Введение
Липкость или липкость в контексте поведения материала связана с липкостью и может быть результатом сил адгезии между двумя контактирующими материалами или когезионных сил в материале, соединяющем две подложки.
Для клеев, чувствительных к давлению, включая ленты и этикетки, липкость определяется как способность образовывать клеевое соединение с основой при небольшом давлении и кратковременном контакте и является важным требованием для таких продуктов. Для других материалов и применений липкость может быть нежелательным свойством, например, для костных цементов, которые согласно ISO5833 [3] должны быть без липкости, чтобы позволить пользователю формировать и наносить цемент без прилипания к перчаткам или приспособлениям для нанесения.
Липкость также может влиять на поведение и восприятие потребительских товаров, например, на выдавливание из тюбиков густых вязкоупругих продуктов, таких как зубная паста, на жевание или обработку липких продуктов. Она также может использоваться для оценки свойств поверхности и определения того, чистая она или нет. Таким образом, качественная оценка липкости может быть сделана просто на ощупь, однако такие оценки субъективны, трудно поддаются количественной оценке и могут зависеть от других дополнительных факторов.
Для многих исследований и разработокarcможет быть полезно проверить, сравнить и количественно оценить "липкость" или "клейкость" с помощью простого объективного теста. Для клеевой промышленности существует множество стандартных тестов в зависимости от типа продукта, включая такие тесты, как липкость петли, быстрое прилипание и тесты с катящимся шариком.
Тест с перевернутым зондом
Данное руководство по применению относится к другому испытанию, широко используемому в клеевой промышленности, известному как испытание перевернутым зондом. В этом испытании перевернутый зонд приводится в контакт с клеем при фиксированной скорости, контактном давлении и времени контакта. Затем фиксируется максимальное усилие, необходимое для разрушения образовавшегося соединения.
Здесь пик отрицательного нормального усилия (натяжения) может быть отнесен к "схватыванию", площадь под кривой "усилие-время" - к адгезионной или когезионной прочности, а время, необходимое для снижения пикового усилия на 90%, - к сравнительному показателю интенсивности разрушения или времени, как показано на рис. 1.
Экспериментальный
- Липкие свойства Blu-Tack® измерялись при различных контактных усилиях (5 Н, 10 Н, 15 Н и 20 Н).
- Измерения проводились на ротационном реометре Kinexus с картриджем для пластин Пельтье с верхней пластиной 20 мм и нижней пластиной 65 мм (нержавеющая сталь) и стандартной предварительно настроенной последовательностью в программном обеспечении rSpace.
- Образец массой 1,3 г помещался в центр нижней пластины без приложения давления, а верхняя пластина приводилась в контакт с образцом со скоростью 10 мм/с до достижения требуемой силы контакта.
- После контакта в течение 2 секунд зазор линейно увеличивался со скоростью 10 мм/с, а нормальное усилие регистрировалось как функция времени.
- Все измерения проводились при температуре 25°C.
Результаты и обсуждение
Профиль зазора и нормальной силы для Blu-Tack® с приложением нормальной силы 10 Н показан на рисунке 2. Здесь показано приближение верхней пластины к образцу со скоростью 10 мм/с и увеличение нормальной силы по мере контакта. После контакта в течение 2 с зазор линейно увеличивается при скорости 10 мм/с, что соответствует уменьшению сжимающего усилия, но остаточному растягивающему усилию, соответствующему схватыванию и адгезии.
Таблица 1: Результаты анализа на основе рисунка 3 для различных контактных давлений
| Описание образца | Название действия | Время (действия) (с) | Нормальная сила (Н) | Зазор (мм) | Результат области |
|---|---|---|---|---|---|
| 5 N | Пиковая нормальная сила | 0.3573 | -1.677 | 7.8614 | |
| 5 N | Время уменьшения силы на 90% от пиковой | 0.7006 | -1.677 | 11.288 | |
| 5 N | Площадь под кривой "усилие-время" (Н/с) | 0.4799 | |||
| 10 N | Пиковая нормальная сила | 0.3525 | -3.492 | 6.6156 | |
| 10 N | Время уменьшения силы на 90% от пиковой | 0.6906 | -0.3492 | 9.9909 | |
| 10 N | Площадь под кривой "сила-время" (Н/с) | 0.8353 | |||
| 15 N | Пиковая нормальная сила | 0.3690 | -4.220 | 6.0800 | |
| 15 N | Время уменьшения силы на 90% от пиковой | 0.7127 | -0.4220 | 9.5118 | |
| 15 N | Площадь под кривой "сила-время" (Н/с) | 1.977 | |||
| 20 N | Пиковая нормальная сила | 0.3105 | -5.363 | 5.2124 | |
| 20 N | Время уменьшения силы на 90% от пиковой | 0.6522 | -0.5363 | 8.6237 | |
| 20 N | Площадь под кривой "усилие-время" (Н/с) | 1.280 |
Сравнительные результаты для различных контактных давлений приведены на рисунке 3 и в таблице 1. Эти результаты относятся только к растягивающему (отрицательному) усилию, которое соответствует схватыванию и адгезии.
Результаты показывают, что остаточное напряжение или липкость увеличивается с приложением нормальной силы, особенно до 15 Н, и лишь незначительное увеличение наблюдается при приложении нормальной силы 20 Н. Что касается площади под кривыми, которая относится к адгезионной/когезионной прочности материала, то она увеличивается с увеличением силы контакта до 15 Н, а затем наблюдается снижение при 20 Н, что указывает на наличие оптимальной силы контакта между 10 Н и 20 Н, которая обеспечивает максимальную адгезию в данных условиях.
Время уменьшения нормальной силы на 90 % от ее пикового значения одинаково для контактных сил 5 Н, 10 Н и 15 Н, но немного меньше для 20 Н, что свидетельствует о более быстром разрушении после 20 Н давления.
Заключение
Ротационный реометр Kinexus с расширенными возможностями осевого испытания может использоваться для оценки липкости или когезионных/адгезионных свойств клеев, чувствительных к давлению. В данном исследовании такие свойства были оценены и сравнены для образца Blu-Tack® с различными контактными усилиями. Это позволяет предположить, что существует оптимальное давление между 10 и 20 Н, которое обеспечивает максимальную адгезию в условиях испытания.