Одним из наиболее широко используемых в практике глубокой обработки древесины процессом является процесс склеивания отдельных деталей или элементов деталей. Технологический прием склеивания известен достаточно давно, но так и не имеет достаточного теоретического обоснования. Ключевым понятием в этом случае является понятие адгезии. Именно с характеристики этого явления мы и начнем очередной раздел нашей традиционной рубрики.
Термин «адгезия» появился сравнительно недавно — в 1924 г., его ввели Бехольд и Нейман (Bechold H., Neumann S.). Этот шаг был предпринят в первую очередь для того, чтобы обозначить специфику молекулярного уровня взаимодействия в дополнение к господствующему представлению о механической природе склеивания. Разночтения и неопределенность в толковании термина «адгезия», которые наблюдаются до сей поры объясняются не только необходимостью выработки единой лексической договоренности, но, в большей степени, существующими противоречиями в методологическом обосновании этого понятия.
Некоторые специалисты считают, что существующие теории адгезии рассматривают разные случаи и разные стороны этого явления, и вследствие этого, единой теории, объясняющей явления адгезии, нет и, вероятно, не может быть. В различных случаях адгезия обусловливается разными механизмами. Сегодня известны пять теоретических подходов к механизму адгезии: электрическая теория, адсорбционная теория, диффузионная теория, механическая теория и теория слабого граничного слоя.
В чем причина разногласий?
Существующие в литературе многочисленные определения адгезии по семантическим признакам могут быть разделены на три группы. К первой группе отнесем формулировки, определяющие адгезию как процесс (последовательную смену состояний). Ко второй - определяющие как свойство (качество, признак), составляющее отличительную особенность системы. К третьей - определяющие как состояние (внешние или внутренние обстоятельства, в которых находится что-нибудь) системы.
Во всех трех группах определений речь идет об одном и том же объекте - гетерогенном теле, состоящем из двух разнородных конденсированных контактирующих фаз, при этом тела через границу раздела связаны межмолекулярными силами. Разница между этими группами определений состоит в том, что в первой группе терминов упор делается на процессе возникновения связи или переходе системы в новое состояние - связанное, во второй группе - собственно на наличии связи, мере результата. Наконец, в третьей группе упор делается на состоянии (есть связь, нет связи) и игнорируется процесс.
Однако, если исходить строго из приводимых в разных источниках определений адгезии, то можно констатировать, что единый предмет в определениях адгезии существует - это межфазная граница контактирующих несовместимых фаз. Другое дело, что для описания этого предмета (явления) существуют разные подходы, например, термодинамический. Или в виде молекулярных теорий взаимодействия между макроскопическими телами, например, теория на основе сил Ван-дер-Ваальса, теория на основе потенциала Ленарда-Джонса или теория Лившица, рассматривающая излучаемые телами электромагнитные волны. Другие же теории (механическую и теорию слабого граничного слоя) уместно рассматривать в качестве поправок, учитывающих отклонения (иногда существенные) от идеальной адгезии.
Адгезионные соединения
Закономерности образования и разрушения адгезионных соединений описывают на основе двух независимых подходов - термодинамического и молекулярно-кинетического. В рамках первого из них рассматривают энергетические характеристики (поверхностные энергии адгезива, субстрата и межфазной границы). В рамках второго рассматривают когезионные свойства адгезивов и субстратов (прочность и обусловливающие ее параметры, вязкость адгезива, а также условия их контакта (температуру, давление и продолжительность).
Адгезионное соединение получается в результате двух процессов: формирования межфазного контакта и взаимодействия контактирующих поверхностей. Параметры этих процессов мы будем рассматривать в дальнейшем, когда коснемся видов адгезивов и способов их практического применения.
Прочность адгезионных соединений. Эта характеристика определяется как межфазным взаимодействием, так и деформационными свойствами адгезивов и субстратов (различными в объеме и в приповерхностных слоях фаз), а также возникающими в них при адгезионном контакте напряжениями (прежде всего тангенциальными, развивающимися в адгезиве при его усадке вследствие полимеризации или взаимодействия с субстратом).
Практически важный критерий прочности адгезионных соед. - их долговечность, т.е. продолжительность сохранения целостности и заданных механических свойств в условиях внешнего нагружения или воздействия агрессивных сред.
Для измерения прочности и долговечности используют главным образом разрушающие методы, при оценке результатов которых необходимо учитывать маскирующее влияние механических свойств контактирующих фаз. Адгезионные соединения разрушаются, как правило, по наименее прочной из фаз (когезионный характер разрушения). Менее вероятно разрушение по межфазной границе (адгезионный характер). Оно реализуется при наличии на взаимодействующих поверхностях загрязняющих их продуктов, образующихся вследствие недостаточной очистки адгезива и субстрата, или деструкции фаз в процессе их контактирования (особенно при повышенных температурах). На практике критерием оптимальности условий образования адгезионных соединений является обеспечение их высокой долговечности и когезионного характера разрушения.
При рассмотрении различных типов адгезионных соединений следует пояснить некоторые термины, которые мы будем использовать в дальнейшем.
