LEPENÍ V PRAXI
Tab. 9.3: Účinek ošetření povrchu u polyetylenu Ošetření povrchu
Průměrná pevnost kyanoakrylátů [MPa]
Průměrná pevnost UV vytvrzovaných akrylátů [MPa]
Průměrná pevnost epoxidů [MPa]
Průměrná pevnost polyuretanů [MPa]
Kontrolní vzorek
0,15
0,59
0,48
0,40
Ionizovaná plazma
1,5
2,2
4,3
2,8
Chemická plazma
0,94
1,1
1,5
2,4
Ožehnutí plamenem
1,4
2,2
2,5
2,4
Kyanoakrylátový primer
2,9
9.5 Lepení obtížně lepitelných plastů bez povrchové úpravy Nedávno bylo vyvinuto nové konstrukční lepidlo, které má zvýšenou adhezi k polyolefinovým substrátům. Složení lepidla zajišťuje v porovnání s ostatními lepidly vyšší pevnost, a to bez nutnosti použití primerů nebo jiných typů ošetření povrchů. Výsledky uvedené v tabulce 9.4 dokazují zlepšení adheze k polyetylenovým povrchům bez jakéhokoliv ošetření v porovnání s epoxidovými nebo polyuretanovými lepidly. Tab. 9.4: Pevnost nového lepidla pro lepení plastů s nízkou povrchovou energií v porovnání se standardními epoxidovými nebo polyuretanovými lepidly (všechny vzorky byly slepeny bez jakéhokoliv předchozího ošetření povrchu) Polyetylen (pevnost ve smyku [MPa]) Nové lepidlo pro materiály s nízkou povrchovou energií
2,42
Epoxidové lepidlo
0,48
Polyuretanové lepidlo
0,40
98 Ukázka elektronické knihy, UID: KOS243669
Nové technologie spojování materiálů lepením
10 Nové technologie spojování materiálů lepením
Rozvoj nových materiálů a široký potenciál jejich použití je pro moderní technologie lepení skutečnou výzvou. Technologie lepení umožňují optimalizovat využití materiálů ve výrobním procesu a zavést nové konstrukční postupy, jako jsou například odlehčené konstrukce. Použití konstrukčních lepidel se taktéž stalo nezbytným u hojně používaných kombinovaných konstrukčních postupů a při používání všech typů kovů a syntetických nebo kompozitních materiálů. V posledních letech se neustále zvyšuje důležitost používání moderních technologií lepení v průmyslové výrobě. Jsou k tomu dobré důvody, protože vysoce výkonná lepidla poskytují konstruktérům a výrobcům četné výhody. Jedním z důvodů, proč jsou dnes lepidla považována za nedílnou součást mnoha výrobních procesů, je zejména možnost bezpečného a rychlého lepení různých druhů materiálů. V profesionálních aplikacích mohou být kombinovány téměř všechny typy kovů – nízko i vysoce legovaná ocel, nerezová ocel nebo hliník a rovněž syntetické či kompozitní materiály nebo sklo a keramika. Tímto způsobem mohou být ve výrobním procesu využity specifické charakteristiky různých materiálů optimálním způsobem. Konstrukční lepení se nyní stalo jednou ze základních výrobních technologií ve všech průmyslových odvětvích (a zejména tam, kde je třeba spojovat různé typy materiálů). Výroba domácích spotřebičů, fasády budov, filtry nebo větrné elektrárny – to je jen několik příkladů z mnoha možných průmyslových aplikací. Při výrobě vozidel jsou nyní téměř všechny skříně nákladního prostoru lepeny a utěsňovány zároveň. Budování odlehčených budov pomocí moderních sendvičových stavebních systémů je možné pouze díky využívání lepidel.
10.1 Konstrukční lepení v porovnání s jinými spojovacími metodami Kromě univerzality zvyšují důležitost role lepidel v oblasti obchodu a průmyslové výroby i další faktory. Při vzájemném porovnávání charakteristik vykazují tradiční technologie spojování známé nevýhody. Pomocí mechanických postupů, jako je například nýtování nebo sešroubování, je dosaženo pouze soustředění namáhání do specifických bodů. Bodové namáhání ve spoji nebo v jeho okolí může zvýšit riziko destrukce dílu způsobené únavou materiálu a ovlivnit tím dynamickou a statickou
99 Ukázka elektronické knihy, UID: KOS243669
LEPENÍ V PRAXI
pevnost spoje. Oproti tomu u správně provedených lepených spojů je pnutí a namáhání distribuováno rovnoměrněji v celé ploše spoje. V porovnání s tradičními upevňovacími metodami jsou lepené spoje při dynamickém namáhání vždy výhodnější. Navíc není pevnost lepených dílů snižována vyvrtanými otvory. V porovnání se svařováním a pájením vyniká použití lepidel především díky své pružnosti. Materiály citlivé na vyšší teploty, jako je například hliník nebo plasty (a taktéž tenkostěnné díly), mohou být tedy bezpečným způsobem lepeny. Nedochází zde k žádným negativním dopadům na pevnost materiálů. Možnost provádění montáže za nízkých teplot je klíčovým kritériem při zpracovávání dílů, které jsou již opatřeny koncovou povrchovou úpravou, jako je tomu například u pochromované oceli. Jako nevodivý materiál mají vytvrzená lepidla rovněž izolační efekt a zabraňují tak galvanické korozi.
Přehled technologií V závislosti na oblasti použití jsou pro konstrukční lepení k dispozici různá složení lepidel se specifickými charakteristikami. Jedná se zejména o jednosložková nebo dvousložková lepidla, u nichž dochází k vytvrzení za pokojové teploty nebo po zahřátí. Patří sem epoxidová, akrylátová a polyuretanová lepidla, stejně jako silanem modifikované polymery a výrobky na bázi silikonu. Základním rozlišovacím kritériem je rozdíl mezi tuhým a pružným spojem, z nichž má každý své výhody. Konvenční tuhé spoje se používají pro intenzivní mechanický přenos sil a nahrazují v tomto případě tradiční upevňovací metody. Lepidla zde vytváří tuhý spoj lepených ploch, který splňuje veškeré požadavky v oblasti pevnostních charakteristik, což je demonstrováno mnoha aplikacemi v leteckém a automobilovém průmyslu. Oproti tomu pružná lepidla se čím dál tím častěji používají u spojů, které jsou vystaveny dynamickému namáhání vzniklému následkem rozdílů v teplotní roztažnosti nebo pohybem prvků.
Praktické aplikace v průmyslu Technologie lepení mohou být praktickým způsobem integrovány do stávajících výrobních procesů ve všech průmyslových sektorech. V závislosti na typu aplikace mohou být lepidla nanášena manuálně, poloautomaticky či zcela automaticky pomocí robotů. Z tohoto důvodu existuje spektrum nanášecích systémů, které umožňují bezpečnou a plynulou produkci. V závislosti na typu a množství používaného lepidla je někdy třeba používat odsávací zařízení – pracovníci by měli ve všech případech nosit ochranný oděv a vybavení. Hlavním faktorem kvality spoje je kvalita povrchu spojovaných dílů. Častým zdrojem potíží při praktické aplikaci lepidel je nedostatečné očistění styčných ploch lepených dílů od mastnoty a jiných nečistot. Další základní podmínkou je správné nanášení lepidla pracovníky. Spolehlivost lepených spojů ve velké míře závisí na podmínkách ve výrobním provozu. Ty zahrnují správnou přípravu povrchů určených k lepení, správné namíchání a aplikaci dvousložkových výrobků a taktéž řádnou fixaci po dobu vytvrzování lepidla.
100 Ukázka elektronické knihy, UID: KOS243669