Lepenie kovov a plastov

lepenie kovov a plastov

Prednosti lepenia v porovnaní s ostatnými metódami spájania materiálov, ako sú zváranie, spájkovanie, skrutkovanie a nitovanie, spočívajú v možnosti zosilnenia konštrukcie v mieste, kde nitovanie alebo zváranie zapríčiňuje zníženie pevnosti materiálu. Moderné lepidlá, používané na lepenie kovov, sú z hľadiska pevnosti spojov porovnateľné s inými metódami spájania.

Pri lepení kovov treba dodržať určité základné zásady. Najvyššiu pevnosť a životnosť lepeného spoja dosiahneme za podmienky, že kovové substráty:
– sú z hľadiska štruktúry homogénne,
– majú optimálne mechanické a geometrické parametre.

Ak požadované nároky nesplní ani jedno vybraté lepidlo, môžeme použiť lepiaci systém. Pri lepení kovového tvrdého a pružného substrátu je vhodné na strane pružného substrátu použiť pružné lepidlo s vysokým obsahom plnidla a na strane tvrdého substrátu aplikovať tvrdé lepidlo, resp. lepidlo modifikované pružnou zložkou.

Mechanická úprava povrchu kovov
Ak ideme lepiť kov, najskôr z neho odstránime všetky povrchové nerovnosti a nedostatočne priľnavé vrstvy, a to mechanicky, chemicky alebo kombináciou oboch spôsobov. Menšie plochy očistíme brúsnym papierom. Veľké plochy môžeme očistiť pieskom alebo korundovým práškom s použitím dýzy pod tlakom čiže špeciálnym obrusovacím zariadením napojeným na stlačený vzduch. Po dokonalom mechanickom očistení povrchu kovu použijeme na odmastenie organické rozpúšťadlo, napr. trichlóretylén, chloroform alebo saponáty. Po použití saponátov povrch kovu ešte dôkladne opláchneme tečúcou vodou a vysušíme teplým vzduchom. Lepidlo nesmie spôsobovať koróziu kovov a plnidlá v lepidle nesmú vytvárať s kovovým substrátom galvanický článok.

Chemická úprava povrchu kovov – morenie
Chemickú úpravu povrchu kovu nazývame aj morenie a robíme ju po odmastení povrchu organickým rozpúšťadlom. Po skončení chemického morenia povrch kovu dôkladne opláchneme vodou do neutrálnej reakcie a vysušíme ho horúcim vzduchom. Pri týchto operáciách neberieme chemicky upravené povrchy kovov do rúk, pretože mastnota na rukách znečistí lepený povrch kovu.

Železo, oceľ a liatina 
Moríme ich tak, že kov ponoríme na 10 až 15 minút do zmesi 1 hmotnostného dielu kyseliny chlorovodíkovej a 1 hmotnostného dielu destilovanej vody izbovej teploty. Po úprave morením povrch kovu opláchneme vodou, vysušíme pri teplote do 90 °C a hneď lepíme.

Hliník a jeho zliatiny
Na morenie hliníka a jeho zliatin používame úpravu v kyslom alebo zásaditom kúpeli. Chemická úprava v kyslom kúpeli Pripravíme chrómsírovú kyselinu podľa nasledujúcej receptúry: 240 hmotnostných dielov dvojchrómanu sodného, 240 hmotnostných dielov 96 % kyseliny sírovej a 770 hmotnostných dielov destilovanej vody. Kov ponoríme do moriaceho kúpeľa na 20 minút pri teplote 60 °C. Upravený kov potom opláchneme destilovanou vodou do neutrálnej reakcie a sušíme pri teplote 60 °C asi 30 minút.

Lepenie hliníka polyuretánovým lepidlom:

Povrch upravujeme mechanicky – najprv brúsnym papierom č. 100 a potom č. 1000.Na odstránenie vlhkosti použijeme izopropylalkohol.
Primer slúži ako medzivrstva, ktorá spája nízkoenergetický a vysokoenergetický povrch polyuretánu a hliníka. Môžeme použiť polyuretánový lak, ktorý necháme dobre vytvrdnúť.Na obidve časti zlepu nanesieme vrstvu lepidla. Aby sa zachovala jeho optimálna hrúbka (aby sme nevytlačili spomedzi doštičiek potrebné lepidlo), môžeme do spoja vložiť dva kúsky tenkého (0,10 až 0,15 mm) drôtu. Po stvrdnutí sa drôtik stane súčasťou spoja.
Na obidve časti zlepu nanesieme vrstvu lepidla. Aby sa zachovala jeho optimálna hrúbka (aby sme nevytlačili spomedzi doštičiek potrebné lepidlo), môžeme do spoja vložiť dva kúsky tenkého (0,10 až 0,15 mm) drôtu. Po stvrdnutí sa drôtik stane súčasťou spoja.Doštičky priložíme k sebe. Spoj ovinieme fóliou z polyetylénu, aby sa lepidlo izolovalo od fixačných svoriek.
Spoj, ktorý zaťažíme, sa zosieťuje za 12 hodín. Plnú zaťažiteľnosť nadobudne až v priebehu 72 hodín.


Chemická úprava v zásaditom kúpeli

Hliník a jeho zliatiny sa vo vodných roztokoch hydroxidu sodného alebo draselného chemicky rozpúšťajú. Preto je dôležité presné dodržanie času morenia: 1 – 2 minúty. Používame 5 % vodný roztok hydroxidu sodného a morenie realizujeme pri izbovej teplote. Po tomto postupe sa povrch hliníka stáva matný a jemne zrnitý.

Meď a jej zliatiny
Meď, mosadz a bronz treba pred lepením povrchovo upraviť v kúpeli chloridu železitého. Morenie prebieha pri izbovej teplote v priebehu 15 minút. Kúpeľ sa skladá zo 16 hmotnostných percent chloridu železitého, 30 hmotnostných percent kyseliny dusičnej a 200 hmotnostných dielov destilovanej vody. Povrch kovu na záver opláchneme vodou v vysušíme pri izbovej teplote.

Nehrdzavejúca oceľ
Na chemickú úpravu povrchu nehrdzavejúcej ocele pred lepením používame špeciálne moriace kúpele. Dôležité sú tieto dva moriace postupy:

a) nehrdzavejúcu oceľ ponoríme na 2 minúty pri teplote 80 °C do kúpeľa zloženého z kyseliny chlorovodíkovej, kyseliny fosforečnej a kyseliny fluorovodíkovej v hmotnostnom pomere 20 : 2 : 1. Upravený povrch nehrdzavejúcej ocele potom upravíme do neutrálnej reakcie a sušíme pri izbovej teplote.

b) nehrdzavejúcu oceľ ponoríme do moriaceho kúpeľa na 20 minút pri teplote 70 °C so zložením: 175 hmotnostných dielov dvojchrómanu sodného, 175 hmotnostných dielov destilovanej vody a 100 hmotnostných dielov koncentrovanej kyseliny sírovej. Povrch nehrdzavejúcej ocele potom opláchneme vodou a vysušíme.

Lepenie ocele anaeróbnym lepidlom:

Anaeróbnym lepidlom Aldurit môžeme lepiť oceľ bez použitia aktivátora.Lepené časti priložíme k sebe. Fólia slúži ako ochrana pred znečistením.
Na obrúsený a odmastený povrch ocele nanesieme tenkú vrstvu Alduritu.Spoj zabezpečíme proti pohybu vo zveráku.

Použitie lepidiel
Lepidlá sa používajú na spájanie kovov aj v podmienkach, v ktorých pôsobí vlhkosť, voda alebo rôzne chemické reagenty. Pred týmito vplyvmi ochránime povrch kovov bezprostredne po ich úprave. Ak lepíme kov, musíme vziať do úvahy, že lepené spoje dobre odolávajú namáhaniam v šmyku, pomerne málo však odolávajú prudkým nárazom. Dôležité je, aby mal povrch kovového substrátu neutrálnu reakciu a aby sa pred nanesením lepidla nevytvorila na povrchu kovu vrstva zlúčeniny, ktorá znižuje pevnosť lepeného spoja. Pri lepení kovov je tiež dôležité, aby sa lepený spoj vytvoril rýchlo.

Teplota používania lepeného spoja ovplyvňuje jeho životnosť. Obyčajne používame lepidlá s dlhodobou odolnosťou proti pôsobeniu teplôt 80 až 110 °C, pričom pre náročné podmienky použijeme lepidlá s odolnosťou do teploty 180 °C a krátkodobo do 500 °C. V súčasnosti sa na lepenie kovov používajú najmä epoxidové lepidlá. Z ponúkaných na trhu možno uviesť ChS Epoxy typ 372 (staré označenie ChS Epoxy 1200), 531 (ChS Epoxy 110 BG 15), Lepox Univerzal, Lepox Metal, Lepox Tempo, Retenol alebo Eprosin. Okrem dvojzložkového termostabilného adhezíva Termopol je na lepenie kovov navzájom alebo k drevu určené epoxidové kompozitné adhezívum Railpol.

Tip: Všetok nábytok a bytové doplnky na jednom mieste



Menšie povrchy kovov možno úspešne lepiť jednozložkovými kyanoakrylátovými, tzv. sekundovými lepidlami. Vytvrdenie lepidla prebieha pri izbovej teplote bez pôsobenia väčšieho tlaku v priebehu sekúnd až desiatok sekúnd. Reaktívne akrylátové anaeróbne lepidlá sa vytvrdzujú pri normálnej teplote kontaktom so železnými alebo medenými kovovými substrátmi počas 6 až 8 hodín. Demontáž lepených spojov realizujeme zahriatím na teplotu 180 °C alebo karbonizáciou lepidla pri teplote 300 °C.

Na utesnenie (a fixáciu proti otáčaniu v závitoch) závitových spojov až do R 3˝používame jednozložkové akrylátové tixotropné anaeróbne lepidlá, napr. Loctite, omiFIT a pod.

Na lepenie kovov k drevu a k plastom okrem epoxidových a kyanoakrylátových lepidiel možno použiť kontaktné roztokové kaučukové lepidlá (napr. Matadorfix, Chemoprén, Alkaprén). Na povrchy kovov nanášame tenkú vrstvu lepidla Chemoprén 25 s nižšou viskozitou, určeného na lepenie kovov, a necháme v priebehu 15 minút zaschnúť. Pred lepením jeden z oboch nánosov zaschnutého lepidla aktivujeme riedidlom C 6000 a obe lepené plochy kovu ihneď uvedieme do kontaktu a tlakom spojíme.

Lepenie polystyrénu

Štandardný a húževnatý polystyrén (PST) patrí k nepolárnym polymérom. PST je polymérnym materiálom rozpustným v organických rozpúšťadlách s výnimkou etylalkoholu a benzínu. Pred lepením lepené plochy PST zdrsníme brúsnym papierom a odmastíme etylakoholom. PST možno lepiť použitím rozpúšťadiel, ako sú metyletylketón či etylacetát, alebo roztokovými lepidlami pripravenými vo forme 10 až 15 % roztokov PST v metyletylketóne či akrylátovými lepidlami. PST lepíme pri normálnej teplote a po nanesení lepidla adhézny spoj fixujeme miernym tlakom.

Lepenie penového polystyrénu. Na čistú plochu nanesieme Celupol P (disperzné tlakovocitlivé lepidlo)Po predsušení (5 minút pri 22 až 25 °C) časti pritlačíme k sebe.

Lepenie polyvinylchloridu
Polyvinylchlorid (PVC) sa vyrába ako tvrdý PVC (novodur) alebo ako mäkčený PVC (novoplast). PVC patrí medzi najčastejšie používané polyméry s tepelnou odolnosťou do 60 °C. Z Novoduru sa vyrábajú dosky, výlisky a rúrky. Menšie dielce alebo menej namáhané súčiastky možno lepiť použitím cyklohexanónu alebo terahydrofuránu. Pred lepením novodur odmastíme organickým rozpúšťadlom, napr. acetónom alebo benzénom. Na lepenie môžeme použiť roztokové lepidlo L-20 na báze chlórovaného PVC alebo akrylátové lepidlo Solakryl B. Lepidlo obojstranne nanesieme v tenkej vrstve, lepené plochy pritlačíme k sebe a fixujeme počas 8 až 12 hodín pri normálnej teplote. Pri lepení rúrok lepidlo nanesieme iba na zasúvaciu časť rúrky.

Mäkčený PVC (fólie, koženky, tapety) 
Povrch mäkčeného PVC starostlivo odmastíme organickým rozpúšťadlom, jemnú vrstvu lepidla nanesieme na obe lepené plochy a lepený spoj zaťažíme minimálnym tlakom. Mäkčený PVC bez textilu možno lepiť lepidlom L-33 alebo lepidlom Fatracel (najmä hračky) a aj lepidlom D-80. Špeciálnym prípadom lepenia mäkčeného PVC je lepenie podlahovín na betón. Lepidlo nanesieme na betón, ktorý je suchý a hladký. Po úplnom zaschnutí prvého náteru nanesieme druhý náter, ktorý necháme zaschnúť až do lepivosti. Lepidlo súčasne nanesieme aj na podlahovú krytinu. Po predsušení odstránime vzduchové bubliny valcovaním podlahovej krytiny. PVC podlahovú krytinu možno lepiť na pórovitý podklad (ľahčený betón, drevo) aj pomocou disperzného polyvinylacetátového lepidla, napr. Duvilax LS-58.

Lepenie polymetylmetakrylátu
Polymetylmetakrylát (PMMA) sa v praxi pre svoje optické vlastnosti nazýva aj plexisklo, resp. organické sklo. Pred lepením treba povrch PMMA v mieste lepenia obrúsiť jemným brúsnym papierom a odmastiť etylalkoholom. Na lepenie PMMA možno použiť rozpúšťadlá ako chloroform, metylénchlorid, dichlóretylén, metylacetát, zmesi acetónu s chloroformom v pomere 1 : 1 objemových dielov alebo koncentrovanú kyselinu octovú. Lepený výrobok z PMMA ponoríme do vybratého rozpúšťadla a adhézny spoj po vzájomnom priložení naleptaných lepených plôch zafixujeme na 6 hodín miernym tlakom. Na lepenie PMMA možno použiť aj roztokové akrylátové lepidlá, napr. Resolvan PV 30. Pri teplote 20 °C trvá schnutie zlepu asi 14 dní. Lepenie PMMA možno uskutočniť aj roztokovými lepidlami na inej polymérnej báze, napr. roztokmi polyvinylacetátu alebo polyvinylbutyralu v etylalkohole.

Pevnejší spoj pri lepení PMMA navzájom možno dosiahnuť použitím dvojzložkových lepidiel Dentakryl, Durakryl alebo Superakryl.

Polyamidové súčiastky odmastíme chloroformom alebo trichlóretylénom.Lepidlo Pyramid (Fixamid) nanesieme na obidve plochy. Po vyschnutí prvej vrstvy nanesieme ďalšiu a necháme ju predschnúť.
Spoj fixujeme miernym tlakom.

Lepenie polyamidu
Polyamid (PAD) sa vyrába vo forme platní, odliatkov, fólií a vláken. Pre svoju chemickú odolnosť a húževnatosť sa používa na rôzne spotrebné účely. V organických rozpúšťadlách je PAD nerozpustný. Rozpúšťa sa v koncentrovanej kyseline mravčej, vo fenole, v roztoku rezorcínu a v etylalkohole pri zvýšenej teplote.

Pred lepením povrch PAD obrúsime brúsnym papierom, čím odstránime lesklú vrstvu. Lepené plochy odmastíme trichlóretylénom alebo acetónom. Ako lepidlo možno na lepenie PAD použiť 15 % roztok PAD v kyseline mravčej. Nevýhodou tohto spôsobu lepenia je krehkosť spoja a dlhý čas schnutia lepidla. PAD fólie možno lepiť lepidlom Pyramid, resp. Fixamid. Lepidlo nanesieme na obe lepené plochy, necháme zaschnúť a náter dvakrát opakujeme. Po 15 minútach lepené plochy priložíme k sebe na 24 hodín a fixujeme ich tlakom 0,5 až 1 MPa.

Lepenie polykarbonátov
Polykarbonáty (PC) majú vynikajúce mechanické vlastnosti a sú transparentné. Lepené plochy PC obrúsime jemným brúsnym papierom a odmastíme ich etylalkoholom alebo benzínom. Na lepenie PC možno použiť metylénchlorid, chloroform alebo trichlóretylén, ktorý počas niekoľkých minút PC povrch naleptá, resp. 10 až 15 % roztoky PC v uvedených rozpúšťadlách.

Gumu pred lepením umyjeme 2 % roztokom uhličitanu draselného (potaš) v metanole s prísadou malého množstva zmáčadla. Potom povrch gumy zdrsníme brúsnym papierom a odmastíme benzínom alebo etylalkoholom. Gumu možno po odmastení etylalkoholom aj cyklizovať použitím 96 % kyseliny sírovej počas 10 až 30 minút pri normálnej teplote. Povrch gumy, ktorý počas cyklizácie stvrdne, opláchneme pod tečúcou vodou do neutrálnej reakcie. Gumu lepíme roztokovými lepidlami na báze chloroprénu. Lepidlo v tenkej vrstve nanesieme na oba lepené povrchy gumy do takmer úplného zaschnutia nánosu (asi 20 minút), potom lepené diely pritlačíme k sebe pri normálnej teplote a spoj aspoň 3 hodiny fixujeme miernym tlakom.

Gumu môžeme lepiť aj jedno- či dvojzložkovými bezrozpúšťadlovými polyuretánovými lepidlami. Jednozložkové sú vhodné najmä na opravu obuvi.Zmiešame živicu s tvrdidlom (Flexopol) podľa návodu.
Povrch zdrsníme brúsnym papierom so zrnitosťou 100. Potom ho zjemníme brúsnym papierom č. 1000 a odmastíme chloroformom alebo acetónom.Po obojstrannom nanesení tenkej vrstvy lepené plochy pritlačíme k sebe.

Lepenie derivátov celulózy
Nitrát celulózy (celuloid) sa používa napr. na rámy okuliarov, školské pomôcky a pod. Lepíme ním s použitím acetónu alebo etylacetátu po jemnom zdrsnení povrchu brúsnym papierom. Lepené plochy natrieme rozpúšťadlom do vytvorenia lepivého filmu. Potom obe plochy k sebe mierne pritlačíme na 6 hodín. Na lepenie celuloidu možno použiť lepidlo Kanagom alebo aj Resolvan PV 30. Týmito dvoma lepidlami a tiež lepidlom Supercement možno lepiť aj celofán.

Lepenie skla 
Pri lepení dvoch nepriepustných materiálov je vhodné použiť lepidlá, ktoré uvoľňujú pri tvrdnutí minimálne množstvo plynov. Na tento účel sú najlepšie epoxidové lepidlá. Spoj zväčša nemusíme mechanicky upravovať. Menšie plochy odmastíme vatou namočenou v rozpúšťadle. Stvrdnuté spoje sú po zlepení epoxidovými lepidlami (lepox) odolné proti slabým kyselinám, neprepúšťajú vodu a krátkodobo odolávajú teplotám do sto stupňov. Takzvané čisté lepenie dosiahneme, ak spojíme materiál niektorým z radov sekundových lepidiel (chemoprén, patex). Stvrdnú v priebehu niekoľkých sekúnd, majú však jednu nevýhodu. Nie sú odolné proti vode.  Omnoho pomalšie zasychajú lepy na báze silikónu (lukoprén, ceresit), asi tri milimetre za deň, ale na rozdiel od sekundových lepidiel sú odolné proti vode a po zaschnutí nevylučujú toxické látky. Práve preto sú vhodné predovšetkým na lepenie akvárií a terárií, ale aj šálok či naštrbených tanierov z keramických materiálov (pozor, takéto lepenie nie je veľmi estetické) a vecí, s ktorými prichádzame často do kontaktu. Vždy však musíme dávať pozor na výstrahy výrobcov jednotlivých lepiacich látok. Niektoré počas tvrdnutia, ale aj neskôr, môžu vylučovať látky poškodzujúce zdraviu.

Na skle zbrúsime hrany. Môžeme to urobiť brúsnym papierom.Na lepenie môžeme použiť acetátový silikón s pevnosťou 50 kg na cm².
Hrany priložíme k sebe a zabezpečíme ich polohu. Pri lepení je veľmi dôležitá aj pracovná plocha s mäkkým povrchom.

Text: Igor Novák, Vladimír Pollák
Ústav polymérov SAV, Bratislava
Foto: archív vydavateľstva
Zdroj: časopis Urob si sám

Komentáre

  1. Vedel by niekto poradiť, v čom sa dá rozpustiť polyetylén? Polystyrén ide v toluéne, tak niečo na tejto báze, chcem vyrobiť niečo medzi tmelom a farbou, ktorý by sa dal naniesť na kovový drôt podobne ako sú plastom nastriekané pletivá alebo len obyčajné kancelárske spinky. PE som vybral lebo je dostupný vo forme fľašových uzáverov v rôznych farbách… Any ideas? Ďakujem vopred, priatelia…

    1. PE je bezfarebny…a to ze rozpustis uzzaver neznamena ze rozpustis aj tu farbu…ak aj ano…vysledok si ju zrejme nezachova, s tym sa asi musis zmierit. Z dostupnych rozpustadiel mozes pouzit toluen a xylen(su sucastou asi kazdeho riedidla co kupis) ale rozpustnost je extremne nizka a musel by si to zahrievat…nic ine dostupne nieje…

      1. Ďakujem za radu, to som netušil že farbiace pigmenty nezostanú homogénnou súčasťou… Taktiež len fanatik by doma v kuchte zahrieval toluén, to už pripomína Kusturicove filmy… 🙂 Ale napadla mi iná alternatíva, HPS je tvrdený polystyrén, a tiež sa vyrába vo farebných odtieňoch, tam by nemal byť problém s rozpustnosťou… ako je to s farebnosťou? a výslednou pružnosťou takto naneseného „tmelu“?

  2. Vie niekto poradiť ako zlepiť polykarbonát a gumu ? Ide o pogumovaný grip na fotoaparáte, ktorý sa začína odlepovať.Ďakujem.

    1. prilepil som to sekundovym lepidlom asi dvomi rokmi drzi to ako židovska viera 🙂

  3. Zabudli ste spomenut ze na lepenie kovov sa s uspechom pouzíva tekuty kov od Locktite, ktory dosahuje vyssie pevnosti ako epoxidy.

  4. Má niekto skúsenosti s lepením kovu a polykarbonátu? Rekonštruujeme skleník. Ďakujem

  5. Jaroslav says:

    Potadi niekto cim prilepit displej na vstavanej rure na pecenie? Povodne tam je nejaky cierny silikon alebo guma alebo co. Ale zena to nejak prilis stlacila a displej sa odlepil a spadol do vnutra. Zalepil som ho na povodny material (teda pritlacil) ale mam pocit ze sa to stane znova.

Pridaj komentár

Emailová adresa nebude zverejnená, poskytnutá iným osobám ani na ňu nebudeme nič posielať. Je však nutná na prevádzku diskusií. Pozrite si naše podmienky spracovania osobných údajov. Ak sa vám nechce zakaždým zadávať prezývku a email, využite možnosť bezplatnej registrácie.