Факультет

Студентам

Посетителям

О борьбе с прилипанием

До сих пор мы рассматривали только те проявления сил прилипания, которые лежат в основе различных производственных процессов. Однако в некоторых случаях прилипание является не только нежелательным явлением, но и приносит значительный вред, приводит к катастрофам.

В качестве примера можно привести примерзание льда к различным поверхностям, следствием чего является обледенение частей самолетов, обледенение электрических проводов, обледенение почвы (гололедица). В настоящее время ведется упорная борьба с этими явлениями. Например, с целью борьбы с обледенением самолетов проводятся научно-исследовательские работы, создаются специальные конструкции противообледенителей. При современном высоком уровне аэронавигации полеты могут выполняться в любую погоду, но возможность обледенения при некоторых метеорологических условиях является серьезным препятствием нормальной работе самолета. Обледенение происходит чаще всего при температуре около —5°С. Благоприятные условия для обледенения создаются в том случае, если самолет летит в холодном слое воздуха с температурой —3° С и на него падает дождь из теплого слоя воздуха.

Самолет может также попасть в зону обледенения — в облако с переохлажденными водяными каплями. При этом на частях его образуется ледяной покров, толщина которого зависит от числа переохлажденных капель и от угла, под которым капли попадают на поверхность летящего самолета. Особенную опасность представляет обледенение винта, а также обледенение карбюратора, что тотчас же сказывается на работе мотора. Опасным является также нарастание льда на кромке крыла, так как это отражается на характере обтекания крыла воздухом.

При перелете Чкалова, Байдукова и Белякова через Северный полюс на крыльях и на других частях самолета образовалась ледяная корка. Однако вследствие принятых мер (включение противообледенителей при первых признаках обледенения) перелет был успешно завершен.

Существуют различные способы борьбы с обледенением: механические, термические, физико-химические. В настоящее время наиболее эффективными являются термические методы (расплавление образовавшейся корки льда), но конструкция таких противообледенителей довольно громоздка. Физико-химические методы заключаются в применении специальных покрытий, которые должны предотвращать прилипание льда к данной поверхности.

На переднюю кромку крыла 1 наклеивается слой прорезиненной ткани 2. Поверх ткани вдоль кромки крыла наклеивается резиновая трубка 3 с отверстиями. На трубку наклеивается слой хлопчатобумажной ткани 4 (фитиль) и поверх нее кожа 5. Жидкость поступает через трубку 3, пропитывая фитиль, и выступает затем мелкими каплями через поры кожи, образуя тонкий слой, предохраняющий поверхность от обледенения.

Однако сколько-нибудь значительных успехов в этом направлении добиться не удалось.

П. П. Кобеко и Ф. И. Марей нашли, что прочность примерзания льда к пластмассам и лакам приблизительно в 10 раз меньше, чем к стеклу и металлу. Однако эта прочность все еще велика и поэтому покрытие поверхности лаком еще не может предохранить ее от обледенения. Исследования П. П. Кобеко и Ф. И. Марея также показали, что величина адгезии льда к данной поверхности не связана со способностью последней смачиваться водой.

Покрытие поверхности жирами, маслами, воском и другими несмачивающимися водой веществами не дало положительных результатов. Предполагалось, что капли воды будут скатываться с гидрофобной, водоотталкивающей поверхности, однако специальные опыты показали, что в некоторых случаях покрытие даже увеличивает интенсивность обледенения. Это объясняется потерей смазочных свойств жирами, маслами и т. п. при низких температурах. В этих условиях смазки приобретают адгезионные свойства. В литературе есть указания, что хорошие результаты в качестве противообледенителей дают силиконовые полимеры, нанесение которых на поверхность различных твердых тел сообщает ей водоотталкивающие свойства. Большое значение имеет полировка поверхности. Если покрытие не поддается полировке, то оно не годится в качестве противообледенителя.

Обледенение может предотвращаться путем понижения точки плавления льда веществами, называемыми антифризами, например, этиленгликолем. Если между коркой льда и данной поверхностью ввести тонкий слой антифриза, то лед вблизи нее оттает. Для реализации этого способа части самолета облицовывают пористым материалом. При обледенении жидкий антифриз подается через поры и выступает в виде капель на пористой поверхности. При оттаивании льда его сцепление с поверхностью уменьшается, и он срывается с самолета воздушным потоком.

Кроме явлений обледенения существуют еще другие случаи «вредного» прилипания. Так, например, прилипание является нежелательным в некоторых технологических процессах. Прилипание расплава стекла к прессформам, резиновых смесей к валкам, прилипание теста к форме, прилипание к форме торфяной массы — все эти явления вредят технологическому процессу и с ними следует бороться. В основном эта борьба сводится к подысканию соответствующей прослойки, к которой данное вещество (расплав стекла, карамельная масса и т. п.) не прилипает. Так, например, для предотвращения прилипания расплава стекла к прессформам О. К. Ботвинкиным и В. Т. Марининой был разработан способ, основывающийся на применении коллоидно-графитовых смазок. В. Т. Маринина также разработала оригинальный метод определения адгезии расплавленного стекла к металлу, при помощи которого могли быть исследованы адгезионные свойства различных металлов с целью подбора их для изготовления прессформ.

Источник: Н.А. Кротова. О склеивании и прилипании. Издательство Академии наук СССР. Москва. 1956