Ako správne lepiť drevo?

Ak doma majstrujete s drevom ako amatérsky stolár, iste viete oceniť správne zhotovený lepený spoj – je pevný, neskrúca drevo a vydrží dlhé roky.

Pri majstrovaní sa však často stane, že lepený spoj povolí a treba ho nanovo prebrúsiť a zlepiť.

Vina pritom padá na „nevinné“ lepidlo, hoci oveľa častejšie je príčinou, pekne povedané, ľudský faktor, teda my. Ako teda lepiť správne?

Ako lepidlo lepí?

Na trhu sa už dávnejšie udomácnili moderné disperzné lepidlá. Disperziu tvoria dve základné zložky – disperzná (voda) a dispergovaná, polymérna, teda samotné lepidlo rozptýlené vo vode, napríklad polyvinylacetát (PVAC). Kým sa nachádza vo vode, táto zložka je neaktívna. No len čo sa zo zmesi začne voda vytrácať odparovaním či difúziou, makromolekuly sa začínajú chytať všetkého, čo je naokolo, či už susedných molekúl (vznikajú tzv. kohézne väzby v samotnom lepidle), alebo dreva. Na rozhraní lepidla a dreva vzniká adhézna väzba – sila pôsobiaca medzi drevom a lepidlom. Výsledkom lepenia by mal byť pevný a odolný lepený spoj. O kvalitnom spoji hovoríme, keď pevnosť lepeného spoja dosiahne 10 MPa (podľa DIN EN 205). Je to aj pevnosť bukového dreva (v prípade smrekového dreva je táto pevnosť 6,7 MPa). Do hry však vstupuje celý rad faktorov, ktoré ju môžu ovplyvniť.

« Ak chceme dosiahnuť tuhý a pevný lepený spoj, vyhnime sa škáre hrubšej ako 0,5 mm. »

Povrch lepených materiálov

Čo by ste povedali, bude lepený spoj držať lepšie pri dreve s drsným povrchom alebo pri dreve s hladkým povrchom? Ako laici budete asi prekvapení, lebo by ste možno povedali, že na drsnom povrchu sa lepidlo uchytí lepšie. Opak je však pravda. Nerovnomerným opracovaním dreva vznikajú trhliny, ktorým sa hovorí napäťové centrá, v nich sa hromadí väčšie množstvo lepidla. Pri tvrdnutí lepidlo v nich zmenšuje svoj objem, a tým dochádza k vzniku nepriaznivých napätí jednak v stvrdnutom lepidle a tiež v okolitých vrstvách dreva. V týchto miestach môže dôjsť k porušeniu spoja už pri minimálnom mechanickom namáhaní. Preto treba minimalizovať výskyt takýchto napäťových centier. Ako? Mať na povrchu menej priehlbín znamená docieliť hladší povrch. Je jasné, že ak drevo ofrézujeme, získame rovný povrch bez výstupkov a lepený spoj bude pevnejší ako pri napílených doskách. Na pílenom povrchu vznikajú nerovnosti, ktoré sťažujú vzájomný plošný dotyk lepených plôch.

Domáci majster najlepšie zvýši pevnosť spoja jeho dôsledným zalícovaním, teda presnými rozmermi, aby šírka škáry nebola väčšia ako 0,5 milimetrov.

Ale čo ak porovnáme frézovaný povrch s brúseným? Kde to bude držať lepšie? Prichádzame na ďalšiu zaujímavú vlastnosť. Povrch brúsený brúsnym papierom č. 120 je hladší ako frézovaný a zlepený spoj by mal byť pevnejší. A predsa to nie je tak! Kým brúsením okrem iného aj zatláčame drevné vlákna a drevný prach do povrchu dreva a do určitej miery vyplníme nerovnosti, ktoré sa na ňom nachádzali, nanesením lepidla tieto čiastočky napučia, čím zväčšia svoje rozmery. Tým dochádza k ich postupnému oddeľovaniu od pevného drevného podkladu. Opäť vznikajú menšie napäťové centrá. Adhéziu oslabuje aj spájanie drevného prachu a lepidla. Takže frézovaný spoj napriek menšej hladkosti vyhráva aj nad dohladka obrúseným drevom. Tento rozdiel je však iba minimálny.

Hrúbka škáry

Je lepšie dávať viac lepidla alebo radšej menej? Odpoveď nám dali pevnostné skúšky. Pevnosť lepeného spoja sa znižuje, ak zvyšujeme hrúbku lepidla. Lepidlo v škáre zosychá alebo vlhne, mení objem („pracuje“) a pri mechanickom namáhaní praskne. Teda menej je v tomto prípade lepšie! Lepidla však musíme naniesť dostatočné množstvo, tak, aby zmáčalo celý lepený povrch. Zatiaľ čo pri hrúbke škáry 0,1 mm dosiahneme kvalitný spoj s pevnosťou 10 MPa, pri hrúbke 1,5 mm sú pevnosti iba na úrovni 1/3 tejto hodnoty! Takže keď chceme dosiahnuť tuhý a pevný lepený spoj (s použitím disperzného lepidla PVAC), ktorý sa poruší v dreve a nie v lepidle, vyhnime sa škáre hrubšej ako 0,5 mm. Pri vyšších hrúbkach dochádza k porušeniu kohéznych vrstiev v lepidle.

Lisovací tlak

Lisovacím tlakom možno dosiahnuť vyššie pevnosti spoja, lebo sa zmenšuje škára a aj lepidlo ľahšie preniká do štruktúry dreva (závisí to aj od viskozity, tekutosti lepidla). Ale pozor! Ak má po ukončení lisovania drevo tendenciu rozťahovať spoj, ten skôr či neskôr povolí. Nie lisovanie je rozhodujúce, ale presné opracovanie spojov s úzkou škárou. To prispeje k  dlhej životnosti lepeného spoja. Pri lisovaní však narazíme aj na ďalšie obmedzenia. Po dosiahnutí určitej hranice, tzv. kritického lisovacieho tlaku, má tlak opačný vplyv na pevnosť, lebo deformuje drevo a nadmerne vytláča lepidlo zo škáry. Kritický tlak je nižší pri dreve s nižšou hustotou; napríklad smrek treba lisovať pri nižšom tlaku ako buk. Optimálny tlak použitý pri lisovaní lepených materiálov sa pohybuje od 0,7 do 1,2 MPa.

« Príliš veľký tlak deformuje drevo a nadmerne vytláča lepidlo zo škáry. »

Pozrite sa na teplomer!

Pri lepení dreva lepidlami s PVAC je podmienkou dodržanie správnych teplôt. Povrchová teplota dreva by nemala byť nižšia ako 16 – 18 °C, teplota prostredia 18 – 22 °C a teplota lepidla 16 – 20 °C. Takto sa plynule odvádza voda (disperzná zložka) z lepidla do dreva a do vzduchu, a tým postupne vznikajú adhézne a kohézne väzby. Teplo skracuje čas lisovania a spoje rýchlejšie dosiahnu požadovanú pevnosť. Pozor si však treba dať pri nesprávne vysušenom dreve. Ak je vlhkosť viac než 15 – 17 %, vplyvom tepla sa drevo suší a dôsledkom je vznik tvarových deformácií a zmeny jeho rozmerov. Takže teplo s mierou – áno. Problém môže nastať, aj keď nanesieme lepidlo na príliš vyhriaty povrch. Z lepidla sa odparí voda tak rýchlo, že molekuly sa nestihnú „chytiť“ dreva. Tzv. otvorená doba lepidla (čas na jeho bezpečné spracovanie a nanesenie) sa síce skráti, ale môže sa stať, že po priložení druhej časti spoja sa už povrch nezmáča lepidlom a spoj bude nedostatočný.

Čas lisovania

Dokedy držať lepený spoj zvierkami či vo zveráku? Skúsenejší majstri vedia, že lisovací čas má trvať, kým lepidlo vytlačené z lepiacej škáry prestane byť mäkké a zakalené a je tvrdé a číre. Opatrnosť treba zvýšiť pri vlhkom dreve – lisujeme ho aj potom, čo je vytlačené lepidlo tvrdé a priehľadné, aby sme vode poskytli dostatok času uniknúť zo spoja. Voda z lepidla totiž preniká pomalšie do vlhkého dreva. Okrem toho, vlhkosť v dreve zrieďuje disperziu na rozhraní lepidlo – drevo, čo môže mať za následok vznik slabých adhéznych a tiež kohéznych väzieb. Preto je lepšie s lepením dreva počkať, kým nedosiahne vlhkosť do 12 %.

Chyby spojov

Rozlepený spoj

Vzniká pri nedostatočnom opracovaní, nedostatočnom lisovacom tlaku, opracovávaní a namáhaní dreveného lepeného výrobku ešte pred vyzretím lepidla, keď lepidlo ešte nedosiahlo pevnosť spoja 10 MPa. Ďalším dôvodom môže byť prekročenie tzv. otvorenej doby lepidla (lepené časti sa k sebe priložili príliš neskoro), lepidlo už bolo „zvädnuté“. Nedodržanie minimálnej filmotvornej teploty lepidla má za následok, že film lepidla je po vyschnutí belavý, kriedový, odlupuje sa. Takýto spoj sa rozpadne a zaschnuté lepidlo sa oddeľuje od povrchu už pri minimálnom mechanickom zásahu. Naopak, použitie príliš vysokých teplôt lisovania môže spôsobiť degradáciu polyméru a tým uvoľnenie spoja.

Nedostatočný spoj

Spoj drží, na jeho porušenie však stačí relatívne malá sila. Môže to byť spôsobené prílišnou pórovitosťou lepeného materiálu, prílišnou tekutosťou lepidla, slabým nánosom lepidla alebo, naopak, širokou škárou, teda hrubým nánosom lepidla. Slabý spoj môže byť spôsobený aj znečistením lepeného povrchu prachom, mastnotami alebo inými nečistotami.

Neestetický vzhľad

V niektorých prípadoch môžeme pozorovať sfarbenie lepeného dreva. Príčinou môže byť chemické zloženie použitého lepidla, styk lepidla s kovovými časťami lisu a znečistenie výrobkov lepidlom. Presakovanie nízkoviskózneho lepidla cez dyhu môže zapríčiniť jej šúverenie.

Vyhnite sa chybám

Vytečené lepidlo

Pri pevnom zlisovaní spoja časť lepidla zo spoja vytečie, čomu sa nemožno vyhnúť. Nenechávajte však veľké množstvo lepidla stvrdnúť v podobe kvapiek a stekancov, lebo neskôr ich budete musieť zbytočne obrusovať. Najľahšie je niekoľko minút po lepení prebytočné lepidlo zotrieť čistou handričkou. Spoj bude potrebné aj tak prebrúsiť, ale zotretím si ušetríte čas aj námahu.

Text Stanislav Botur, Duslo
Foto isifa/Shutterstock, Milan Gigel
Zdroj časopis Urob si sám 7/2018