Прочность сцепления поверхности медного рисунка внутренних слоев с материалом диэлектрика при прессовании — одно из важнейших условий изготовления МПП, определяющих надежность такой платы и ее стойкость при технологических и эксплуатационных воздействиях в течение всего жизненного цикла. Для повышения прочности сцепления поверхности проводников внутреннего слоя с материалом диэлектрика применяют операции, позволяющие различными путями увеличить удельную поверхность меди за счет развития микрорельефа.

При прессовании под воздействием температуры и давления расплавленная смола препрега затекает в углубления микрорельефа медной поверхности, обеспечивая после отверждения получение единого монолита. Кроме того, учитывая низкую физическую адгезию эпоксидной смолы к металлической меди, целесообразно наносить промежуточный (адгезионный) слой, обладающий повышенной адгезией к металлической меди с одной стороны и эпоксидной смоле с другой. Для этого в течение ряда лет применялся процесс оксидирования меди.

На практике в ходе оксидирования на поверхности меди образуется смесь закиси меди (Cu2O) красно-коричнево го цвета и окиси меди (CuO) черного цвета. Соотношение обоих оксидов в смеси будет зависеть от таких параметров техпроцесса, как температура, время обработки, соотношение окислительного и щелочного компонентов. Получаемый в результате цвет оксидированной поверхности будет различным (рис. 11). Оксидные слои отличаются друг от друга не только по окраске, но и по таким параметрам, как:

Глубина цвета оксида свидетельствует об увеличении толщины оксидного слоя. При этом при переращивании кристаллов черного оксида возникает характерное явление ломкости кристаллов. Визуально данный тип оксида не отличается от черного, но если потереть по поверхности такого оксида кусочком белой ткани, она окрасится в черный цвет. Вот почему такой оксидный слой называется «черный мел», он имеет очень рыхлую структуру. При прессовании кристаллы данного оксидного слоя ломаются и плохо сцепляются со смолой препрега, что приводит к нарушениям связи между слоями.

Работая по режиму получения черного оксида, мы не застрахованы от того, что при определенных соотношениях окислителя и щелочи в растворе не создадутся условия, благоприятные для образования оксида «черный мел». Кроме того, как выяснилось, оксидное покрытие имеет еще один существенный недостаток, получивший название «розовое кольцо» (рис. 12). Этот эффект проявляется уже на готовой плате, но возникает на операциях подготовки плат перед химической металлизацией. Кислые растворы предварительной обработки воздействуют на оксидные слои, выходящие в торец сквозного отверстия.

Если оксидный слой подтравливается, то вокруг отверстия образуется розовое кольцо — обнажившаяся медь. На готовой плате это выглядит как более светлая область вокруг контактной площадки (КП) по сравнению с темной оксидированной поверхностью (на полигонах это действительно кольцо). Растворимость в кислотах различных типов оксидного слоя практически одинакова, однако за счет уменьшения толщины слоя возможность проникновения кислых растворов и, следовательно, вероятность появления эффекта «розового кольца» в ряду оксидов — «черный мел» > черный > коричневый > бронзовый — существенно снижается от начала к концу перечня.

Следует отметить, что на возможность проникновения кислых растворов в значительной степени влияют операции сверления и прессования. Неправильно подобранный режим прессования, недостаточная текучесть смолы препрега способны вызвать нарушения связи между оксидированной поверхностью внутреннего слоя и материалом диэлектрика, то есть появление пустот между слоями. Если пустоты имеют выход в отверстия, то создается дополнительная возможность для проникновения кислых растворов и возникновения эффекта «розового кольца».

Некачественная сверловка отверстий может приводить к выкрашиванию, смолы, граничащей с оксидированной медной поверхностью, что также способствует проникновению кислых растворов и появлению «розового кольца». В IPC-A-600 [5] в части эффекта «розового кольца» написано следующее: «Свидетельств того, что «розовые кольца» влияют на функционирование (платы), нет. Чрезмерное присутствие «розовых колец» может рассматриваться как индикатор неудовлетворительного качества реализации технологических процессов, но не является неприемлемым.

Главное внимание должно быть уделено контролю за адгезией слоев, очистке и кондиционированию отверстий». В связи с появлением на рынке новых альтернативных адгезионных покрытий существенно снизилась острота и актуальность проблемы «розового кольца». Новые процессы формирования адгезионного покрытия предлагают структурированную микротравлением медную поверхность обрабатывать органическим антиоксидантом, образующим органо-металлическое соединение с наружным слоем атомов меди, что значительно увеличивает сцепление со смолой в процессе прессования.

Одним из примеров такого покрытия является процесс Circubond фирмы DOW (рис. 13). При нанесении адгезионные покрытия имеют некоторую неравномерность цвета по площади, особенно заметную на больших полигонах.

На внутренних слоях при просмотре сквозь слой смолы во время приемо сдаточных испытаний эта неравномерность цвета может быть принята за непропрессовку, хотя таковой не является.

Рекомендуется после изготовления поперечных шлифов, подтверждающих отсутствие расслоений, создавать образцы внешнего вида, утвержденные в установленном порядке.

Процесс Circubond выполняется на стандартном оборудовании для химической подготовки, внешне не отличающемся от представленного на рис. 10. Еще в 2006 году под руководством д. т. н. Ф. П. Галецкого проведены исследования [1], подтверждающие целесообразность перехода на органо-металлические покрытия для адгезионной подготовки слоев перед прессованием с учетом их неподверженности эффекту «розового кольца» и более высокой по сравнению с оксидами стойкостью к термоударам (таблица).

Для сравнения в таблице приведены данные по адгезионной прочности после пемзовой обработки, персульфатного микротравления и адгезионная прочность после прессования фольги с заводским адгезионным слоем.

Таблица.Сравнительные характеристики прочности сцепления различных видов адгезионных покрытий слоев и смолы до и после термоудара

№ п/пТип адгезионного слояАдгезионная прочность,г/3 ммУменьшение адгезионной прочности после термоудара, %
До термоудараПосле термоудара
1.Circubond32027016
2.Bond Film22018516
3.Бронзовый оксид2008060
4.Коричневый оксид25017530
5.Черный оксид22014036,4
6.Черный мел1654075,8
7.Пемзовая обработка50
8.Персульфатное микротравление80
9.Адгезионный слой фольгив состоянии поставки400

Выводы

Учитывая, что обеспечение адгезии на различных этапах технологического процесса является важнейшей задачей, позволяющей в полной мере реализовать надежностные характеристики ПП, и особенно ПП с прецизионным рисунком (6–7 класс точности по ГОСТ ГОСТ 53429–2009), можно сделать следующие выводы:

1. Химическая подготовка (структурное микротравление) — это наилучший инструмент для изготовления прецизионного рисунка печатных плат с точки зрения обеспечения адгезии СПФ и ПМ. Однако он требует очень взвешенного технического решения о применении и очень аккуратного технологического обращения (обладает достаточно узким технологическим окном).

2. Внедрение органо-металлического покрытия слоев перед прессованием (взамен оксидирования или других методов подготовки поверхности) существенно повышает надежность МПП, а также стойкость МПП к технологическим и эксплуатационным воздействиям.

Литература

1. Галецкий Ф., Лейтес И., Петров Л., Николаева Е. Сравнительный анализ адгезионных слоев // Производство электроники: технология, оборудование, материалы. 2006. № 7.

2. Лейтес И. Альтернативные методы изготовления печатных плат // Производство электроники: технология, оборудование, материалы. 2008. № 2.

3. ГОСТ 53429–2009. Платы печатные. Основные параметры конструкции.

4. ГОСТ 53432– 2009. Платы печатные. Общие технические требования к производству.

5. IPC/ANSI-A-600 Acceptability of Printed Boards.

Адгезия поверхностей

Адгезия — это связь между приведенными в контакт разнородными поверхностями. Причины возникновения адгезионной связи — действие межмолекулярных сил или сил химического взаимодействия. Адгезия обусловливает склеивание твердых тел — субстратов — с помощью клеющего вещества — адгезива, а также связь защитного или декоративного лакокрасочного покрытия с основой. Адгезия играет также важную роль в процессе сухого трения. В случае одинаковой природы соприкасающихся поверхностей следует говорить об аутогезии (автогезии), которая лежит в основе многих процессов переработки полимерных материалов. При длительном соприкосновении одинаковых поверхностей и установлении в зоне контакта структуры, характерной для любой точки в объеме тела, прочность аутогезионного соединения приближается к когезионной прочности материала (см. когезия).

На межфазной поверхности двух жидкостей или жидкости и твердого тела адгезия может достигать предельно высокого значения, так как контакт между поверхностями в этом случае полный. Адгезия двух твердых тел из-за неровностей поверхностей и соприкосновения лишь в отдельных точках, как правило, мала. Однако высокая адгезия может быть достигнута и в этом случае, если поверхностные слои контактирующих тел находятся в пластическом или высокоэластичном состоянии и прижаты друг к другу с достаточной силой.

Адгезия жидкости

Адгезия жидкости к жидкости или жидкости к твердому телу. С точки зрения термодинамики причина адгезии — уменьшение свободной энергии на единице поверхности адгезионного шва в изотермически обратимом процессе. Работа обратимого адгезионного отрыва Wa определяется из уравнения: >Wa = σ1 + σ2 – σ12

где σ1 и σ2 — поверхностное натяжение на границе фаз соответственно 1 и 2 с окружающей средой (воздухом), а σ12 — поверхностное натяжение на границе фаз 1 и 2, между которыми имеет место адгезия.

Значение адгезии двух несмешивающихся жидкостей можно найти из уравнения, указанного выше, по легко определяемым значениям σ1, σ2 и σ12. Наоборот, адгезия жидкости к поверхности твердого тела, вследствие невозможности непосредственного определения σ1 твердого тела, может быть рассчитана только косвенным путем по формуле:>Wa = σ2 (1 + cos ϴ)

где σ2 и ϴ — измеряемые величины соответственно поверхностного натяжения жидкости и равновесного краевого угла смачивания, образуемого жидкостью с поверхностью твердого тела. Из-за гистерезиса смачивания, не позволяющего точно определить краевой угол, по этому уравнению обычно получают только весьма приближенные значения. Кроме того, этим уравнением нельзя пользоваться в случае полного смачивания, когда cos ϴ = 1.

Читайте также:  Долбежный станок по металлу: принцип работы, виды моделей

Оба уравнения, приложимые в случае, когда хотя бы одна фаза жидкая, совершенно неприменимы для оценки прочности адгезионной связи между двумя твердыми телами, так как в последнем случае разрушение адгезионного соединения сопровождается различного рода необратимыми явлениями, обусловленными различными причинами: неупругими деформациями адгезива и субстрата, образованием в зоне адгезионного шва двойного электрического слоя, разрывом макромолекул, «вытаскиванием» продиффундировавших концов макромолекул одного полимера из слоя другого и др.

Адгезия полимеров

Почти все применяемые в практике адгезивы представляют собою полимерные системы или образуют полимер в результате химических превращений, происходящих после нанесения адгезива на склеиваемые поверхности. К неполимерным адгезивам можно отнести только неорганические вещества типа цементов и припоев.

Методы определения адгезии

  1. Метод одновременного отрыва одной части адгезионного соединения от другой по всей площади контакта;
  2. Метод постепенного расслаивания адгезионного соединения.
Метод отрыва – адгезия

При первом способе разрушающая нагрузка может быть приложена в направлении, перпендикулярном плоскости контакта поверхностей (испытание на отрыв) или параллельном ей (испытание на сдвиг). Отношение силы, преодолеваемой при одновременном отрыве по всей площади контакта, к площади называется адгезионным давлением, давлением прилипания или прочностью адгезионной связи (н/м2, дин/см2, кгс/см2). Метод отрыва дает наиболее прямую и точную характеристику прочности адгезионного соединения, однако применение его связано с некоторыми экспериментальными затруднениями, в частности с необходимостью строго центрированного приложения нагрузки к испытуемому образцу и обеспечения равномерного распределения напряжений по адгезионному шву.

Отношение сил, преодолеваемых при постепенном расслаивании образца, к ширине образца называется сопротивлением отслаиванию или сопротивлением расслаиванию (н/м, дин/см, гс/см); часто адгезию, определяемую при расслаивании, характеризуют работой, которую необходимо затратить на отделение адгезива от субстрата (дж/м2, эрг/см2) (1 дж/м2 = 1 н/м, 1 эрг/см2 = 1 дин/см).

Метод расслаивания – адгезия

Определение адгезии расслаиванием более целесообразно в случае измерения прочности связи между тонкой гибкой пленкой и твердым субстратом, когда в условиях эксплуатации отслаивание пленки идет, как правило, от краев путем медленного углубления трещины. При адгезии двух жестких твердых тел более показателен метод отрыва, т. к. в этом случае при приложении достаточной силы может произойти практически одновременный отрыв по всей площади контакта.

Методы испытаний адгезии

Адгезию и аутогезию при испытании на отрыв, сдвиг и расслаивание можно определять на обычных динамометрах или на специальных адгезиометрах. Для обеспечения полноты контакта адгезива и субстрата адгезив применяют в виде расплава, раствора в летучем растворителе или мономера, который при образовании адгезионного соединения полимеризуется.

Однако при отверждении, высыхании и полимеризации адгезив, как правило, претерпевает усадку, в результате чего на межфазной поверхности возникают тангенциальные напряжения, ослабляющие адгезионное соединение.

Напряжения эти могут быть в значительной мере устранены введением в клей наполнителей, пластификаторов, а в некоторых случаях термообработкой адгезионного соединения.

На определяемую при испытании прочность адгезионной связи существенным образом могут влиять размеры и конструкция испытуемого образца (в результате действия т. н. краевого эффекта), толщина слоя адгезива, предыстория адгезионного соединения и другие факторы. О значениях прочности адгезии или аутогезии, можно говорить, конечно, лишь в случае, когда разрушение происходит по межфазной границе (адгезия) или в плоскости первоначального контакта (аутогезия). При разрушении образца по адгезиву получаемые значения характеризуют когезионную прочность полимера.

Некоторые ученые считают, однако, что возможно только когезионное разрушение адгезионного соединения. Наблюдающийся адгезионный характер разрушения, по их мнению, лишь кажущийся, поскольку визуальное наблюдение или даже наблюдение с помощью оптического микроскопа не позволяет обнаружить на поверхности субстрата остающийся тончайший слой адгезива. Однако в последнее время и теоретически и экспериментально было показа но, что разрушение адгезионного соединения может носить самый разнообразный характер — адгезионный, когезионный, смешанный и микромозаичный.

Статьи по теме

Когезия

КОГЕЗИЯ (от лат. соhaesus — связанный, сцепленный * а. соhesion; н. Kohasion; ф. соhesion; и. соhesion) — сцепление частиц вещества (молекул, ионов, атомов), составляющих одну фазу. Когезия обусловлена силами межмолекулярного (межатомного) притяжения различной природы

Адгезиметр

При проведении некоторых видов работ необходимо определять уровень взаимодействия определенных элементов. Важно изначально знать насколько сильно они сцепляются друг с другом, чтобы конструкции была как можно более надежной.

Адгезия – что это такое?

Часто при покупке лакокрасочных или штукатурных составов приходится слышать фразу: «средство обеспечивает хорошую адгезию» или «отличные адгезионные свойства». Значение термина часто непонятно. Давайте выясним, что такое адгезия, для чего она необходима и почему так важна?

Определение адгезии

Благодаря этому явлению краска и штукатурка прочно удерживаются на стенах и потолке, возможно бетонирование. Как становится ясно, оно отвечает за склеивание поверхности или основания с покрытием.

Адгезия – это сцепление разнородных веществ. В строительстве под этим термином понимается способность того или иного покрытия (например, лакокрасочного, штукатурного) к прочному сцеплению с поверхностью основания.

Адгезию делят на физическую и химическую:

Интенсивность склеивания измеряется в МПа (мегапаскалях). Эта цифра обозначает усилие, которое придется приложить, чтобы отделить покрытие от основания. Например, если на этикетке написано, что средство обеспечивает прилипание в 1 МПа, значит, чтобы оторвать его, придется приложить усилие в 1 Н на каждый мм2 (около 100 г/мм2).

Адгезионные свойства – это одна из основных характеристик для любого покрытия, декоративного или защитного. От них зависит прочность и надежность соединения, возможность склеивания тех или иных типов материалов, комфортность или трудоемкость при проведении работы.

Для каких материалов важна адгезия

Первоочередное значение этот показатель имеет для строительных и отделочных составов. Обязательно нужно обратить внимание на уровень адгезии у следующих типов покрытий:

Измерить адгезионную способность материалов и проконтролировать качество сцепления покрытия с основанием позволяет специальный прибор – адгезиметр.

Методы повышения адгезии

Адгезионные свойства материалов можно как улучшить, так и ухудшить. Это непостоянная величина. Например, в наносимые на поверхность составы добавляются различные примеси, которые повышают способность к проникновению и прилипанию. Используются вещества, играющие роль промежуточного слоя, например специальные грунтовки или контактные жидкости.

Обезжиривание поверхности – еще один верный метод усиления способности к сцеплению.

Для повышения адгезии используют целый комплекс мер, призванных воздействовать на физические и химические свойства материала. Существует 3 способа подготовки поверхности, улучающие адгезию:

Максимально проявляют эффективность такие методы при сцеплении разнородных поверхностей, обладающих различными физическими и химическими свойствами.

Кроме этого, существует ряд факторов, снижающих качество сцепления материалов:

Простой пример. Если оштукатурить бетонную стену без правильной подготовки, покрытие быстро отвалится. Это связано со множеством факторов, к которым относятся:

Поэтому при работе со старым бетоном следует использовать комплексный подход, для которого нужно:

Адгезионные свойства лакокрасочных материалов

Способность ЛКМ к адгезии зависит в первую очередь от того, на какой поверхности они используются.

Кроме того, способность к адгезии увеличивают различные модифицирующие добавки, которые применяются при изготовлении лакокрасочных материалов:

Адгезия к бетону

В настоящее время бетон – это один из самых известных и широко используемых строительных материалов. Именно бетонные плиты чаще всего выступают в качестве оснований стен, потолка и пола в квартире. За счет гладкости поверхности этих плит сцепляемость с ними различных отделочных составов зачастую очень слабая.

Чтобы обеспечить хорошее прилипание к этому материалу, необходимо учитывать множество моментов:

Добиться шероховатости можно разными способами, один из них – нанесение специальной грунтовки «Бетоноконтакт» («Бетоконтакт», «Бетон контакт» и т. д., название варьируется в зависимости от производителя). Благодаря содержанию в составе цемента и кварцевого песка грунт превращает гладкую поверхность в шершавую, напоминающую мелкозернистую наждачную бумагу.

Таким образом, благодаря явлению адгезии обеспечивается качественное прилипание материалов покрытия к основанию. Без этого краски и лаки тут же отваливались бы с обработанной поверхности, невозможно было бы нанести декоративную отделку или оштукатурить стены. Каждый тип материала обладает определенным уровнем способности к адгезии. При этом многие внешние условия могут как увеличить его, так и снизить.

Изучаем адгезионные свойства материалов: адгезия – что это такое и как она отражается на краске и бетоне

Каждый человек, работающий в области строительства или ремонта квартир, прекрасно разбирается в терминах и особенностях различных материалов.

А вот те, кто впервые решил покрасить стены в комнате, часто задаются вопросом: “Адгезия – что это такое и для чего нужна?” Расскажем про это более развернуто.

Особенность современных лакокрасочных изделий

“Адгезия” в Википедии определяется как способность лаков и красок прочно сцепляться с поверхностью, на которую их накладывают. Именно от наличия этого свойства у материалов зависит, насколько долговечным будет ремонт.

Если адгезия достаточно хорошая, то краска ложится ровно, хорошо закрепляется на стене, полу или потолке и служит многие годы.

И наоборот, если адгезионные свойства слишком слабые, краска быстро отслаивается, даже при незначительных механических нагрузках начинает отваливаться целыми пластами. Разумеется, такой ремонт особо не обрадует владельцев помещения. Для улучшения адгезии созданы многочисленные препараты.

Принцип действия

Существует три вида адгезии, различающихся по самому принципу “прилипания” одного вещества к другому:

  1. Физическая. Её можно наблюдать в случаях, когда между молекулами двух веществ образуется электромагнитная связь, достаточно мощная, чтобы надежно соединить их.
  2. Химическая. Более сложная, так как происходит на молекулярном уровне. При этом молекулы двух веществ проникают друг в друга. Причем их плотность может значительно различаться. Обычно происходит при наличии какого-то катализатора.
  3. Механическая. Наиболее простая. Одно вещество надежно сцепляется с другим в результате того, что проникает в его поры. Соответственно, первое должно быть достаточно жидким, а другое – пористым.

Для строительства важным является именно третий вид адгезии – механический. Ведь использование железных опилок, магнита или сварки, при которой металлы плавятся, чтобы смешаться, здесь не актуально. А вот механическая адгезия применяется повсеместно – самым простым и наглядным примером того является нанесение краски на стену.

Если краска достаточно жидкая, а стена имеет поры, то ремонт пройдет без проблем и будет радовать жильцов долгие годы. В противном случае наносимая смесь просто станет скатываться с гладкой поверхности.

Физические свойства

Когда рабочая смесь (грунтовка, краска, шпаклевка) схватываются, в ней происходит целый ряд сложных процессов, в результате которых физические свойства значительно изменяются. Например, когда краска сохнет и дает усадку, поверхность контакта с окрашиваемой стеной немного сокращается. Возникает растягивающее напряжение, нередко приводящее к появлению микротрещин. Из-за этого сцепление двух поверхностей значительно ослабевает.

К сведению: Когезия является частным случаем адгезии – этим термином называется возможность молекул одного вещества прилипать друг к другу, создавая монолитную массу.

У отдельных веществ изначальное сцепление различается. К примеру, если наносить слой свежего бетона поверх старого, то оно будет составлять не более 1 МПа.

Соответственно, при засыхании слой бетона будет просто осыпаться или же держаться не крепко и не долго. А вот строительные смеси, содержащие в себе сложные химические компоненты, улучшающие связь с гладкой поверхностью, могут похвастать куда лучшим показателем – 2 МПа и даже больше.

Поэтому при схватывании они образуют надежную и долговечную связь.

Смеси и растворы

Разобравшись, что такое адгезия в строительстве, будет полезно понять, для каких материалов она является особенно важной в сфере строительства. В первую очередь это:

Как видите, без высокой адгезионной способности материалов нельзя построить дом, не говоря уж про то, чтобы сделать его привлекательным.

Повышение качества сцепления

Это бывает необходимо в самых разных случаях. Важнее всего – адгезия к бетону. Строителям нужно обеспечить хорошее сцепление нескольких слоев бетона или же качественную покраску.

Соответственно и методы достижения желаемого результата значительно различаются. Сегодня доступно несколько вариантов обработки поверхности:

  1. Механическое – шлифование.
  2. Химическое – эластификация.
  3. Физико-химическое – нанесение грунтовки.

Совет: Щелочной раствор цемента обычно плохо соединяется с гладкой поверхностью бетона. Поэтому, работая с последним желательно применять многослойные составы для улучшения адгезии.

Лучшего результата при проведении ремонтно-строительных работ можно достичь, если две контактирующие поверхности имеют не только разный химический состав, но и условия образования.

Проведение измерений

Чтобы работа адгезии была качественной, обеспечивая надежное соединение слоев строительных и отделочных материалов, необходимо регулярно осуществлять контроль качества. Лучше всего использовать для этого специальный адгезиметр. Современные образцы позволяют точно устанавливать эффективность адгезии с усилием до 10 кН.

При этом измеряется усилие, необходимое для отделения слоя от рабочей поверхности. Причем отделение нужно производить строго перпендикулярно рабочей плоскости. Адгезиметр имеет доступную цену и при этом имеет небольшие размеры, что упрощает процесс использования, позволяя моментально получать результаты. Прибор укомплектован несколькими “грибками” – металлическими цилиндрами с основанием разной площади, что дает возможность выбрать подходящий. Измерение проходит в несколько этапов:

  1. “Грибок” соединяется с проверяемой поверхностью мощным клеем.
  2. “Грибок” вставляется в прибор.
  3. Механизм отрыва медленно вращается, пока покрытие не отрывается от основания.
  4. Изучаются показания прибора, фиксирующего момент отрыва.
Читайте также:  Двери «Фрамир»: входные и межкомнатные модели с зеркалом, отзывы покупателей

Принцип использования современных адгезиметров прост, благодаря чему использовать их могут даже непрофессионалы.

Лакокрасочные материалы для отделки

Начиная ремонт, не все знают, что такое адгезия краски, и в результате сталкиваются с большими проблемами – отделочные работы затягиваются и не приносят желаемого результата.

Аутогезия – частный случай адгезии, демонстрирующий возможность частиц однородного материала сцепляться между собой, обычно в результате высокого давления или температуры. Применяется при изготовлении ДВП, ДСП, OSB.

На самом деле здесь всё просто. Адгезия краски это её возможность фиксироваться на окрашиваемой поверхности. Материал должен обладать высокой химической активностью, чтобы проникать в поры голого бетона, а вот на шпаклевку или штукатурку он ложится легко и имеет хорошее сцепление с ними.

Если необходимо получить хороший результат, нужно наносить краску в несколько слоёв. Но он стоит довольно дорого, поэтому можно использовать специальные адгезивные материалы, например, обычную грунтовку. Она стоит дешевле краски, но при этом позволяет гарантировать прекрасный результат.

Взаимодействие с бетоном

Бетон является на сегодняшний день самым востребованным строительным материалом. Но не всегда бывает легко обеспечить качественное сцепление отделочных материалов (плитки, обоев, краски) с таким основанием. Особенно это касается высокопрочных марок с низкой пористостью и гладкой поверхностью. К счастью, есть способы улучшить адгезионный слой.

В некоторых случаях это не требуется – краски, а также обойные и плиточные клеи премиум класса и без того обеспечивают прекрасное соединение благодаря специальным добавкам (полиамидные смолы, эфир канифоли, органосиланы и прочие). Чтобы добиться хорошего результата при работе с более дешевыми аналогами приходится использовать дополнительные материалы – грунтовку и прочее.

Полезное видео: что такое адгезия материалов

Разобравшись с тем, что представляет собой адгезия, частными случаями и способами улучшения, вы без труда справитесь даже с самым сложным ремонтом.

Обзор адгезионной грунтовки

Адгезионной грунтовкой называют специальную смесь, которая приготавливает поверхность к дальнейшему нанесению на нее отделочных материалов. Разновидностей продукции данного вида довольно много, однако не всякий грунт может подойти. Поэтому очень важно выбрать тот материал, который будет значительно продлевать срок эксплуатации то ли бетона, то ли металла, то ли кирпича, то ли любого другого материала.

Назначение и применение

Термином «адгезионная грунтовка» обозначают грунты, в составе которых есть кварцевый песок и полимеры. Песок предает всей массе определенную степень шершавости для того, чтобы строительные смеси в виде шпаклевки и штукатурки (основа их может быть разной: цементная, акриловая, гипсовая) хорошо сцеплялись с другими отделочными материалами.

Основные функции раствора:

ВАЖНО. Часто в магазинах можно встретить и другое название: «бетоноконтакт», который обладает высокой щелочностью.

Состав и технические характеристики

Адгезионная грунтовка состоит из следующих компонентов:

  1. кварцевый песок (фракция песка влияет на толщину нанесенного слоя);
  2. полимерная основа (ПВХ, силиконы и другие вещества);
  3. пленкообразующие вещества (клей, смола, масла, битумы);
  4. укоритель высыхания;
  5. дополнительные компоненты, в зависимости от того, какой тип отделки будет применяться в дальнейшем (придают водоотталкивающие, антибактериальные, антикоррозийные качества).

Благодаря адгезии отделочные материалы хорошо сцепляются между собой и в дальнейшем не отслаиваются, долго держатся. Однако у некоторых материалов низкая степень адгезии, поэтому не обойтись без грунтовки. Она продается в любом строительном магазине. При покупке стоит учесть, на какую поверхность в дальнейшем будет наноситься адгезионная смесь, — шершавую или гладкую. Отталкиваясь от этих характеристик, производители разработали ряд химических эффектов.

Например, раствор на гладкие поверхности, должен содержать большое количество клеящихся компонентов. Большей шершавости можно добиться путем добавления в раствор песка крупной фракции.

Расход на 1 м2

Адгезионная смесь быстро расходуется, если накладывать ее на пористую поверхность. Однако если отделочный материал стоит дорого, лучше нанести больший слой адгезионной грунтовки и в дальнейшем сэкономить средства. Фракция песка в основе также влияет на расход. Чем больше фракция, тем больший слой наноситься в конечном итоге. Это не совсем экономно, поэтому многие используют мелкую фракцию.

Чтобы правильно рассчитать, какие пропорции вещества вам необходимы, нужно ознакомиться с инструкциями производителей. Грунтовки, которые наносятся тонким слоем, расходуются приблизительно в количестве 20 г/м2, это минимальное значение. Средние показатели варьируются от 150 до 250 г/м2. Если состав наноситься повторно вторым слоем, его расход может увеличиться до 525 г/м2.

Особенности

Грунтовка является связующим звеном между поверхностью и конечной отделкой. Для того чтобы эта отделка крепко держалась на любой поверхности (гладкой, шершавой), необходимо обязательно наносить слой густого раствора.

Чтобы легко нанести шпаклевку, равномерно распределить краску, предотвратить влагопроницаемость изнутри, никак не обойтись без адгезионного средства.

Сегодня пользуется популярностью акриловый грунт, из-за того, что его можно просто разбавить водой.

Минеральный грунт позволяет нанести слой и уменьшить шероховатость кирпичных, бетонных, пенобетонных сооружений.

Алкидный и глифталевый раствор нужен для обработки деревянных изделий.

Если вы наблюдаете следующую картину: обои отвисли, декоративная штукатурка в пятнах и трещинах, материалы отслоились, — то это значит, что неграмотный ремонт делался вовсе без грунтового основания.

Преимущества и недостатки

Адгезионная грунтовка имеет ряд преимуществ среди других отделочных материалов:

  1. Хорошо сцепляет покрытие, вследствие чего краски, эмали и штукатурка хорошо держаться.
  2. Доступная цена.
  3. При правильном использовании, экономия денег и малый расход грунта.
  4. Можно разбавлять густую смесь разбавителем или водой (если она изготовлена на водном растворе).
  5. Смесь быстро высыхает (3 – 4 часа).

Несмотря на положительные характеристики, существует небольшое количество минусов:

Различия грунтовки по типу состава

Чтобы правильно обработать место, на которое будет наноситься адгезионная грунтовка, нужно знать, какие материалы нужны для работы, какой защитный грунт выбрать. На сегодняшний день в магазинах существует несколько вариантов:

  1. Алкидная. Благодаря органическим растворителям, которые входят в состав смеси, раствор хорошо ложится на любые поверхности.
  2. Перхлорвиниловая. Применяется в помещениях любого назначения. Важно учесть тот факт, что вещества, которые входят в состав, чрезвычайно опасны для жизни и здоровья человека, поэтому лучше всего задействовать раствор в наружных работах.
  3. Акриловая. Неприятного запаха не выделяет, химический состав абсолютно безопасен, поэтому применяется как для внутренних, так и для внешних отделочных работ. Быстро застывает и равномерно наносится. В составе имеются следующие компоненты: акриловые смолы и дополнительные добавки.
  4. Глифталевая. Усиливает цвет лакокрасочных покрытий благодаря красящим пигментам, которые входят в состав смеси. Антисептические и антикоррозийные свойства защищают объекты, на которые наноситься грунт. Можно обрабатывать деревянные, металлические, а также кирпичные покрытия.

Различия грунтовки по области применения

Производители адгезионной смеси предлагают потребителям широкий номенклатурный ряд своей продукции, которые разнятся между собой техническими характеристиками и узкой областью применения.

Грунтовка для обработки пористых поверхностей

С помощью бетоноконтакта поверхность защищается от негативных факторов внешней среды, становиться намного прочнее. Кроме того, еще одним положительным моментом является способность замазывать маленькие трещины бетонных стяжек. Если правильно наносить адгезионный грунт, вполне реально склеивание строительной пыли, а также максимальное и качественное скрепление между слоями.

Клеящие смеси и лакокрасочные покрытия расходуются значительно меньше благодаря грунтовому слою, который тонкой и прочной пленкой ложиться на материал и не позволяет влаге и другим негативным факторам воздействовать на объект.

Кварцевый песок, который входит в состав бетоноконтакта, образует шероховатость после нанесения; адгезионные свойства значительно увеличиваются. Чтобы слой был еще прочнее, смесь наноситься повторно

Срок высыхания смеси – 2-3 часа при температуре 15 градусов. Разные цвета позволяют видеть все ранее отреставрированные места (например, если потолки и грунт были бы белого цвета, то отреставрированных мест просто не было видно). Наносят бетоноконтакт пульверизатором, валиком, или кисточками. Водный раствор, один из компонентов состава бетоноконтакта, позволяет использовать вещество, как для наружного, так и для внутреннего применения. Если вы хотите закрепить первый слой, дождитесь, пока он полностью не высохнет, а потом, наносите второй слой.

Грунт для работы с малопористыми и гладкими поверхностями

Адгезионный раствор применяют для шпаклевки гладких стеклянных, металлических, лакокрасочных, пластиковых поверхностей. Также если нужно отштукатурить место, на котором есть слой краски, используют грунтовку, что значительно облегчает труд и экономит время. Например, после нанесения на лакокрасочное покрытие раствор ровно ложится и закрывает возможные трещины и маленькие неровности на стене, а также, крепко сцепляется с краской и в дальнейшем не сползает и не растрескивается.

При разработке адгезии в состав вещества добавляют специальные компоненты, которые препятствуют возникновению коррозии.

Металл не ржавеет еще длительное время, поэтому практически все производственные, складские помещения, а также сварной железный пол обрабатываются данным раствором.

С помощью адгезионной можно бороться с преждевременным разрушением, коррозией и плесенью самых разнообразных материалов. Многофункциональное средство можно наносить на

разные типы поверхности, в том числе, и гладкие. Это существенный плюс, ведь на гладкую отделку фасада очень сложно найти смазку с высокой степенью адгезии.

Советы и рекомендации по применению

ВАЖНО. Для того чтобы смесь в дальнейшем не трескалась и не отслаивалась, ее нужно правильно нанести.

Производители предоставляют покупателям инструкцию по применению своей продукции. Поэтому, прежде чем осуществлять ремонтные работы, следует ознакомиться с основными правилами этого занятия.

Например, чтобы обработать стену, необходимо в первую очередь убрать с нее жир, грязь, пыль, возможные другие загрязнения, остатки прошлых отделочных материалов. Некоторые поверхности вымывают и просушивают при необходимости. В качестве инструментов отлично подойдут кисточка или валик. В профессиональных монтажных организациях нередко пользуются методом, когда состав распыляется через пульверизатор или краскопульт под действием высокого давления. Это позволяет сэкономить средство.

Кроме того, не требуется много времени для его просыхания, — средство наноситься тонким слоем и равномерно распределяется. Некоторые для того чтобы укрепить первый слой, повторно распыляют грунт. Кроме того, с целью экономии, в качестве первого грунта выбирают, как правило, бюджетный вариант, а уже вторым слоем кладется бетоноконтакт, — более дорогое средство.

Когда состав высыхает, на стене образуются белые или розовые пленки, в зависимости от цвета состава. Если грунт нанесся на необработанную поверхность, ждать чуда не стоит, — не замазанные дыры в стене станут еще заметнее.

Если вы купили грунт и видите, что его концентрация довольно густая, — нужно приобрести растворитель и разбавить адгезионный раствор. Если состав изготовлен из водной основы, его вообще разбавляют при помощи обычной воды. Однако стоит учесть, что при смешивании разных адгезионных грунтовок, положительного результата вы не добьетесь просто из-за того, что каждая смесь изготовлена из разных, вполне реально, что практически несовместимых, компонентов.

Все используемые в процессе ремонта инструменты хорошо отмываются водой сразу же после их эксплуатации.

Обзор популярных производителей

Сегодня пользуются популярностью следующие марки продукции:

Адгезия

Одним из самых существенных свойств лакокрасочных покрытий является адгезия. Под адгезией понимают связь (сцепление, прилипание) между покрытием и подложкой. Прочность этой связи определяется силой, которую требуется приложить, чтобы отделить покрытие от подложки.

Принято считать, что шероховатость поверхности создает благоприятные условия для хорошей адгезии.

Этому способствует и уменьшение толщины покрытия. Случайные следы жира, силикона и других загрязнений снижают смачиваемость поверхности и, соответственно, ухудшают адгезию, что может привести к отслаиванию покрытий от подложки. Неправильно проведенный технологический процесс отделки ( несоблюдение рабочей рецептуры лкм, нарушение режимов сушки и т.д.) может также сильно повлиять на адгезионную прочность.

Низкая адгезионная прочность покрытия даже при удовлетворительном внешнем виде может привести при любой механической нагрузке (например, сборке изделия) к отслаиванию лакокрасочных покрытий от подложки, то есть к браку в производстве. Покрытия с нарушенной адгезией практически ремонту не подлежат и идут только под полную сошлифовку всего лакокрасочного покрытия до подложки и перелакировку.

Известно много способов измерения адгезионной прочности.

Методы определения адгезии:

1.ГОСТ 27325 Детали и изделия из древесины и древесных материалов. Метод определения адгезии лакокрасочных покрытий.
ГОСТ устанавливает метод определения адгезии лакокрасочных покрытий на древесных подложках в процессе изготовления и эсплуатации деталей и изделий путем равномерного отрыва цилиндров
Сущность метода заключается в отрыве участка покрытия от подложки в перпендикулярном к ней направлении и определении необходимого для этого усилия.
Величину адгезии (σА ) в Мпа вычисляют по формуле:

Кроме того в процессе испытаний устанавливают виды разрушения
Адгезионный – при котором разрушение происходит по границе раздела материалом:
покрытие – основа (подложка) покрытие – клей

покрытие – покрытие (при многослойном нанесении покрытий).
Когезионный – при котором разрушение происходит по одному из материалов:
покрытия основы (подложки).

Смешанный – представляет совмещение адгезионного и когезионного видов разрушения.
Разработаны также и нормативы адгезионной прочности. Проводя испытания по этому ГОСТу и сравнивая полученные результаты измерений с нормативными , можно достаточно с высокой точностью оценить пригодность конкретного адгезионного соединения. Особенно важно вести сравнение измеренных значений с нормативными при постановке на производстве новых лакокрасочных материалов или при переходе на новые режимы обработки.

К сожалению, для подавляющего большинства потребителей лакокрасочных материалов указанная методика измерений недоступна, так как требуется наличие специального оборудования. Ввиду этого, можно рекомендовать более доступный и оперативный метод измерения адгезии методом решетчатых и параллельных надрезов ГОСТ 31149-2013 (ISO 2409:2013), который позволяет в баллах оценить величину адгезии, используя лишь бритву, липкую ленту и кисточку. Довольно часто для первичной оценки на предприятиях используют более жесткий метод, включающий решетчатый надрез с последующим отрывом липкой лентой. Все нарушения решетки четко выявляются на липкой ленте. При отсутствии отслаивания покрытия адгезию принято считать высокой. Указанный метод неплохо проявил себя для оценки комплексных покрытий, включающих грунты и покрывные лкм (лаки, эмали). В случае пониженной адгезии между грунтом и покровным покрытием может наблюдаться полное отслоение надреза от грунта, что, соответственно, потребует в дальнейшем корректировки системы покрытий или изменения технологии его получения.

2. ГОСТ 32299-2013 (ИСО 4624:2002) «Материалы лакокрасочные. Определение адгезии методом отрыва»

Прибор измеряет адгезию покрытий (лакокрасочных, порошковых, клеев, грунтовок, паркетных лаков; на металле, пластмассе, дереве) методом прямого отрыва от основания.

Сущность метода:
Продукт или система, подвергаемые испытанию, наносят на пластины одинаковой толщины и текстуры поверхности.

После сушки лакокрасочной системы, цилиндрические заготовки приклеивают непосредственно к окрашенной поверхности пластины с помощью клеящего вещества. После отверждения клея, приклеенные заготовки подвергают испытанию на растяжение(испытаниенаотрыв) подконтролем, и усилие, потребовавшееся для отрыва покрытия от поверхности, измеряют.

Результат испытания представляет собой растягивающее усилие, необходимое для разрушения самой слабой границы раздела(нарушение адгезии) или самого слабого компонента(нарушение когезии) в испытуемом образце. Также может произойти смешанное разрушение клея /приклеенного компонента.

3. ГОСТ 31149-2013 (ISO 2409:2013) «Материалы лакокрасочные. Определение адгезии методом решетчатого надреза».

Режущая часть инструмента должна делать разрез V-образной формы через всю толщину покрытия и режущие кромки должны быть хорошо заточены. Однолезвиевые режущие инструменты применяют для всех видов покрытий на твердой и мягкой окрашиваемых поверхностях.

Читайте также:  Забор из кирпича и дерева: инструкция по монтажу своими руками, особенности

Ручной однолезвийный режущий инструмент

Для правильного расположения надрезов при использовании однолезвиевого режущего инструмента необходимы шаблоны

1 – шаблоны для надрезов через 1, 2 и 3 мм, 2 – ламинированный пластик или металл, 3 – резина

Если иное не оговорено в нормативном документе или технической документации на конкретный лакокрасочный материал, то используют липкую ленту адгезионной прочностью от 2,4 до 4,0 Н/см. Ширина ленты должна быть не менее 50 мм.

Центр отрезанной ленты помещают на решетку параллельно одному из направлений надрезов, как показано на рисунке А.1, и разглаживают ленту пальцем по поверхности решетки и на расстоянии не менее 20 мм за решеткой.

Рисунок А.1 – Расположение липкой ленты

Положение непосредственно перед удалением с решетки

Для проверки плотности контакта с покрытием прижимают ленту кончиком пальца или ногтем. Цвет покрытия, видимый через ленту, является показателем полного контакта. Через 5 мин после приклеивания ленты ее удаляют, держа за свободный конец и плавно отрывая за 0,5-1,0 сек под углом, примерно 60°.

Для испытаний используют пластинки из мягкого материала, например древесины, их толщина должна быть не менее 10 мм, при использовании пластинок из твердого материала – не менее 0,25 мм. Рекомендуется использовать прямоугольные пластинки размером 150×100 мм. В случае использования пластинок из древесины направление и структура волокон могут влиять на результаты испытания, а резко выраженная структура делает оценку невозможной.

Проведение испытаний:

Испытания проводят в лабораторных условиях при температуре (23±2) °С и относительной влажности (50±5)%.
Число надрезов длиной не менее 20 мм в каждом направлении решетчатого рисунка должно равняться шести.
Расстояние между надрезами в каждом направлении должно быть одинаковым и зависит от толщины покрытия и типа (твердости) окрашиваемой поверхности:
– до 60 мкм – расстояние 1 мм для твердых поверхностей (например, металла и пластмассы);
– до 60 мкм – расстояние 2 мм для мягких поверхностей (например, древесины и штукатурки);
– от 61 до 120 мкм – расстояние 2 мм для твердых и мягких поверхностей;
– от 121 до 250 мкм – расстояние 3 мм для твердых и мягких поверхностей.

Испытания проводят не менее чем на трех участках покрытия на пластинке. Если результаты не совпадают на любых двух участках и различие превышает один балл, определение повторяют на трех других участках этой же или другой пластинки.

Помещают испытуемую пластинку на твердую плоскую поверхность, чтобы не допустить ее деформации во время испытания

Выполняют надрезы вручную, учитывая следующие указания:
– при испытании покрытий на древесине или аналогичном материале надрезы выполняют под углом 45° к направлению волокна материала. Повторяют указанную операцию под углом 90° к первоначальным надрезам для получения решетки;
– при испытании покрытий на твердой поверхности надрезы выполняют в произвольном направлении.

Удаляют отслоившееся покрытие с площади надрезов.

3. ГОСТ 32702.2-2014 (ISO 16276-2:2007) «Материалы лакокрасочные. Определение адгезии методом Х-образного надреза».

При применении метода Х-образного надреза прорезают покрытие до окрашиваемой поверхности, используя хорошо наточенный режущий инструмент.

Однолезвиевый режущий инструмент

Если иное не оговорено в нормативном документе или технической документации на конкретный ЛКМ, то используют липкую ленту адгезионной прочностью от 2,4 до 4,0 Н/см, определяемой по стандарту. Ширина ленты должна быть не менее 50 мм.

Проведение испытаний.

Испытания на окрашенных конструкциях:

До начала проведения испытаний нанесенное защитное лакокрасочное покрытие должно быть высушено в соответствии с рекомендациями производителя.
При отсутствии рекомендаций производителя ЛКМ, покрытие должно быть высушено в течение не менее 10 дней в хорошо вентилируемых условиях и при температуре окрашиваемой поверхности не менее 15°С и относительной влажности менее 80%.
За 24 ч до проведения испытаний должны быть измерены и внесены в протокол испытаний следующие показатели:

– погодные условия, такие как температура воздуха и относительная влажность;

– температура окрашенной поверхности;

– состояние поверхности – сухая/влажная.

На момент проведения испытаний должны быть измерены и внесены в протокол испытаний следующие показатели:

– температура окрашенной поверхности.

Если поверхность влажная, она должна быть высушена, что должно быть отражено в протоколе испытаний.

Подготовка образцов-свидетелей для испытаний:

Образцы-свидетели из материала конструкции должны быть подготовлены, окрашены, высушены в тех же условиях и тем же способом, что и конструкции, и должны быть размещены на конструкции.

Существуют два альтернативных метода (а и b) для выдержки испытательных образцов перед испытаниями.

Любые отклонения от заданных условий должны быть согласованы с производителем ЛКМ. Выбор метода должен быть согласован между заинтересованными сторонами.

Метод а). Окрашенные образцы остаются на рабочей площадке в течение одного дня, а затем их помещают в стандартные условия при температуре (23±2)°С и относительной влажности (50±5)% на не менее чем 10 дней до проведения испытаний, если другие условия не оговорены.

Метод b). Окрашенные образцы оставляют на рабочей площадке на не менее чем 10 дней. Атмосферные условия должны соответствовать условиям, рекомендованным производителем ЛКМ. После окончания этого периода образцы помещают в стандартные условия при температуре (23±2)°С и относительной влажности (50±5)% на не менее чем 16 ч до начала проведения испытаний, если другие условия не оговорены.

Если требуемые атмосферные условия не соблюдаются на рабочей площадке в течение установленного интервала времени, необходимо обратиться за рекомендациями к производителю ЛКМ. В случае невозможности получения рекомендаций производителя образцы-свидетели переносят для дальнейшей выдержки с рабочей площадки в условия по методу а. И в этом случае атмосферные условия не принимают во внимание.

Метод а) позволяет оценить качество подготовки поверхности, качество покрытия и его нанесения.

При методе b) также учитывается влияние атмосферных условий на процесс сушки/отверждения покрытия.

Выполнение Х-образного надреза:

Х-образные надрезы выполняют до окрашиваемой поверхности однолезвиевым режущим инструментом . Каждый надрез должен быть длиной не менее 40 мм. Угол пересечения надрезов должен быть между 30° и 45°. В начале новой серии испытаний с катушки с лентой удаляют два полных витка ленты. При равномерной скорости отматывают и отрезают кусок длиной примерно 75 мм.

Центр отрезанной ленты помещают на центр Х-образного надреза, разглаживают ее вдоль острых углов, плотно прижимая к покрытию, и удаляют через 5 мин, держа за свободный конец и плавно отрывая за 0,5-1,0 с под углом примерно 60° вместе с отслоившимися участками покрытия.

Определение адгезии методом Х-образного надреза может быть проведено тремя способами:
– определение адгезии покрытия на конструкциях;
– определение адгезии на образцах-свидетелях с покрытием, нанесенным в то же самое время и тем же способом, что и покрытие на конструкции;
– определение адгезии покрытия в лабораторных условиях на пластинках для испытаний, например при разработке новых ЛКМ.

Минимальное количество определений:

Таблица 1 – Минимальное количество необходимых определений на площади участка, выбранного для испытаний

Количество проведенных определений позволяет считать, что исследована вся конструкция.

Определения необходимо проводить также на участках, которые являются труднодоступными для окрашивания.

При использовании образцов-свидетелей их количество должно быть равно количеству определений, необходимых для исследования участка, выбранного для испытания.
Обработка результатов
Результаты определений оценивают в баллах в соответствии с приложением А.

Окончательную оценку адгезии осуществляют по одному из приведенных ниже способов:
– при количестве определений менее пяти адгезия в баллах для каждого определения должна соответствовать или быть лучше, чем указано в спецификации на данную конструкцию;

– при количестве определений, равном пяти и более, адгезия в баллах 80% результатов испытаний должна соответствовать или быть лучше, чем указано в спецификации на данную конструкцию.

Для каждого из оставшихся 20% определений приемлемо значение адгезии в баллах, равное баллам из спецификации плюс один балл.

Для каждых 1000 м2 или оставшейся части только один неприемлемый результат может быть перепроверен и только один раз.

Что такое адгезия? Что такое когезия? И в чём их отличия?

А вы знали, что в строительстве, в частности у штукатуров, есть такое понятие, как штукатурный обрызг? Его ещё называют “адгезионный слой”. Как думаете, что это такое и для чего?

Не буду томить.

По сути, задача этого слоя — создание шероховатой высокоадгезионной поверхности — это делается для того, чтобы цементная штукатурка, которая ляжет сверху, хорошенько приклеилась. Кстати, в процессе высыхания она благополучно набирает не только адгезионную но и когезионную прочность.

То что набрызгано — обрызг, там, где видны следы от гладилки — предварительное промазывание “насдир” для улучшения адгезии (подробнее ниже)

  1. Что такое когезия в строительстве?
  2. Что такое адгезия в строительстве?
  3. Наглядный пример из жизни: штукатурка + плиточный клей + плитка
  4. Случай первый— когда когезионная прочность сильнее, чем адгезионная прочность:
  5. Случай второй — когда адгезионная прочность сильнее, чем когезионная:
  6. Можно ли усилить адгезию и когезию?
  7. Усиление адгезии
  8. Улучшение когезии
  9. Пример параметров адгезии плиточного клея LITOSTONE K99 (БЕЛЫЙ):
  10. Методы испытания адгезии и когезии (ГОСТ-56387-2018)
  11. Адгезионные разрушения:
  12. Когезионные разрушения:
  13. Адгезивность материала
  14. Адгезия в медицине

Что такое когезия в строительстве?

Если просто, когезия — это связь между молекулами внутри материала. По сути, речь идёт о прочности материала (тела), например, плиточного клея, и его способности противостоять внешнему воздействию — “на разрыв”, если быть совсем точным “на когезионный разрыв”.

Разумеется, это речь идёт о “телах”, которые уже успели набрать свою заложенную прочность .

Отсюда и название: когезионная прочность, или такое понятие, как “степень когезионной прочности”.

Разница между адгезией и когезией хорошо видна на этом изображении:

Связи, которые отображены голубым — когезия, оранжевым — адгезия.

Справка из википедии: Когезионный (англ. cohesion от лат. cohaesus — это значит «связанный», «сцепленный»).

Что такое адгезия в строительстве?

Адгезия — это сцепление поверхностей разнородных твёрдых и/или жидких тел. Я бы ещё добавил – на молекулярном уровне.

Например, плиточного клея с плиткой и штукатуркой или цементной гидроизоляцией. Как раз недавно сцеплял клей ceresit cm17 с цементной гидроизоляцией и плиткой 1200*600:

Важно перед тем, как был нанесён клей основания (штукатурка и плитка) были тщательно промазаны плиточным клеем. Это как раза для улучшения адгезии.

Или адгезия герметика с плиткой:

Этот скрин я сделал из видео Шайтера Андрея. Кстати, очень рекомендую к просмотру — много любопытного узнаете о герметике.

В ролике есть фрагмент, где наглядно видно как герметик рвётся при когезионном разрыве:

Справка из википедии: Адгезия (от лат. adhaesio — это прилипание)

Иными словам, когда упоминают про адгезию, то имеют ввиду прочность сцепления в местах соприкосновения разных материалов, а когда когезию — рвётся в середине (теле) материала.

Думаю по описанию хорошо видно, что когда говорят о когезии, то речь не идёт о прилипании.

Наглядный пример из жизни: штукатурка + плиточный клей + плитка

На самом деле все, кто трудиться на стройке очень часто сталкиваются с проявлениями этих видов разрушений.

Случай первый — когда когезионная прочность сильнее, чем адгезионная прочность:

Представим себе, что нам понадобилось демонтировать уложенную пару недель назад плитку.

Берём для этого широкое зубило, обычный молоток:

Этого друга можно смело награждать всевозможными почестями. Чего только он не видел — и барбекю с печами им клали и стены ломали…) Зубило, шириной 10 см иногда очень выручает. Как только встретил его в Кастораме, сразу же купил.

Вставляем зубило между плиткой и основанием и начинаем производить удары, тем самым прилагая усилие “на разрыв”. Т.е мы не сверху бьём, а сбоку, иначе плитка разобьётся и эксперимент будет провален.

Если в этом случае плитка вместе с клеем легко отпадает от стяжки или штукатурки, не оставляя там следов или наоборот — весь клей остался на основании, а плитку даже и чистить не надо, то в этом случае адгезионное сцепление было крепче, чем когезионное. Т.е. когезия в данном случае проиграла.

Случай второй — когда адгезионная прочность сильнее, чем когезионная:

Если в нашем примере остаётся клей и на штукатурке и на плитке и разрыв идёт в слое плиточного клея, то здесь когезия была слабее нежели адгезия.

На фото яркий пример когезионного разрыва или “когезионного разрушения” внутри слоя — вся штукатурка, как видите на плитке.

На самом деле, в данном случае она осыпалась даже тогда, когда я просто проводил по ней пальцем… Да, и такое бывает…

Можно ли усилить адгезию и когезию?

Усиление адгезии

Для этого как раз и существуют специальные пропитки, те же самые грунтовки для предварительной обработки поверхности. Например, популярная на сегодня Грунтовка ceresit ct17:

Или адгезионная добавка для штукатурки. К примеру адгезионную добавку ceresit cc81 я использовал при штукатурке лестницы:

На самом деле зачастую, чтобы улучшить адгезию достаточно просто тщательно пропылесосить + перед тем как штукатурить или наносить смесь — тщательно промазать оcнование (на сдир), а там нед всякого рода углубления руками в перчатках + соблюдать все технологические процессы и условия при проведении работу.

Поверьте, если в жару попытаться приклеить плитку на клей, который уже минут пять, как “начёсан” — ничего хорошего из этого не получится (на солнце и в ветреную погоду влага очень быстро испаряется из плиточного клея и верхний слой выветривается и адгезия плитки с клеем сильно уменьшится).

Разумеется, существуют специальные клея с увеличенным открытым временем, но это не панацея.

Улучшение когезии

Существуют пластификаторы на подобии этого:

Которые помимо всего прочего увеличивают прочность цементной смеси + придают ей гидрофобные свойства, чтобы готовый бетон меньше впитывал влагу.

Пример параметров адгезии плиточного клея LITOSTONE K99 (БЕЛЫЙ):

ХарактеристикаЕдиница меры адгезииПараметр
Адгезия (прочность клеевого соединения) после выдерживания в
воздушно-сухой среде.
МПа≥1,0
Адгезия (прочность клеевого соединения) после циклического
замораживания и оттаивания.
МПа≥1,0
Адгезия (прочность клеевого соединения после выдерживания при высоких температурахМПа≥1,0
Адгезия (прочность клеевого соединения) после выдерживания в
водной среде
МПа≥1,0
Адгезия (прочность клеевого соединения после выдерживания в
воздушно-сухой среде в течение 6
часов
МПа≥0,5

Методы испытания адгезии и когезии (ГОСТ-56387-2018)

Расскажу на примере плиточного клея и ГОСТ-56387-2018. У самого простого плиточного клей класса C0, адгезия после выдерживания приклеенной на него плитки в комнатных условиях 27 суток должна быть не менее 0,5 MPa.

Проверка:

Сверху к плитке приклеивают штамп с помощью высокопрочного клея (эпоксидного например), далее через 24 часа к штампу прикладывают нагрузку с постоянной скоростью возрастания (250 ± 50) Н/с.

После чего смотрят, где порвётся. Разрушения делят на два уже знакомых Вам типа:

Адгезионные разрушения:

Разрушения могут быть на границе между поверхностями клеевого раствор и основания:

Разрушение между поверхностями керамической плитки и клеевого раствора:

В случае если оторвался штамп от самой плитки, то опыт повторяют:

Когезионные разрушения:

В данном случае когезия нарушается внутри слоя клеевого раствора:

Здесь когезия нарушается внутри керамической плитки:

Разрушение происходит внутри слоя клеевого раствора:

Подробнее о том как обрабатывают результаты и производят вычисления читайте в ГОСТ-56387-2018)

Адгезивность материала

Из всего вышесказанного можно предположить, что адгезивность материала — это степень надёжности его сцепления с другим материалом. Насколько крепко держится.

Адгезия в медицине

В биологии под адгезионными свойствами клетки понимают комплекс ее характеристик, определяющий способность устанавливать и поддерживать контакты (связь) с другими клетками и (или) неживым субстратом.

В результате адгезионных взаимодействий происходит образование межклеточного контакта — специализированной структуры, которую можно рассматривать как системообразующий элемент при переходе от клеточного к тканевому уровню организации.

Межклеточный контакт представляет собой своеобразную органеллу клетки, состоящую из плазматических мембран и специальных структур контактирующих клеток. Предполагают, что адгезионные взаимодействия играют чрезвычайно важную роль в таких процессах, как морфогенез ткани, регуляция деления клеток, малигнизация.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *