Адгезия

Определение адгезии

Благодаря тому, что данное особенное явление существует, лакокрасочные изделия и штукатурка имеет возможность очень стойко задерживаться на стеновых и потолочных покрытиях, также можно применять технологию бетонирования. Исходя из этого, можно сказать, что адгезия отвечает за соединение оснований или поверхностей с нанесенным покрытием.

Адгезия – это сцепления гетерогенных соединений. В строительной сфере это формируется другим термином: возможность какого-то штукатурного или другого покрытия сцепляться с другой поверхностью.

• Физическая адгезионная способность может возникать, когда скрепляются молекулы стройматериалов.
• Химическая адгезия может возникать, когда между двумя вещества возникает химическая реакция.

Сила склеивания обычно измеряется в мега паскалях, данное значение означает, какую силу необходимо приложить для того, чтобы отделить основание от другого покрытия. Если на оберточной бумаге написано, что адгезионное средство может обеспечить склеивание в один мегапаскаль. Это означает, что необходимо на каждый квадратный миллиметр приложить усилие размером в один ньютон.

Самое важное значение данный пункт имеет для материалов, предназначенных для строительства, монтажа и отделочных работ

При покупке необходимо обратить свое внимание на степень адгезии у перечисленных оснований:

• Лакокрасочные покрытия. Степень склеивания напрямую зависит от адгезионного свойства. Также от него зависит и объем проникновения материала, работоспособность основания. Поэтому чем выше показатели адгезии, тем лучше и больше будут «схватываться» два гетерогенных материала, и они будут держаться вместе долгое время.
• Гипс . Степень прилипания определяет то, какой отделке потом подвергнется изделие. Чем выше адгезионный показатель, тем потом сложнее можно выполнить рисунок и узор.
• Цементно-песчаные материалы. От крепости соединения очень часто зависит безопасность построенной конструкции. Если строитель использует материал с плохим адгезионным свойством, то данное строение из кирпича продержится малое время. А это может быть причиной трудных последствий.
• Пастообразная или вязкотекучая композиция на основе полимеров (герметики), другие клеевые материалы. При использовании этих отделочных материалов необходимо знать, какое средство сможет склеить поверхности. Если вы применяете смеси, которые не реагируют между собой, то результат соединения вам покажется слабым, а конструкция распадется.

Короткое видео на нашу тему:

Способы повысить адгезионные способности

Адгезию стройматериалов можно изменить как в лучшую, так и в худшую сторону. Это величина изменяемая. Когда на поверхность наносят какой-нибудь состав, то его смешивают с различными добавками, чтобы увеличить способность к приклеиванию и попаданию. Также могут применяться грунтовки, которые имеют роль промежуточного основания.

1. Обезжиривание основание является очень эффективным способом повышения адгезионной способности.
2. Механический способ подразумевает собой обрабатывание стенового покрытия абразивом, чтобы придать ему шероховатый эффект, а также нанесение насечек. Механический метод – удаление стен от пыли, грязи и других дефектов.
3. Химический способ подразумевает собой смешивание уникальных примесей в готовом растворе для повышения свойств и показателей.
4. К физико-механическому методу относится обрабатывание поверхности грунтовочными смесями, а также обработка шпаклевкой.

Очень эффективными являются данные способы, потому что поверхности сцепляются без возможности отсоединения.

Методы, с помощью которых можно снизить сцепление

Если поверхности, которые должны подвергнуться сцеплению, будут пыльными и замасленными, то склеивания не произойдет. Это происходит потому, что молекулы грязи и пыли мешают материалу проникнуть внутрь основания и выполнить свою работу. Поэтому чтобы получить качественное основание, необходимо предварительно его очистить и обезжирить.

Если вы предварительно обработаете стены и потолок материалом, который снижает пористость основания, то это также уменьшит адгезионную способность.

При покупке склеивающего материала необходимо обращать внимание на его свойства. Очень часто возникает так, что способность может ухудшиться при высыхании отделочного материала

При переходе сырья из одного агрегатного состояния в другое изменяются его химические и физические свойства.

Так, многие смеси могут давать усадочный эффект, и величина соприкосновения так же уменьшается. Могут появиться трещины, разломы и выбоины. Такая конструкция не является безопасной.

Способы увеличения адгезии

Степень «прилипания» адгезива к основе есть величина «переменная», зависящая от ряда факторов:

• Чистоты поверхности от загрязнений: пыли, жирных пятен, аморфных масс и пр.
• Шероховатости поверхности. Например, в силу практически нулевой шероховатости поверхности, величина адгезия цемента к стеклу значительно ниже, чем адгезия цемента к дереву или адгезия цемента к бетону.
• Усадочные процессы. При усадке адгезива возникают напряжения вызывающие растрескивания и отслоения от основы.

Чтобы получить величину адгезии соответствующей заданным параметрам, необходимо устранить указанные выше факторы. Применяют следующий комплекс мер:

• Тщательная очистка основы от загрязнений, краски, старой штукатурки и аморфных масс.
• Увеличение степени шероховатости методом нанесения насечек или шлифовки абразивами. Хороший результат дает обработка гладкой поверхности составом для увеличения шероховатости поверхности «Бетоноконтакт».
• Применение химического модифицирования бетона специальными добавками, такими как «МС-АДГЕЗИВ» или «SikaLatex». «МС-АДГЕЗИВ» значительно увеличивает адгезию цементных растворов, в том числе адгезию цемента к металлу и адгезию цемента к краске. Добавка вводится одновременно с затворителем в соответствии с инструкцией по применению. «SikaLatex» жидкая добавка в цементные растворы улучшающая прочность сцепления, снижающая усадочные процессы. Вводится в затворитель согласно инструкции. С помощью данных добавок получают цемент с высокой адгезией, даже к старому или «гладкому» основанию.
• Грунтовка основы. Грунтовки глубоко проникают в толщу основы и значительно увеличивают степень сцепления основы с адгезивом. Распространенные бренды: Люксорит-Грунт, Joint Primer, Максбонд Латекс.

Как показывает практика, в частном строительстве применяют не весь комплекс мероприятий, а только некоторые пункты – очистку поверхности и увеличение степени шероховатости. Выполнение этих операций не требуют дополнительных затрат и обеспечивают достаточную степень сцепления при всех видах работ: штукатурке, укладке плитки, отделке пола и т.п.

Адгезионные свойства строительных и отделочных материалов

Адгезия строительных и отделочных материалов осуществляется, преимущественно, по принципу механического и химического соединения. В строительстве используется большое количество различных веществ, эксплуатационные характеристики и специфика взаимодействия которых кардинальным образом отличаются. Разделим их на три основные группы и охарактеризуем более подробно.

Лакокрасочные материалы

Адгезия ЛКМ к поверхности основания осуществляется по механическому принципу. При этом, максимальные показатели прочности достигаются в том случае, если рабочая поверхность материала имеет шероховатости или пористая. В первом случае существенно увеличивается площадь соприкосновения, во втором, краска проникает в поверхностный слой основания. Кроме того, адгезионные свойства ЛКМ увеличиваются благодаря различным модифицирующим добавкам:

• органосиланы и полиорганосилоксаны оказывают дополнительное гидрофобизирующее и антикоррозионное действие;
• полиамидные и полиэфирные смолы;
• металлоорганические катализаторы химических процессов отвердения ЛКМ;
• балластные мелкодисперсные наполнители (к примеру, тальк).

Краска с тальковым наполнителем — не вспучивающийся антипирен

Строительные штукатурки и сухие клеящие смеси

До недавнего времени, строительные и отделочные работы велись с использованием различных растворов на основе гипса, цемента и извести. Зачастую, их смешивали в определённой пропорции, что давало ограниченное изменение их основных свойств. Современные готовые сухие строительные смеси: стартовые, финишные и мультифинишные штукатурки и шпаклевки, имеют гораздо более сложный состав. Широко применяются добавки различного происхождения:

• минеральные — магнезиальные катализаторы, жидкое стекло, глиноземистый, кислотоустойчивый или безусадочный цемент, микрокремнезём и т.п.
• полимерные — диспергируемые полимеры (ПВА, полиакрилаты, винилацетаты и т.п.).

Такие модификаторы существенно изменяют следующие основные характеристики строительных смесей:

• пластичность;
• водоудерживающие свойства;
• тиксотропность.

Пример плохой адгезии штукатурки к кирпичной стене

Герметики

Герметики, использующиеся в строительстве, различают по трём различным типам, каждый из которых требует определённых условий для высокопрочной адгезии с материалом основания. Рассмотрим каждый тип подробнее.

Высыхающие герметики. В состав входят различные полимеры и органические растворители: бутадиен-стирольные или нитрильные, хлоропреновый каучук и т.п. Как правило, имеют пастообразную консистенцию с вязкостью 300-550 Па. В зависимости от вязкости, наносятся либо шпателем, либо кистью. После их нанесения на поверхность, необходимо определённое время для высыхания (испарения растворителя) и образования полимерной плёнки.

Высыхающий акриловый герметик

Невысыхающие герметики. Состоят, как правило, из каучука, битума и различных пластификаторов. Имеют ограниченную устойчивость к высокой температуре, не более 700С-800С, после чего начинают деформироваться.

Битумный невысыхающий состав, используется для герметизации ливневой водосточной системы

Отверждающиеся герметики. После их нанесения, под воздействием различных факторов: влага, тепло, химические реагенты, происходит необратимая реакция полимеризации.

Приготовление двухкомпонентного полиуретанового герметика Сазиласт

Из всех перечисленных разновидностей, отверждающиеся герметики обеспечивают максимальную надёжность сцепления с микронеровностями поверхности основания. Кроме того, они устойчивы к высоким температурам, механическим и химическим воздействиям. Они имеют оптимальное сочетание жёсткости и вязкости, позволяющее сохранять первоначальную форму. Однако, являются наиболее дорогостоящими и сложными в использовании.

Способы повышения адгезии

При строительстве используют следующие способы повышения сцепления:

• Тщательно очищают поверхности, шлифуют до появления шероховатостей.
• Вводят в материалы пластификаторы и другие добавки, улучшающие сцепление.
• Обрабатывают поверхности обезжиривателями, наносят грунтовочный слой.
• Лак на базу наносят спустя 15-20 минут. Максимальное время указано на инструкции.
• Если на поверхность наносится грунт, ему надо дать время, чтобы высохнуть. Точное временной промежуток указан на емкости.
• Нельзя наносить материалы толстым слоем, это касается лаков, красок, шпатлевок.

Делая вывод, скажем, что хорошая адгезия – это залог продолжительной службы покрытия. Проявляется она при химическом взаимодействии основания с лакокрасочным материалом. Также хорошее прилипание обеспечивает также и механическая обработка поверхности.

Плохая адгезии при покраске автомобиля

При покраске автомобиля на малых или больших участках слой краски отделяется от
поверхности. Иногда эта проблема затрагивает несколько слоев
лакокрасочной системы.

Слабая адгезия может проявиться сразу же после нанесения
и сушки, или же становится очевидной лишь спустя несколько
недель или месяцев.

Таблица 1

Причины и предотвращение дефекта плохая адгезия при покраске
автомобиля на разных этапах покраски

Как связать этот физико-химический процесс со строительством?

«Адгезия (от лат. adhaesio — прилипание), возникновение связи между поверхностными слоями двух разнородных (твёрдых или жидких) тел, приведённых в соприкосновение»

Процесс прилипания в строительстве происходит при нанесении лака, краски, гипсовой смеси, герметика и так далее. Она отвечает за защитные функции покрытия и его долговечность.

Важность адгезии при покраске

При низком «прилипании» красящего материала к поверхности образуются трещины, краска отслаивается, защитный слой разрушается и назначение покрытия теряет свою эффективность. Нужно отметить, что важную роль в обеспечении лучшей адгезии играет правильная подготовка подложки. Здесь всего четыре этапа:

1. Удаление старого слоя краски.
2. Шлифовка.
3. Выравнивание поверхности и заделка мелких швов и стыков при помощи грунтовки.
4. Очищение поверхности.

Шлифовка необходима практически всегда, так как она устраняет многие недостатки подложки: устранение ворсинок, неровностей. Шлифованием вы делаете глянцевую поверхность шероховатой. Это способствует лучшему прилипанию краски.

Что касается грунтовки, то этот этап не всегда является обязательным. Дело в том, что излишняя пористость покрытия позволяет проникать смолам в материал и от этого приходится наносить много слоев краски. Шпатлевка как бы нейтрализует лишние поры и это большое преимущество для мастера, так как не нужно наносить множество слоев красящего материала. Грунтовочный слой защищает металл от коррозии, а дерево от воздействия танинов.

Перед нанесением финального слоя протрите поверхность от пыли и любых других загрязнений. Этот простой шаг может оказаться решающим в прилипании краски.

Адгезия в строительных смесях и герметиках

При строительстве здания из блоков или кирпичей важно выбрать подходящий цементно-песчаный состав. Выбрав некачественную смесь, вы рискуете долговечностью и безопасностью строения, так как вскоре кладка начнет разрушаться

Гипсовые смеси для внутренних работ применяются для создания декоративных элементов. Например, при выполнении лепнины важно крепко сцепление, в ином случае есть риск, что весь элемент отпадет.

Логично предполагать, что сцепление играет важную роль и в герметиках. Неспроста на современном рынке изобилие герметиков для различных материалов. Последствия выбора неподходящего герметика заключаются в плохом склеивании, иногда и вовсе его отсутствие. Поэтому подбирайте смесь под конкретный материал, так как универсальные составы не всегда работают.

Способность бетона к адгезии

Бетон широко распространен благодаря своим многочисленным преимуществам, но из-за своей гладкой поверхности сцепление с другими материалами слабое. Именно поэтому бетон покрывают несколькими составами перед переходом к финальному слою, то есть здесь цель создать шероховатость, которая отсутствует у материала. При создании шероховатости учитывают как влажность помещения, так и смесей и самого́ бетона. Чем суше, тем выше адгезия. В составе растворов часто присутствует цемент и кварцевый песок, так как маленькие гранулы образуют пористость поверхности.

Состав и свойства

Адгезивные смазочные вещества производятся как сухие в аэрозольных баллонах, так и консистентные в тюбиках, пакетах, тубусах, банках или ведрах различной емкости. У тех и других есть две особенности – это способность глубокого проникновения и образования устойчивого защитного слоя.

Сухие смазки

В их основе применяются затвердевающие компаунды и растворители, в качестве наполнителя используется ультрадисперсные компоненты. В состав также вводятся различные агенты, формирующие свойства продукта.

Изначально смазка жидкая с высокой степенью текучести, благодаря чему при нанесении проникает в микропоры обрабатываемой поверхности и вытесняет из них влагу. После нанесения растворитель быстро испаряется и компаунд твердеет. В результате образованная пленка, толщиной в несколько микрон, служит связующей матрицей между частицами заполнителя и обработанной поверхностью. Именно применяемый компаунд отвечает за прочность сцепления, а для его твердения не требуется особых условий.

Наполнитель может быть одно-, двух- и более компонентный. Его состав подбирается в зависимости от требуемых свойств защитной функции. Например, политетрафторэтилен обеспечивает наиболее высокие антифрикционные показатели, устойчив даже к концентрированным кислотам, проявляет высокие изоляционные свойства и к тому же биологически нейтрален. Дисульфид молибдена – придает покрытию особую устойчивость к высоким температурам. Медь и графит вводят в высокотемпературные токопроводящие смазочные материалы. Также применяется алюминий и другие наполнители, формирующие свойства смазки. Присадки выполняют функцию антиоксидантов, ингибиторов, придают противозадирные свойства.

Консистентные смазки

К адгезионным консистентным составам относятся силиконовые компаунды, которые используются для герметизации. В отличие от простого герметика, компаунд не полимеризируется, поэтому применяется для подвижных соединений. Вязкость такой смазки достаточно высокая, чтобы она не стекала с поверхности, а ее адгезия достигается за счет высокого межмолекулярного притяжения.

Существуют также густеющие варианты с высокой начальной текучестью, применяемые для труднодоступных поверхностей. В их состав входят летучие растворители, которые после нанесения и глубокого проникновения испаряются, а вещество густеет.

К таким смазывающим материалам предъявляются требования морозо- и термостойкости. Состав не изменяет вязкость в широком температурном диапазоне, не испаряется, отсутствует точка каплепадения. Наиболее прогрессивные варианты адгезивных компаундов включают дисперсные наполнители. Смазочные вещества с такими наполнителями могут применяться как сухие аналоги, только для образования пленки требуется повышенная температура, возникающая в технологическом процессе.

Силиконовые компаунды также различаются по условиям применения, санитарным допускам и обрабатываемым материалам. Современные варианты отлично сочетаются с металлом и большинством эластомеров. Все адгезионные смазки автоматически относятся к группе смазочных материалов пролонгированного действия.

Адгезия

Адгезия (в переводе с латинского языка означает «прилипание»), с точки зрении физики, представляет собой процесс сцепления разнородных жидких и/или твердых тел. Процесс адгезии обусловлен межмолекулярным взаимодействием (вандерваальсовым либо полярным, иногда созданием взаимной диффузии либо химических связей) в поверхностных слоях. Адгезия характеризуется величиной удельной работы, требуемой для разделения сцепленных поверхностей.

Нередко случается, что адгезия оказывается сильнее, нежели когезия (степень сцепления внутри однородных материалов). В подобных случаях при приложении разрывающих усилий осуществляется когезионный разрыв (процесс разрыва в объеме одного из соприкасающихся материалов, который является менее прочным).

Процесс адгезии оказывает существенное влияние на природу трения между соприкасающимися поверхностями. Так, при осуществлении трения поверхностей, обладающих низкой адгезией, коэффициент трения минимальный (к примеру, такой популярный в применении материал, как тефлон, в силу крайне низкого значения своей адгезии при взаимодействии с большинством материалов проявляет низкие коэффициенты трения). Некоторые из веществ, обладающих кристаллической слоистой решеткой (молибдена дисульфид, графит и т.п.), а также характеризующиеся низкими значениями когезии и адгезии, широко используют в качестве твердых смазочных материалов.

Адгезия присутствует в таких процессах, как пайка, сварка, склеивание, нанесение разнообразных покрытий. Адгезия композиционных материалов (наполнителей композитов) и матрицы также является одним из наиважнейших факторов, которые оказывают влияние на их прочность.

Справочник строительных материалов (А)Справочник строительных материалов и терминов

Сцепление бетона и стройматериалов

Производители неустанно совершенствуют технологии производства, чтобы увеличить коэффициент «прилипания» к бетону, металлу и прочим материалам. К примеру, стройматериалы ООО «СТРИМ», РЕМСТРИМ 10, РЕМСТРИМ ТН, ПОЛАК ФП-37 и прочие, отличаются высокой адгезией

Вместе с тем, они обращают внимание покупателей на тот факт, что сцепление во многом зависит от качества подготовки к обработке — чем она лучше выполнена, тем выше будет коэффициент «прилипания» разных по своей природе покрытий

В процесс обработки входит:

1. Удаление загрязнений и очагов коррозии путем шлифования, обеспыливания и прочих способов подготовки
2. Грунтовка, покрытие специальными грунтами
3. Обработка специальными составами, смесями
4. И прочие работы

Принято говорить о двух основных причинах, которые определяют необходимость такой тщательной подготовки поверхности к нанесению стройматериалов. Во-первых, на месте любых загрязнений, особенно химических, со временем появится очаг коррозии, которая разойдется по всему объекту. Особенно это актуально для старых конструкций, но и «свежие» этим тоже «грешат». Во-вторых, на цементном основании могут остаться вещества, которые уменьшат физическое сцепление слоев.

Адгезивы 4 поколения в стоматологии наносятся в три этапа.

1. Дентин зуба в кариозной полости обрабатывается протравливающим веществом — чаще всего это ортофосфорная кислота. Спустя 15 — 20 секунд оно смывается проточной водой, а место обработки тщательно высушивается.
2. Еще на несколько секунд наносится праймер и высушивается тонкой струей воздуха. Это вещество проникает в деминерализованную область дентина и образует гибридный слой.
3. После этого поверхность готова к добавлению адгезива, который будет надежно удерживать пломбу. В завершение процедуры вещество полимеризуется с помощью лампы.

Представители адгезивов 4 поколения в стоматологии применяются до сих пор. К ним относятся такие продукты, как Pro Bond американского бренда Dentsply; Scotchbond MP Plus от 3M — еще одной известной на стоматологическом рынке компании из США; Syntac производства компании Ivoclar Vivadent, основанной в Швейцарии, и другие. Эти решения и по сей день считаются стандартом.

Благодаря дальнейшему развитию на рынке появились однокомпонентные и самопротравливающие адгезивы, которые наносятся в один этап. Системы самого последнего, седьмого, поколения исключают появление чувствительности зубов.

Стоматологический адгезив часто путают с композитом. Однако эти два вещества имеют разный состав и назначение. Композит — разновидность реставрационного материала, который используют в стоматологии для восстановления зубов. Он имеет высокие эстетические показатели и позволяет добиваться нужного оттенка, соответствующего цвету натуральной эмали. Композитные пломбы и вкладки фиксируются с помощью адгезива.

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:

• Лаки и краски. Данное свойство влияет на качество прилипания, глубину проникновения и долговечность покрытия. Чем выше показатели, тем лучше и дольше будут держаться лакокрасочные материалы на основании.
• Гипсовые смеси. Качество прилипания определяет возможности декоративной отделки.
• Цементно-песчаные составы. От надежности склеивания зачастую зависит безопасность строения. Например, при использовании веществ с плохой адгезией кирпичная кладка не продержится долго.
• Герметики и прочие клеящие составы. Здесь необходимо знать, между какими материалами средство способно обеспечить прилипание. При использовании неподходящих смесей качество соединения ухудшается, а в некоторых случаях становится и вовсе невозможным.

ПОЛЕЗНАЯ ИНФОРМАЦИЯ: При каких условиях можно на краску наносить шпаклевку и как это делать

Адгезивные системы для эмали

Эмалевые адгезивные системы (адгезивы) состоят из гидрофобных жидких мономеров композиционных материалов, которые за счет микромеханической адгезии обеспечивают адгезию к эмали зуба. Необходимо отметить, что эти адгезивы не обеспечивают адгезии к дентину, поэтому необходимо либо изолировать дентин от токсического воздействия изолирующей прокладкой, либо использовать адгезивную систему для дентина (праймер).

В наборы композиционных материалов химического отверждения входят только адгезивы для эмали и они имеют химическую полимеризацию.

Этапы работы с адгезивными системами для эмали:

протравливание поверхности эмали в течение 30 секунд при помощи 37% ортофосфорной кислоты, входящей в состав травильных гелей;

удаление травильного геля струей проточной воды в течение 30 секунд;

высушивание эмали и контроль качества протравки (протравленная эмаль имеет матовый оттенок);

смешивание компонентов адгезивной системы в соотношении 1:1;

внесение адгезивной системы в кариозную полость при помощи аппликатора (наносится на подготовленную эмали и изолирующую прокладку);

распределение эмалевой адгезивной системы при помощи слабой струи воздуха;

внесение композиционного материала.

Адгезивные системы для эмали, входящие в состав наборов композиционных материалов светового отверждения однокомпонентны. Кроме них в набор входит адгезивная система для дентина (праймер). Этапы работы с данными системами будут рассмотрены несколько позже.