A nyomásérzékeny tapadás és tapadás meghatározása tengelyirányú mérésekkel egy rotációs reométerrel - Blu-Tack®

Bevezetés

A tapadás vagy TapadtságA tapadás 2 azonos (autohézió) vagy különböző (kohézió) anyagból álló réteg közötti kölcsönhatást írja le a felületi tapadás szempontjából.tapadtság az anyag viselkedésével összefüggésben a ragadós viselkedéshez kapcsolódik, és két érintkező anyag közötti tapadóerőkből vagy két szubsztrátumot áthidaló anyagban lévő kohéziós erőkből eredhet.

A nyomásérzékeny ragasztók esetében, beleértve a szalagokat és címkéket, a tapadást úgy határozzák meg, mint azt a képességet, hogy enyhe nyomás és rövid érintkezés mellett is képes ragasztókötést kialakítani a hordozóhoz, és ez az ilyen termékek alapvető követelménye. Más anyagok és alkalmazások esetében a tapadás nemkívánatos tulajdonság lehet, például a csontcementek esetében, amelyeknek az ISO5833 [3] szerint tapadásmentesnek kell lenniük, hogy a felhasználó a cementet a kesztyűre vagy az alkalmazási segédeszközökre való tapadás nélkül alakíthassa és alkalmazhassa.

A tapadás befolyásolhatja a fogyasztói termékek viselkedését és érzékelését is, például a sűrű viszkoelasztikus termékek, például a fogkrémek tubusból történő extrudálása, vagy a ragadós élelmiszerek rágása vagy kezelése. Használható továbbá egy felület tulajdonságainak értékelésére és annak megítélésére, hogy az tiszta-e vagy sem. A tapadás minőségi értékelése tehát egyszerűen tapintás vagy tapintás útján is elvégezhető, azonban az ilyen értékelések szubjektívek, nehezen számszerűsíthetők, és egyéb további tényezők is befolyásolhatják őket.

Számos kutatási és fejlesztési tevékenység esetében hasznos lehet a "tapadás" vagy "ragadhatóság" szűrése, összehasonlítása és számszerűsítése egy egyszerű objektív teszt segítségével. A ragasztóipar számára a terméktípustól függően számos ilyen szabványos teszt áll rendelkezésre, beleértve a huroktapadás, a gyors tapadás és a gördülő golyó teszteket.

Fordított szondás teszt

Ez az alkalmazási megjegyzés egy másik, a ragasztóiparban általánosan használt vizsgálatra, az úgynevezett fordított szondás vizsgálatra vonatkozik. Ebben a vizsgálatban egy fordított szondát hoznak érintkezésbe a ragasztóval meghatározott sebességgel, érintkezési nyomással és érintkezési idővel. A ragasztást ezután a keletkező kötés felszakításához szükséges maximális erő mértékeként rögzítik.

Itt a negatív normál erő (feszültség) csúcsa a "tapadásnak" tulajdonítható, az erő-idő görbe alatti terület a ragasztó- vagy kohéziós szilárdságnak, a csúcserő 90%-os csökkenéséhez szükséges idő pedig a meghibásodási arány vagy idő összehasonlító mérőszáma, amint azt az 1. ábra szemlélteti.

Kísérleti

• A Blu-Tack® tapadási tulajdonságait különböző érintkezési erők (5 N, 10 N, 15 N és 20 N) alkalmazásával mértük.
• A méréseket egy Peltier lemezkazettával ellátott Kinexus rotációs reométerrel végeztük, 20 mm-es felső lemez és 65 mm-es alsó lemez (rozsdamentes acél) és az rSpace szoftverben előre beállított standard szekvencia segítségével.
• Egy 1,3 g tömegű mintagolyót helyeztünk az alsó lemez közepére nyomás nélkül, majd a felső lemezt 10 mm/s sebességgel közelítettük a mintához, amíg el nem értük a szükséges érintkezési erőt.
• A 2 másodperces érintkezési időszakot követően a távolságot 10 mm/s sebességgel lineárisan növelték, és a normál erőt az idő függvényében rögzítették.
• Minden mérést 25°C-on végeztünk.

Eredmények és vita

A Blu-Tack® hézag és normál erő profilja 10 N normál erő alkalmazásával a 2. ábrán látható. Ez mutatja a felső lemez 10 mm/s sebességű közeledését a mintához, valamint a normálerő növekedését az érintkezés során. A 2 másodperces érintkezési időszakot követően a rés 10 mm/s sebességgel lineárisan növekszik, ami a nyomóerő csökkenésének, de a tapadásnak és a tapadásnak megfelelő maradék húzóerőnek felel meg.

Táblázat: Elemzési eredmények a 3. ábra alapján különböző érintkezési nyomások esetén

A különböző érintkezési nyomások összehasonlító eredményei a 3. ábrán és az 1. táblázatban láthatók. Ezek az eredmények csak a húzóerőre (negatív) vonatkoznak, amely megfelel a tapadásnak és az adhéziónak.

Az eredmények azt mutatják, hogy a maradó feszültség vagy tapadás az alkalmazott normálerővel növekszik, különösen 15 N-ig, és csak enyhe növekedést figyelhetünk meg 20 N alkalmazott normálerőnél. A görbék alatti területet tekintve, amely az anyag tapadási/tapadási szilárdságával kapcsolatos, úgy tűnik, hogy 15 N-ig növekszik az érintkezési erővel, majd 20 N-nél csökkenés figyelhető meg, ami azt jelzi, hogy 10 N és 20 N között van egy optimális érintkezési erő, amely maximális tapadást biztosít ilyen körülmények között.

A normálerőnek a csúcsérték 90%-ára való csökkenéséhez szükséges idő 5 N, 10 N és 15 N érintkezési erő esetén hasonló, de 20 N esetén valamivel alacsonyabb, ami arra utal, hogy 20 N nyomás után valamivel gyorsabb a tönkremenetel.

Következtetés

A fejlett axiális vizsgálati képességekkel rendelkező Kinexus rotációs reométer használható a nyomásérzékeny ragasztók tapadását vagy kohéziós/tapadási tulajdonságait értékelni. Ebben a vizsgálatban a Blu-Tack® egy mintáján különböző érintkezési erőkkel értékelték és hasonlították össze ezeket a tulajdonságokat. Ez azt sugallja, hogy 10 N és 20 N között van egy optimális nyomás, amely a vizsgálat körülményei között maximális tapadást biztosít.