Teoretycznie, w przypadku wartości kąta zwilżania 0 = 180° ciecz charakteryzuje się nieskończenie dużą pracą kohezji i zerową pracą adhezji do powierzchni stałej. W rzeczywistości najczęściej spotyka się stany pośrednie, zatem przyjęto umownie, że jeśli kąt zwilżania ma wartość większą od 9 = 90° uważa się, że ciecz nie zwilża ciała stałego. Zdolność zwilżania żywicą epoksydową czterech różnych powierzchni tworzyw sztucznych: epoksydowej, polietylenowej, teflonowej oraz z polichlorku winylu pokazano na rysunku 6 [1,11). Wyszczególniono również wartości napięcia powierzchniowego dla każdego rodzaju podłoża oraz kleju zwilżającego. Jednoznacznie widać, że mimo niewielkich różnic we wskaźnikach energetycznych podłoża z tworzyw sztucznych (w porównaniu z metalami, dla których są one o ponad rząd większe) zmiana kąta zwilżania, a tym samym właściwości adhezyjnych warstwy wierzchniej jest wyraźna. Metale, część tlenków metali, a także niektóre tlenki niemetali, charakteryzują się bardzo dużymi wartościami napięcia powierzchniowego, tym samym rozpływność na ich powierzchniach jest korzystna, z uwagi na duże wartości pracy adhezji. Przykładem może być platyna, której powierzchnia wykazuje właściwości sprzyjające spontanicznej rozpływności większości cieczy, nawet w temperaturze pokojowej [1].
Rys. 6. Różnice w zwilżalności powierzchni tworzyw sztucznych żywicą epoksydową [1,11]
Fig. 6. Differences in wettability of plastics surfaces with epoxy resin
Zwilżalność oraz zdolność do rozpływności na powierzchni ciała stałego zależą nie tylko od średniego napięcia powierzchniowego całej warstwy wierzchniej, ale również od układu cząsteczek znajdujących się najbliżej cieczy zwilżającej [1]. Bezpośredni wpływ na wartość kąta zwilżania ma ste-reometria powierzchni, głównie jej chropowatość (rys. 7 a) oraz homogeniczność podłoża (rys. 7 b) na granicy trzech faz [1].
Rys. 7. Zależność kąta zwilżania: a - od topografii oraz homogenicz-ności, b - podłoża na granicy trzech faz [1]
Fig. 7. Relationship between contact angle and topography (a) and homogeneity (b) of three phases interface [1]
Uzyskanie poprawnego połączenia klejowego wymaga uwzględnienia czynników materiałowych (struktura i właściwości klejów oraz materiałów klejonych), technologicznych (stopień przygotowania powierzchni elementów, sposób przygotowania i nanoszenia masy klejowej, warunki utwardzania spoiny klejowej), konstrukcyjnych (sposób obciążenia, geometria i symetryczność połączenia, ukształtowanie elementów złącza) oraz warunki eksploatacyjne pracy złączy (agresywność środowiska, zakres temperatur, wielkość i charakter naprężeń) [1, 3, 8, 13]. Wpływ poszczególnych czynników na uzyskanie poprawnego połączenia klejowego pokazano na rysunku 8 [1],
Spośród czynników technologicznych szczególnie ważnym etapem, decydującym o funkcjonalności złącza, jest odpowiedni dobór kleju [1, 3, 13]. Zależy od niego przede wszystkim wytrzymałość mechaniczna połączenia, ale także odporność na działanie wysokich temperatur, zdolność do odkształceń sprężystych, możliwość pracy w niekorzystnych warunkach środowiskowych (wilgoć, promieniowanie słoneczne, bezpośredni kontakt z substancjami chemicznymi). Coraz większa różnorodność klejów dostępnych na rynku sprawia, że dobór właściwego spoiwa staje się prawdziwym wyzwaniem. Istnieją dwa podstawowe sposoby doboru kleju [1]. Pierwszy oparty jest na dokładnym zapoznaniu się z wszystkimi rodzajami klejów i ich właściwościami, a następnie dostosowanie do każdego kleju warunków przygotowania, obróbki i pracy złącza. Działanie takie jest charakterystyczne przy wykonywaniu operacji klejenia po raz pierwszy, zazwyczaj przez projektanta, który nie ma jeszcze odpowiedniego doświadczenia. W efekcie uzyskuje się dużą liczbę rozwiązań, z których wybiera się wersję optymalną. Drugi sposób polega na określeniu wymagań stawianych złączu
Rys. 8. Wpływ poszczególnych czynników na uzyskanie poprawnego połączenia klejowego [1] Fig. 8. Influence of particular factors on obtaining of a correct adhesi
PRZEGLĄD SPAWALNICTWA 8/2008