ММИ НТУУ «КПИ»

РЕОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ КЛЕЕВ НА ПОЛИМЕРНОЙ ОСНОВЕ, ПРИМЕНЯЕМЫХ ДЛЯ НАКЛЕИВАНИЯ ЭТИКЕТОК

А.Д. Коваль,

канд.техн.наук

В настоящее время все большее количество отечественных предприятий пытаются наладить выпуск продукции, которая была бы дешевле зарубежных аналогов и в то же время не уступала им в качестве. Попытка победить в конкурентной борьбе приводит к необходимости проводить глубокие исследования потребительских характеристик новых образцов продукции.

Результаты исследований реологических свойств образцов клеев

Например, одна из киевских фирм разработала широкий ряд клеев для наклеивания этикеток, каждый из которых учитывает специфику, как материала этикетки, так и материала емкости, к которой наклеивается этикетка.

Однако в процессе использования некоторых клеев обнаружилась одна характерная особенность, проявляющаяся в том, что через некоторое время изменялись адгезионные свойства клея, и, как следствие, нарушался режим работы машины клеящей этикетки.

Известно [3], что адгезионная прочность зависит от размеров (толщины, ширины) образца, направления и скорости приложения внешнего усилия, поэтому изменить адгезионные свойства в производственных условиях пытались подбором скорости наклеивания, изменением толщины клеящего слоя и подбором вязкости клея таким образом, чтобы на данной машине получить стабильный режим работы.

Следует отметить, что один и тот же клей на разных машинах вел себя по-разному, то есть отсутствовала повторяемость результатов, что осложняло прогнозирование результатов работы другой машины с выбранным клеем.

При решении данной проблемы было сделано предположение, что клей, имеющий полимерную основу и характеристики которого изменяются с течением времени, очевидно, представляет собой неньютоновскую жидкость, структура которой разрушается под действием механической нагрузки [1]. Основанием для такого предположения являлся тот факт, что клей, который не наносился на этикетку, возвращался в бак, то есть какая-то часть клея постоянно циркулирует в системе. Таким образом, многократное прохождение клея через насос является той самой механической нагрузкой, разрушающей структуру клея.

Для анализа были отобраны 15 образцов, имеющих одинаковые адгезионные свойства, часть из которых являлась образцами серийно выпускаемого клея, а часть экспериментальными образцами.

Результаты исследований реологических свойств некоторых образцов клеев, полученных на ротационном вискозиметре “Rheotest-2.1”, представлены в таблице 1.

Для количественной оценки степени аномалий вязкости были построены кривые течения в логарифмических координатах (рис.1), что дало возможность описать реологические свойства исследуемых жидкостей степенным законом Оствальда-де-Виля

,

где _ напряжение сдвига, Па; _ скорость сдвига, 1/с; _ мера консистенции Пасⁿ; _ индекс течения.

Два значения и для одного образца клея объясняется тем, что реологические исследования проводились на измерительных пружинах различной жесткости. Таким образом, и - значения меры консистенции и индекса течения для пружины с меньшей жесткостью, а и - значения меры консистенции и индекса течения для пружины с большей жесткостью.

Анализ кривых позволил определить, что в выбранном диапазоне скоростей сдвига (0,90-48,6 с^-1) исследуемые клеи проявляют в основном псевдопластичные (<1) свойства.

Только образец 1 по своим реологическим свойствам близок к ньютоновской жидкости.

Кроме того, было обнаружено, что большинству образцов клея присущи тиксотропные свойства [1], о чем свидетельствует наличие гистерезисных явлений, одной из причин которых может быть разрушение структуры при повышении скорости деформации [2]. В качестве примера гистерезисная петля, характерная для тиксотропных жидкостей, приведена на рис.2. Наличие тиксотропных свойств у исследуемых образцов объясняет нарушение режима работы машины с течением времени.

Таблица 1 - Результаты исследований реологических свойств образцов клеев

Принимая во внимание то, что все образцы клея имеют мало отличающиеся адгезионные свойства и стоимость, анализ результатов исследований позволил рекомендовать образец 1 как наиболее приемлемый для использования в промышленных условиях.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Уилкинсон У. Л. Неньютоновские жидкости. - М.: Мир, 1964. - 254с.

Ротационные приборы. Измерение вязкости и физико-механических характеристик материалов/ Белкин И.М., Виноградов Г.В., Леонов А.И. -М.: Машиностроение, 1967. -272с.

Кавитация в переработке нефти/ О.М. Яхно, А.Д. Коваль, Л.И. Пищенко, В.П. Паскалов, Н.Н. Яске -К.: Світ, 1999. -257с.

УДК 532.5