Смачивание

Смачивание описывает поведение жидкостей на твердых подложках.
Хорошая смачиваемость подложки/материала позволяет клею надежно скрепляться.

Различия в поведении жидкостей на твердых поверхностях хорошо известны из повседневной жизни. Так на жирных поверхностях вода образует капли (вверху слева), а на чистых (нежирных) поверхностях — гладкую пленку (вверху справа).

К водоотталкивающим материалам относятся все жиры, воски и, в частности, пластмассы, которые используются для производства промышленных изделий массового производства. Эта особенность препятствует сцеплению пластмасс. Разумеется, клеи на основе растворителей, как правило, обладают гораздо лучшими смачивающими свойствами, чем вода, однако их смачивающей способности достаточно только для полярных пластмасс, таких как поливинилхлорид (ПВХ), а не для неполярных материалов, таких как полиэтилен (ПЭ) или полипропилен (ПП). Если клей отталкивается подложкой в жидком состоянии, нельзя ожидать, что он прилипнет в сухом состоянии. Однако хорошая смачиваемость не обязательно означает, что адгезия также будет хорошей.

Физически увлажнение однозначно описывается поверхностными напряжениями, как жидкости, так и твердого материала. Смачивание улучшается по мере увеличения поверхностной энергии материалов. Для склеивания, как правило, требуется поверхностная энергия около 44 мН/м. Водорастворимые клеи требуют несколько более высоких значений. Чистые полиолефины, такие как полиэтилен и полипропилен, имеют значения 30−32 мН/м и поэтому нуждаются в предварительной обработке для увеличения поверхностной энергии.

Эта регулировка может происходить путем окисления поверхности пластика кислородсодержащими радикалами, существующими в плазме атмосферного коронного разряда. Образующиеся на поверхности гидроксильные (OH -) и кето (= O) группы образуют точки атаки для химических реакций клея. Это обычно приводит к увеличению поверхностной энергии и улучшению адгезии.

Рассматривая поверхности, следует отметить, что для увлажнения и адгезии на самом деле решающими являются именно верхние слои. Пластмассовые поверхности часто покрываются добавками или, в случае изделий массового производства, также смазками для форм.

Эффект силиконовых масел можно очень четко описать с помощью поверхностной энергии: Силиконовое масло обладает самой низкой поверхностной энергией из всех материалов. Поэтому оно очень хорошо смачивает и даже распространяется на любой материал. Распыляемое в виде масла в заклинившие шарикоподшипники, оно проникает на все металлические поверхности и может ослабить любые инкрустации (налёты). Если оно попадает на пластик, на котором должна производиться печать, то очень маленькая капля приведет к большому отпечатку из-за выдающейся способности растекания. И это не может быть удалено с помощью растворителя, так как более высокая поверхностная энергия растворителей не позволяет смачивать силиконизированную поверхность с низкой поверхностной энергией. Печатная краска или клей не могут сцепляться с ней. Для удаления этих силиконизированных участков необходима интенсивная обработка коронным разрядом.

Количественно смачивание определяется углом контакта, который образуется при контакте поверхности капли жидкости с подложкой. Этот угол контакта Θ зависит только от энергии поверхности клея и соединяемых материалов. Отношение задается уравнением Юнга:

По практическим соображениям численное значение критической поверхностной энергии σc, соединяемых материалов, объединено. Значения σc представлены в виде таблиц; они могут быть определены, среди прочего, с помощью тестовых чернил в соответствии с DIN 53 364 или ASTM CD 2578−84.