5.2.1. Формирование поверхности контакта

Взаимодействие разнородных материалов возможно при наличии контакта между ними, который обеспечивается зазором не более 0,5 нм, так как действие ориентационных, индукционных, дисперсионных сил возможно лишь на расстоянии £0,5 нм. Скорость достижения необходимого контакта зависит как от характера поверхности, так и от свойств контактирующих материалов.

В обеспечении контакта важная роль принадлежит рельефу поверхности. Так, шероховатую поверхность можно принять за поликапиллярную систему, причем глубина затекания (подъема) жидкости в поры Н определяется силами капиллярного давления:

Н=К×s×cosj/(rrg),                                                                 (5.1)

где К - постоянная; s - поверхностное натяжение жидкости; j - угол наклона капилляра (угол смачивания); r - плотность жидкости; r - радиус капилляра (поры); g - ускорение свободного падения.

Время подъема t до установления гидростатического равновесия столба жидкости вычисляют по уравнению Пуазейля

t = 2hl2/(r×s×cosj),                                                                (5.2)

где l - длина капилляра (поры).

Таким образом, важными факторами, обуславливающими полноту контакта (заполнение неровностей пор поверхности подложки), являются вязкость, плотность, поверхностное натяжение лакокрасочного материала, размеры, форма и расположение пор (неровностей) поверхности.

Следует отметить, что уменьшение диаметра капилляров и полостей приводит к снижению скорости впитывания красок, но потенциально возможная глубина их проникновения возрастает.

Вязкость красок, нанесенных на подложку, может составлять несколько единиц Па×с (для растворов) и много тысяч единиц Па×с (для расплавов). Она быстро возрастает при отверждении покрытия, что затрудняет достижение полного контакта.

Фактический контакт между лакокрасочным материалом и подложкой является лишь небольшой частью теоретически возможного контакта, что можно объяснить следующими причинами:

1)  мешает воздух, находящийся в углублениях подложки;

2)  газовыделение при формировании покрытий, особенно при повышенных температурах.

Рис. 5.2. Схема проникновения лакокрасочного материала в неровности поверхности:

1 - подложка; 2 - воздушные полости; 3 - лакокрасочный материал

Существуют разные способы достижения хорошего смачивания и пропитывания лакокрасочными материалами непористых (металлы, стекло, силикаты) и пористых (бумага, ткань, древесина) подложек:

• применение лакокрасочных материалов с пониженной вязкостью и малой скоростью отверждения (для этого часто используют медленно испаряющиеся растворители;
• нагревание красок или подложки, либо того и другого одновременно;
• замедление сушки (отверждения) покрытия (например, путем выдержки его в парах растворителя);
• применением давления или чередованием вакуума и давления;
• вибрационным (лучше ультразвуковым) воздействием на подложку с нанесенным на нее слоем лакокрасочного материала.

При окрашивании непористых подложек обычно пытаются увеличивать размеры контактной поверхности, существенно влияющей на адгезию покрытий.

При окрашивании высокопористых субстратов, а также при получении съемных покрытий (низкоадгезивных) используют приемы уменьшения поверхности контакта: использование высоковязких быстроотверждающихся лакокрасочных материалов, расплавов пленкообразователей.