Методы неравномерного обрыва

Методы неравномерного отрыва весьма разнообразны. Общим признаком для них является нарушение связи между адгезивом и субстратом, причем усилие прикладывается не к центру соединения, а к одному его краю, поэтому связь нарушается постепенно. Разделение двух гибких материалов называют расслаиванием, а отделение гибкого материала от жесткого – отслаиванием. Если пленка адгезива (покрытия) недостаточно прочна, то при отделении от субстрата она может разрушиться. Чтобы этого не произошло, пленка укрепляется подходящим армирующим материалом. Пользоваться армирующим материалом приходится и в тех случаях, когда адгезив или субстрат под действием расслаивающего усилия способен сильно деформироваться – растягиваться. В тех случаях, когда разделяются путем постепенного нарушения связи два монолитных, негибких материала, такое испытание называют раскалыванием или отдиром. Все эти виды испытаний могут быть объединены одним общим термином – неравномерный отрыв. Различные схемы испытаний на неравномерный отрыв приведены на рис. 3, 4.

Рис. 3. Схемы испытаний по отслаиванию жестких материалов:

а – внецентренное растяжение для блочных материалов; б – изгиб для плиточного и листового материалов; в – изгиб для листового материала; г – консольный изгиб

Рис. 4. Схемы испытаний по отслаиванию гибких материалов от жесткой подложки

Распределение напряжений в системе зависит от угла приложения силы. Меняя угол приложения силы, можно получить чистый сдвиг, чистое расслаивание, а также их сочетание. Сопротивление отслаиванию при постоянной скорости и прочих равных условиях является, таким образом, функцией величины угла отслаивания α, то есть угла между направлением действующей силы и плоскостью склеивания. Напряжения, возникающие под действием приложенной внешней силы, распределяются равномерно по толщине и ширине образца и являются функцией расстояния от передвигающейся границы разрушения. По мере изменения угла отслаивания меняется характер процесса разрушения. Минимальное сопротивление отслаиванию имеет место при угле 180°. По мере уменьшения угла сопротивление отслаиванию постепенно возрастает. При некотором малом угле отслаивания наблюдается переход от разрушения вследствие отслаивания к разрушению под действием сдвига, а при угле отслаивания, равном 0°, разрушение осуществляется только путем сдвига.

Методы равномерного отрыва

Методом равномерного отрыва измеряют величину усилия, необходимого для отделения адгезива от субстрата одновременно по всей площади контакта. Усилие при этом прикладывается перпендикулярно плоскости клеевого шва, а величина адгезии характеризуется силой, отнесенной к единице площади контакта (в Н/м2).

Чаще всего для измерения адгезии пользуются образцами грибкового типа, между торцовыми поверхностями которых находится адгезив. Таким способом измеряют, например, адгезию резины к металлам. Формы грибков и прослоечной резины весьма различны (рис. 5).

Рис. 5. Резино-металлические образцы для определения адгезии резины к металлам

Чтобы избежать образования шейки при испытании, предложены образцы с диаметром резинового диска, превышающим диаметр металлического грибка. В последнее время рекомендованы грибки конической формы. Однако ценность такой модификации сомнительна: концентрация усилий у вершины конуса, а также сочетание сдвига с отрывом создают весьма сложное распределение напряжений.

Для измерения адгезии заливочных компаундов к металлам, полимеров к стеклу, прочности связи между слоями в стеклопластиках два грибка или цилиндра, имеющие на торцевой части уже сформированное покрытие, склеивают специально подобранным клеем, адгезия которого к покрытию должна быть выше, чем адгезия покрытия к подложке. К поверхности покрытия, нанесенного на подложку, иногда приклеивают отрывающее приспособление, а затем прикладывают усилие, направленное перпендикулярно поверхности покрытия (рис. 6). Применение этого метода ограничено из-за трудности подбора соответствующего клея.

Рис. 6. Схемы измерений адгезии полимеров к различным материалам методом отрыва: а – резина к ткани (1 – ткань, укрепленная на деревянном грибке; 2 – резина); б – смола к стеклу (1 – металлические цилиндры; 2 – стеклянные пластинки; 3 – клей; 4 – слой смолы); в – заливочные компаунды к металлам (1 – металлическая подложка;2 – компаунд; 3 – держатели)

Методы сдвига

Рис. 7. Схема испытаний клеевых соединений на сдвиг растягивающей нагрузкой:

 а – шов односторонний внахлестку; б – двусторонний внахлестку; в – односторонний внахлестку с накладкой; г – двусторонний внахлестку с накладкой; д – скошенный шов

Установлено, что разрушающее напряжение не зависит от ширины образца, но линейно зависит от его длины до некоторого предела. При дальнейшем увеличении длины образца разрушающая нагрузка стремится к постоянной величине. Причина этого заключается в концентрации напряжений у концов образца, вызванной разностью деформаций склепных элементов и их изгибом.

 

Список литературы

 1. Полимерные композиционные материалы: структура, свойства, технология / под ред. Берлина А.А. СПб: Профессия, 2009.556с.

2. Сумм Б.Д. Основы коллоидной химии. М.: Академия, 2006. 239с.

3. Зимон А.Д. Адгезия пленок и покрытий. М.: Химия, 1977. 352с.

4. Практикум по коллоидной химии и электронной микроскопии / под ред. Воюцкого С.С., Панич Р.М. М.: Химия, 1974. 224с.

 5. Липатов Ю.С. Коллоидная химия полимеров. Киев: Наукова думка, 1984.844с.