Поверхностью минеральных

Система уравнений (10.7) устанавливает связь между пространственными и временными изменениями d к Т. Для однозначного определения полей этих величин необходимо задаться начальным их распределением в материале, законом взаимодействия окружающей среды с поверхностью материала и формой исследуемого образца. Анализ решений системы уравнений (10.7) при соответствующих краевых условиях позволил выявить механизм сушки различных материалов и создать серию скоростных методов экспериментального определения тепло-физических характеристик влажных капиллярно-пористых тел.

При сушке капиллярно-пористых коллоидных материалов изменение dm во времени t происходит по зависимости, показанной на рис. 10.3, а, получаемой экспериментально. Изменение Т в процессе сушки от г описывается кривой нагрева или термограммой сушки. Однако более полно кинетика сушки выявляется по температурным зависимостям T = f(dm) и кривым скорости сушки ddm/dt = f(dj (рис. 10.3,6). Зависимости (рис. 10.3) свидетельствуют о том, что процесс сушки протекает в несколько периодов. В период прогрева tn материал прогревается, a dm изменяется незначительно, причем при конвективной сушке dn > dmr, Tc > Т„, рс < рп (dn, Tn и р„ — соответственно влагосодержание, температура поверхности слоя и парциальное давление водяного пара над поверхностью материала). Длительность периода Гп невелика, и при сушке «тонких» материалов его значением пренебрегают.

Период сушки t, — период постоянной скорости сушки - характеризуется примерно постоянной скоростью сушки, неизменной Т, равной при конвективной сушке температуре адиабатного испарения (мокрого термометра), и равенством рп = рн. Интенсивность испарения в этот период соответствует испарению со свободной поверхности жидкости. Конец периода наступает в момент достижения поверхностью материала вла-госодержания dn, равного dMT, которое затем, как и р„, со временем снижается, при этом р„ < р„, р„ = f(dm Тп). Концу этого периода соответствует первое критическое влагосодержание dMKpi. При сушке «толстых» материалов независимо от dmK период ti не наблюдается.

При фазовом способе структуроскоп реагирует лишь на изменение сдвига фаз измеряемого и опорного напряжения, вызванное изменением электрической проводимости материала. Чем ближе к 90° угол между направлениями изменений сигнала, вызванных изменением электрической проводимости контролируемого материала и изменением расстояния между поверхностью материала и датчиком, тем легче исключить влияние изменения этого расстояния на показания прибора.

На рис. 59 показана зависимость поглощательной способности материалов от их электропроводности [52], полученная при комнатной температуре Тк и при температуре плавления материала Тпл (сплошной линией показана расчетная зависимость). Поглощатель-ная способность отполированных материалов в состоянии поставки пропорциональна величине С —• корню квадратному из удельного сопротивления исследуемых материалов. Более 85% попадающего лазерного излучения отражается поверхностью материала. Погло-щательная способность может быть существенно повышена путем различных видов специальной обработки поверхности: обработки шлифовальной бумагой, покрытием неметаллической тонкой пленкой, металлическим или неметаллическим порошком, предварительным облучением сфокусированным лазерным лучом.

Поскольку между воздействием электронного и лазерного луча на материал есть много общего, можно предположить, что указанная формула справедлива и для лазерного упрочнения. В этом случае следует произвести замену в выражении (67) произведения 0,8 VI (представляющего, очевидно, поглощенную материалом мощность электронного пучка) на Wn — мощность лазерного излучения, поглощенную поверхностью материала.

Костецкий [109] называет микрорезание катастрофическим абразивным изнашиванием. Однако абразивный износ — это гамма всевозможных контактов абразивной частицы с поверхностью материала в диапазоне от простейшего упругого оттеснения до грубого резания.

шёнйй Коэффициента затухания, точность определения которого достигает 15—20%, хотя его относительное изменение в зависимости от изменения прочности стеклопластика значительно превышает относительное изменение скорости. То же самое можно отметить и в отношении интенсивности ультразвуковой энергии и частотного спектра импульса. На эти параметры оказывают значительное влияние состояние поверхности изделия, контакт преобразователей с поверхностью материала, явления интерференции и дифракции упругих волн в материале из-за геометрических характеристик изделия. Поэтому на данном этапе развития акустических методов, на наш взгляд, наиболее целесообразным является использование скорости распространения упругих волн.

Электронно-лучевой нагрев. Электронно-лучевой нагрев может быть применен только в вакууме. Суть метода заключается в бомбардировке испытуемого образца электронами, разогнанными в электростатическом поле до высоких скоростей. При столкновении с поверхностью материала кинетическая энергия электронов

Нагрев через поверхность используется для материалов, которые не должны загрязняться золой или сажей, содержащимися в продуктах горения, или в том случае, когда необходимо снизить расход воздуха или газа, соприкасающегося с материалом, например для максимального уменьшения уноса материала, который увеличивается при проходе газов через слой сыпучего снизу вверх. Во всех остальных случаях газ проходит через слой или над материалом. Однако если газ-теплоноситель проходит только над поверхностью материала, лежащего слоем, то 'неравномерность обогрева будет высокой (рис. 3-4,а).

При разработке общего метода расчета слоевой сушки должны быть учтены как условия тепло- и влагообмена между поверхностью материала и окружающей средой, так и явления распространения тепла и влаги внутри высушиваемых тел. По первому из этих процессов в настоящее время имеются некоторые данные, хотя и недостаточно точные, но позволяющие принять те или иные численные значения коэффициентов теплоотдачи для практических расчетов. Значительно сложнее задача по определению влияния процессов внутри кусков. Однако, как показывает опыт, эти процессы могут быть достаточно удовлетворительно описаны эмпирическими формулами, например формулой Г. К. Филоненко [Л. 44]. Большое количество обработанных Г. К. Филоненко опытных данных показало,

A. Взаимодействие сйланолов с поверхностью минеральных веществ 210 . Б. Характер связи' между полимером и поверхностью гидрофильного

B. Роль поверхности раздела в формировании адгезионных связей 215 Г. .Влияние воды яа процесс адгезионного связывания полимера с поверхностью минеральных веществ . . . . ... . . 216

В. Адсорбция аппретов поверхностью минеральных наполнителей

В процессах взаимодействия водных силанрвых аппретов с поверхностью минеральных наполнителей важную роль могут играть электрокинетические эффекты [37]. Известно, что действие силановых аппретов в композитах зависит от природы минераль-.ного наполнителя. Особенно эффективны силановые аппреты в композитах, содержащих кислотные и нейтральные наполнители, такие, как двуокись кремния, стекло и окись алюминия. Значительно менее действенны силаны при контакте с щелочными поверхностями (магний, асбест, углекислый кальций). Аналогично этому и поверхности различных металлов, окислов и силикатов .по-разному взаимодействуют с органическими адгезивами.

Несмотря на то что в результате электростатического притяжения между полимерами, модифицированными силанами, и поверхностью минеральных наполнителей не возникает водостойких связей, электрокинетические силы весьма важны для ориентации полярных молекул, осаждающихся на поверхности из водной среды.

Роль электрокинетических эффектов уменьшается, если силаны вводятся в композит простым смешением со смолой или наносятся на поверхность наполнителя из растворов в неполярных органических растворителях. В работе [53] отмечено преимущество использования органических растворителей вместо воды при нанесении на стекло аминоалкилсилановых аппретов, однако этот эффект мог быть результатом недостаточного контроля рН в водной системе. Электрокинетическое взаимодействие между ионогенными силанами и поверхностью минеральных наполнителей способствует оптимальной ориентации и регенерации аппретов, применяемых в водных растворах.

Применение модифицированных силанами смол неэффективно при соединении вулканизованных резин с поверхностью минеральных веществ. Если каучук вулканизован, он нерастворим. В данном случае следует модифицировать силанами полимерные покрытия, в состав которых входят хлорированный каучук, смеси латек-сов с резорцинформальдегидными смолами и т. п. Эти покрытия обычно используют для улучшения адгезионных свойств вулканизованных резни [21].

А. Взаимодействие силанолов с поверхностью минеральных веществ

Рис. 8. Связывание жестких полимеров с поверхностью минеральных наполнителей с помощью сила«ов. (Перепечатано из журнала Adhesion, 2, 197 (1970) с разрешения фирмы Gordon and Breach, Нью-Йорк.)

Рис. 10. Связывание эластичных полимеров с поверхностью минеральных наполнителей с помощью силаяов. (Перепечатано из журнала Adhesion, 2, 197 (1970) с разрешения фирмы Gordon and Breach, Нью-Йорк.)

Г. Влияние воды на процесс адгезионного связывания полимера с поверхностью минеральных веществ