Въведение
В контекста на поведението на материалите лепкавостта се свързва с прилепването и може да бъде резултат от адхезионни сили между два материала в контакт или от кохезионни сили в материал, свързващ два субстрата.
За чувствителните на натиск лепила, включително ленти и етикети, лепкавостта се определя като способност за образуване на лепилна връзка с основата при лек натиск и кратък контакт и е основно изискване за такива продукти. За други материали и приложения лепливостта може да бъде нежелано свойство, като пример за това са костните цименти, които съгласно ISO5833 [3] трябва да са без лепливост, за да могат потребителите да оформят и нанасят цимента, без да се слепват с ръкавици или помощни средства за нанасяне.
Лепкавостта може също така да повлияе на поведението и възприемането на потребителските продукти, като примери за това са изтласкването на плътни вискоеластични продукти, като паста за зъби, от тубичките или дъвченето и обработката на лепкави храни. То може да се използва и за оценка на свойствата на дадена повърхност и за преценка дали тя е чиста или не. Следователно качествената оценка на лепкавостта може да бъде направена просто чрез докосване или усещане, но тези оценки са субективни, трудно се определят количествено и могат да бъдат повлияни от други допълнителни фактори.
За много изследователски и развойни дейности може да бъде полезно да се направи преглед, сравнение и количествено определяне на "лепкавостта" или "прилепването" с помощта на прост обективен тест. За индустрията на лепилата има много такива стандартни тестове в зависимост от вида на продукта, включително тестове като "прилепване по контур", "бързо залепване" и "търкаляне на топка".
Тест с обърната сонда
Тази бележка за приложение се отнася до друг тест, който често се използва в производството на лепила, известен като тест с обърната сонда. При това изпитване обърната сонда влиза в контакт с лепилото при фиксирана скорост, налягане и време на контакт. След това се записва сцеплението като максималната сила, необходима за разкъсване на получената връзка.
В този случай пикът на отрицателната нормална сила (опън) може да се отнесе към "сцеплението", площта под кривата "сила-време" - към якостта на лепилото или кохезията, а времето, необходимо за намаляване на пиковата сила, е 90 %, което представлява сравнителна мярка за степента или времето на повреда, както е показано на фигура 1.
Експериментален
- Свойствата на сцепление на Blu-Tack® бяха измерени при използване на различни контактни сили (5 N, 10 N, 15 N и 20 N).
- Измерванията са направени с помощта на ротационен реометър Kinexus с касета с плочи на Пелтие, използваща горна плоча с диаметър 20 mm и долна плоча с диаметър 65 mm (неръждаема стомана) и стандартна предварително конфигурирана последователност в софтуера rSpace.
- В центъра на долната плоча се поставя 1,3 g проба, без да се прилага натиск, а горната плоча се доближава до пробата със скорост на приближаване 10 mm/s до достигане на необходимата контактна сила.
- След период на контакт от 2 секунди разстоянието се увеличава линейно със скорост 10 mm/s и нормалната сила се записва като функция на времето.
- Всички измервания са извършени при 25°C.
Резултати и обсъждане
На фигура 2 е показан профил на разминаване и нормална сила за Blu-Tack® с приложена нормална сила от 10 N. Това показва приближаването на горната плоча към образеца със скорост 10 mm/s и нарастването на нормалната сила при осъществяване на контакта. След период на контакт от 2 s разстоянието се увеличава линейно при 10 mm/s, което съответства на намаляване на силата на натиск, но на остатъчна сила на опън, съответстваща на прилепването и адхезията.
Таблица 1: Резултати от анализа на базата на фигура 3 за различни контактни налягания
| Описание на образеца | Наименование на действието | Време (действие) (s) | Нормална сила (N) | Разстояние (mm) | Резултат от площта |
|---|---|---|---|---|---|
| 5 N | Максимална нормална сила | 0.3573 | -1.677 | 7.8614 | |
| 5 N | Време за намаляване на силата с 90% от пиковата стойност | 0.7006 | -1.677 | 11.288 | |
| 5 N | Площ под кривата на силата и времето (N/s) | 0.4799 | |||
| 10 N | Максимална нормална сила | 0.3525 | -3.492 | 6.6156 | |
| 10 N | Време за намаляване на силата с 90% от пиковата стойност | 0.6906 | -0.3492 | 9.9909 | |
| 10 N | Площ под кривата на силата и времето (N/s) | 0.8353 | |||
| 15 N | Максимална нормална сила | 0.3690 | -4.220 | 6.0800 | |
| 15 N | Време за намаляване на силата с 90% от пиковата стойност | 0.7127 | -0.4220 | 9.5118 | |
| 15 N | Площ под кривата на силата и времето (N/s) | 1.977 | |||
| 20 N | Максимална нормална сила | 0.3105 | -5.363 | 5.2124 | |
| 20 N | Време за намаляване на силата с 90% от пиковата стойност | 0.6522 | -0.5363 | 8.6237 | |
| 20 N | Площ под кривата на силата и времето (N/s) | 1.280 |
Сравнителните резултати за различните контактни налягания са показани на фигура 3 и таблица 1. Тези резултати се отнасят само за силата на опън (отрицателна), която съответства на сцеплението и адхезията.
Резултатите показват, че остатъчното напрежение или сцеплението се увеличава с приложената нормална сила, особено до 15 N, като се наблюдава само леко нарастване при приложена нормална сила от 20 N. Що се отнася до площта под кривите, която се отнася до адхезивната/залепващата сила на материала, изглежда, че тя се увеличава със силата на контакт до 15 N и след това се наблюдава намаление при 20 N, което показва, че има оптимална сила на контакт между 10 N и 20 N, която осигурява максимална адхезия при тези условия.
Времето, за което нормалната сила намалява с 90 % от максималните си стойности, е сходно за контактни сили от 5 N, 10 N и 15 N, но малко по-ниско за 20 N, което предполага малко по-бърза степен на разрушаване след 20 N натиск.
Заключение
Ротационният реометър Kinexus с усъвършенствани възможности за аксиално изпитване може да се използва за оценка на лепкавостта или кохезионните/залепващите свойства на чувствителните на натиск лепила. В това изследване тези свойства са оценени и сравнени за проба от Blu-Tack® с различни контактни сили. Това показва, че има оптимално налягане между 10 N и 20 N, което осигурява максимална адхезия при условията на теста.