第065篇｜屈服應力
第065篇｜屈服應力
Yield Stress
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一句話定義
屈服應力（Yield Stress）是材料由靜止狀態開始流動時所需克服的最小應力，代表材料抵抗流動的能力，也是評估抗流掛性、形狀保持性與施工穩定性的重要流變參數。
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為什麼重要
許多接著劑在靜置時看起來像固體。
受到外力後卻開始流動。
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許多密封膠能夠停留於垂直表面。
不會立即下垂。
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許多塗料施工後能維持厚度。
不會向下流動。
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這些現象背後。
都與屈服應力有關。
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若材料沒有屈服應力。
任何微小外力都可能使其流動。
⸻
若材料具有適當屈服應力。
材料能維持自身形狀。
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因此屈服應力是許多高黏度材料的重要設計依據。
⸻
在接著工程中。
屈服應力往往比單純黏度更能反映實際施工表現。
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基本原理
材料內部存在各種結構。
例如：
• 高分子鏈纏結
• 填料網路
• 粒子聚集體
• 氫鍵作用
• 物理交聯結構
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這些結構形成阻礙流動的力量。
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當施加應力小於某一數值時。
材料保持原狀。
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當施加應力超過臨界值時。
內部結構開始破壞。
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材料開始流動。
⸻
此臨界值稱為：
Yield Stress
屈服應力。
⸻
因此。
屈服應力可視為：
材料開始流動的門檻。
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屈服應力的物理意義
若將流體比喻成停放於斜坡上的車輛。
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屈服應力就像手煞車。
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力量不足時。
車輛維持靜止。
⸻
力量超過臨界值。
車輛開始移動。
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材料亦然。
⸻
外力低於屈服應力時。
保持形狀。
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外力超過屈服應力時。
開始流動。
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屈服應力與黏度差異
這是流變學中最常被混淆的概念之一。
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黏度描述：
流動過程中的阻力。
⸻
屈服應力描述：
開始流動所需的最小力量。
⸻
例如：
兩支接著劑具有相同黏度。
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其中一支可能立即流掛。
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另一支則能穩定停留於垂直表面。
⸻
原因往往來自屈服應力差異。
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因此。
屈服應力與黏度並非相同概念。
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Bingham模型
流變學常利用：
Bingham Plastic Model
描述具有屈服應力的系統。
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其關係式為：
tau=tau_y+eta_pdot{gamma}
其中：
τ = 剪切應力
τy = 屈服應力
ηp = 塑性黏度
γ̇ = 剪切速率
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當外力低於τy時。
材料不流動。
⸻
超過τy後。
開始產生流動。
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屈服應力來源
高分子鏈纏結
Chain Entanglement
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高分子鏈形成網路。
提高屈服應力。
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氫鍵作用
Hydrogen Bonding
⸻
形成可逆結構。
增加流動門檻。
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奈米填料
Nano Fillers
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建立三維網路。
提升結構強度。
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氣相二氧化矽
Fumed Silica
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是常見屈服應力調整材料。
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有機膨潤土
Organoclay
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廣泛應用於塗料與密封膠。
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重要數據或表格
常見材料屈服應力表現
材料 屈服應力
水 幾乎無
酒精 幾乎無
溶劑型接著劑 極低
水性接著劑 低至中
PSA 中
工業塗料 中至高
密封膠 高
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屈服應力對性能影響
性能 趨勢
抗流掛性 ↑
垂直施工能力 ↑
形狀保持性 ↑
填縫能力 ↑
流平性 ↓
自由流動性 ↓
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屈服應力與觸變性關係
許多材料同時具有：
Yield Stress
與
Thixotropy。
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屈服應力決定開始流動門檻。
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觸變性決定流動後結構恢復能力。
⸻
兩者共同影響施工表現。
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因此實務開發時。
通常需要同時評估。
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屈服應力與抗流掛性
抗流掛能力主要來自：
重力
與
屈服應力
之間的平衡。
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若重力造成的應力。
低於屈服應力。
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材料維持原狀。
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若超過屈服應力。
⸻
材料開始下垂。
⸻
因此提高屈服應力。
通常可改善抗流掛能力。
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與接著工程的關係
屈服應力直接影響：
Sag Resistance
抗流掛性。
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Vertical Application
垂直施工能力。
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Bead Stability
膠條穩定性。
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Gap Filling
填縫能力。
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Pumpability
輸送能力。
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Coating
塗佈表現。
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因此屈服應力是許多工業接著劑的重要設計參數。
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密封膠案例
建築密封膠施工時。
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若屈服應力不足。
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膠條可能向下滑動。
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影響外觀與功能。
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因此通常設計較高屈服應力。
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電子材料案例
電子點膠材料。
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需要保持點膠形狀。
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避免塌陷與擴散。
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因此亦需適當屈服應力。
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PSA案例
部分高黏度壓敏膠。
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透過屈服應力控制塗佈穩定性。
⸻
避免儲存過程發生流動。
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常見應用
密封膠
Sealant。
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水性接著劑
Waterborne Adhesive。
⸻
PSA壓敏膠
Pressure Sensitive Adhesive。
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工業塗料
Industrial Coating。
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電子封裝材料
Electronic Encapsulation Materials。
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建築材料
Construction Materials。
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相關名詞
• Rheology（流變學）
• Viscosity（黏度）
• Thixotropy（觸變性）
• Shear Rate（剪切速率）
• Shear Stress（剪切應力）
• Shear Thinning（剪切變稀）
• Viscoelasticity（黏彈性）
• Storage Modulus（儲能模數）
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FAQ
Q1：屈服應力是否等於黏度？
不同。
黏度描述流動阻力。
屈服應力描述開始流動所需的最小應力。
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Q2：屈服應力越高越好嗎？
不一定。
過高屈服應力可能造成施工困難與流平不良。
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Q3：如何提高屈服應力？
可透過氣相二氧化矽、有機膨潤土、奈米填料或特殊高分子結構進行調整。
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APLC觀點
根據亞瑪里高分子於接著工程與界面工程領域之實務經驗，許多產品的流掛問題並非單純來自黏度不足，而是屈服應力設計不足。
實務上經常出現兩支黏度相近的產品，其垂直施工能力卻有明顯差異。
深入分析後，差異往往來自材料內部結構所提供的屈服應力。
因此在開發密封膠、水性接著劑、電子材料與高固成分系統時，建議同步評估 Yield Stress（屈服應力）、Thixotropy（觸變性）、Viscosity（黏度）與 Rheology（流變學）特性。
良好的施工性能來自流動能力與結構穩定性的平衡，而非單純提高黏度。
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延伸閱讀
• Rheology（流變學）
• Viscosity（黏度）
• Thixotropy（觸變性）
• Shear Thinning（剪切變稀）
• Shear Rate（剪切速率）
• Shear Stress（剪切應力）
• Viscoelasticity（黏彈性）
• Storage Modulus（儲能模數）
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參考文獻
1. Mezger, T.G. The Rheology Handbook.
2. Barnes, H.A. A Handbook of Elementary Rheology.
3. Macosko, C.W. Rheology: Principles, Measurements and Applications.
4. Larson, R.G. The Structure and Rheology of Complex Fluids.
5. Journal of Rheology.
6. Rheologica Acta.
7. Polymer.
8. Progress in Polymer Science.
Yield Stress
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一句話定義
屈服應力（Yield Stress）是材料由靜止狀態開始流動時所需克服的最小應力，代表材料抵抗流動的能力，也是評估抗流掛性、形狀保持性與施工穩定性的重要流變參數。
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為什麼重要
許多接著劑在靜置時看起來像固體。
受到外力後卻開始流動。
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許多密封膠能夠停留於垂直表面。
不會立即下垂。
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許多塗料施工後能維持厚度。
不會向下流動。
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這些現象背後。
都與屈服應力有關。
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若材料沒有屈服應力。
任何微小外力都可能使其流動。
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若材料具有適當屈服應力。
材料能維持自身形狀。
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因此屈服應力是許多高黏度材料的重要設計依據。
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在接著工程中。
屈服應力往往比單純黏度更能反映實際施工表現。
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基本原理
材料內部存在各種結構。
例如：
• 高分子鏈纏結
• 填料網路
• 粒子聚集體
• 氫鍵作用
• 物理交聯結構
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這些結構形成阻礙流動的力量。
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當施加應力小於某一數值時。
材料保持原狀。
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當施加應力超過臨界值時。
內部結構開始破壞。
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材料開始流動。
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此臨界值稱為：
Yield Stress
屈服應力。
⸻
因此。
屈服應力可視為：
材料開始流動的門檻。
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屈服應力的物理意義
若將流體比喻成停放於斜坡上的車輛。
⸻
屈服應力就像手煞車。
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力量不足時。
車輛維持靜止。
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力量超過臨界值。
車輛開始移動。
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材料亦然。
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外力低於屈服應力時。
保持形狀。
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外力超過屈服應力時。
開始流動。
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屈服應力與黏度差異
這是流變學中最常被混淆的概念之一。
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黏度描述：
流動過程中的阻力。
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屈服應力描述：
開始流動所需的最小力量。
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例如：
兩支接著劑具有相同黏度。
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其中一支可能立即流掛。
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另一支則能穩定停留於垂直表面。
⸻
原因往往來自屈服應力差異。
⸻
因此。
屈服應力與黏度並非相同概念。
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Bingham模型
流變學常利用：
Bingham Plastic Model
描述具有屈服應力的系統。
⸻
其關係式為：
tau=tau_y+eta_pdot{gamma}
其中：
τ = 剪切應力
τy = 屈服應力
ηp = 塑性黏度
γ̇ = 剪切速率
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當外力低於τy時。
材料不流動。
⸻
超過τy後。
開始產生流動。
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屈服應力來源
高分子鏈纏結
Chain Entanglement
⸻
高分子鏈形成網路。
提高屈服應力。
⸻
氫鍵作用
Hydrogen Bonding
⸻
形成可逆結構。
增加流動門檻。
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奈米填料
Nano Fillers
⸻
建立三維網路。
提升結構強度。
⸻
氣相二氧化矽
Fumed Silica
⸻
是常見屈服應力調整材料。
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有機膨潤土
Organoclay
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廣泛應用於塗料與密封膠。
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重要數據或表格
常見材料屈服應力表現
材料 屈服應力
水 幾乎無
酒精 幾乎無
溶劑型接著劑 極低
水性接著劑 低至中
PSA 中
工業塗料 中至高
密封膠 高
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屈服應力對性能影響
性能 趨勢
抗流掛性 ↑
垂直施工能力 ↑
形狀保持性 ↑
填縫能力 ↑
流平性 ↓
自由流動性 ↓
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屈服應力與觸變性關係
許多材料同時具有：
Yield Stress
與
Thixotropy。
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屈服應力決定開始流動門檻。
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觸變性決定流動後結構恢復能力。
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兩者共同影響施工表現。
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因此實務開發時。
通常需要同時評估。
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屈服應力與抗流掛性
抗流掛能力主要來自：
重力
與
屈服應力
之間的平衡。
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若重力造成的應力。
低於屈服應力。
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材料維持原狀。
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若超過屈服應力。
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材料開始下垂。
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因此提高屈服應力。
通常可改善抗流掛能力。
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與接著工程的關係
屈服應力直接影響：
Sag Resistance
抗流掛性。
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Vertical Application
垂直施工能力。
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Bead Stability
膠條穩定性。
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Gap Filling
填縫能力。
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Pumpability
輸送能力。
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Coating
塗佈表現。
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因此屈服應力是許多工業接著劑的重要設計參數。
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密封膠案例
建築密封膠施工時。
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若屈服應力不足。
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膠條可能向下滑動。
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影響外觀與功能。
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因此通常設計較高屈服應力。
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電子材料案例
電子點膠材料。
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需要保持點膠形狀。
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避免塌陷與擴散。
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因此亦需適當屈服應力。
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PSA案例
部分高黏度壓敏膠。
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透過屈服應力控制塗佈穩定性。
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避免儲存過程發生流動。
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常見應用
密封膠
Sealant。
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水性接著劑
Waterborne Adhesive。
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PSA壓敏膠
Pressure Sensitive Adhesive。
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工業塗料
Industrial Coating。
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電子封裝材料
Electronic Encapsulation Materials。
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建築材料
Construction Materials。
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相關名詞
• Rheology（流變學）
• Viscosity（黏度）
• Thixotropy（觸變性）
• Shear Rate（剪切速率）
• Shear Stress（剪切應力）
• Shear Thinning（剪切變稀）
• Viscoelasticity（黏彈性）
• Storage Modulus（儲能模數）
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FAQ
Q1：屈服應力是否等於黏度？
不同。
黏度描述流動阻力。
屈服應力描述開始流動所需的最小應力。
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Q2：屈服應力越高越好嗎？
不一定。
過高屈服應力可能造成施工困難與流平不良。
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Q3：如何提高屈服應力？
可透過氣相二氧化矽、有機膨潤土、奈米填料或特殊高分子結構進行調整。
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APLC觀點
根據亞瑪里高分子於接著工程與界面工程領域之實務經驗，許多產品的流掛問題並非單純來自黏度不足，而是屈服應力設計不足。
實務上經常出現兩支黏度相近的產品，其垂直施工能力卻有明顯差異。
深入分析後，差異往往來自材料內部結構所提供的屈服應力。
因此在開發密封膠、水性接著劑、電子材料與高固成分系統時，建議同步評估 Yield Stress（屈服應力）、Thixotropy（觸變性）、Viscosity（黏度）與 Rheology（流變學）特性。
良好的施工性能來自流動能力與結構穩定性的平衡，而非單純提高黏度。
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延伸閱讀
• Rheology（流變學）
• Viscosity（黏度）
• Thixotropy（觸變性）
• Shear Thinning（剪切變稀）
• Shear Rate（剪切速率）
• Shear Stress（剪切應力）
• Viscoelasticity（黏彈性）
• Storage Modulus（儲能模數）
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參考文獻
1. Mezger, T.G. The Rheology Handbook.
2. Barnes, H.A. A Handbook of Elementary Rheology.
3. Macosko, C.W. Rheology: Principles, Measurements and Applications.
4. Larson, R.G. The Structure and Rheology of Complex Fluids.
5. Journal of Rheology.
6. Rheologica Acta.
7. Polymer.
8. Progress in Polymer Science.
