Lepení plastů

 

 

Plasty se těší trvale rostoucí oblibě ve stá­le širší oblasti použití. Důvod úspěchu v po­užívání technických plastů spočívá v jejich nesporných výhodách oproti jiným druhům materiálů. Plasty se vyznačují především ma­lou hustotou, která umožňuje snížení hmot­nosti u finálních výrobků. Tato skutečnost má stále větší význam např. při konstrukci leh­kých letadel nebo v automobilovém průmys­lu. Aby bylo možné vyhovět vysokým náro­kům kladeným na vlastnosti plastů zvláště v těchto oblastech, je mnoho plastů vyrábě­no jako kompozity – vyztužené plasty. U této metody jsou výztužné materiály (především skleněná nebo uhlíková vlákna) vkládány do formy společně se syntetickými pryskyřice­mi. Tyto kompozity mají podobnou pevnost jako kovy, ale jsou výrazně lehčí. Z plastů vyztužených vlákny jsou např. vyráběny ně­které části karoserií silničních vozidel. Navíc jsou plasty dobrými elektrickými a tepelnými izolanty. Některé technické plasty se kromě toho vyznačují velmi dobrou odolností vůči nejrůznějším médiím. Díky tomu nejsou vů­bec nebo jen velmi málo narušovány zása­ditými látkami a kyselinami. Tyto robustní plasty lze najít např. v automobilech, kde se používají pro sací potrubí, benzinová vedení a čerpadla, tlumiče výfuku, jakož i díly pro motorový prostor.

 

Plasty jsou v současné době rovněž ne­postradatelné v elektronickém a elektrotech­nickém průmyslu. Ať jde o jednoduché ka­bely nebo počítače – podstatné části mno­ha přístrojů jsou vyrobeny z plastu. V těchto oblastech je široký prostor pro využití vel­kého aplikačního potenciálu této skupiny materiálů podle požadavků zákazníka přede­vším s ohledem na optiku, strukturu povrchu a spolehlivost.

Rychlý vývoj v oblasti plastů je spojen s rostoucí rozmanitostí druhů plastů, což zvy­šuje rovněž požadavky na techniku spojo­vání. Z tohoto důvodu tak již nelze mnoho standardních lepených spojů realizovat buď vůbec, nebo jen velmi nákladně komplex­ní metodou svařování plastů. Díky tomu tak technika lepení jako moderní metoda spojo­vání nabývá stále více na významu.

 

Pro vytvoření optimálního spojení lepicí technikou je třeba brát v úvahu různé fakto­ry. Prvním faktorem je správný výběr plas­tu, jehož vlastnosti mají zásadní vliv na le­pitelnost, popř. technologii zpracování. Ně­které technické plasty, jako je např. skupina polyolefinů, lze často lepit pouze po vhodné předúpravě. Různé plasty mají přísady separačních a kluzných prostředků, popř. mazadel pro snad­nější vyjímání z formy. Tyto přísady však mají negativní vliv na adheziv­ní síly a vedou ve většině případů ke snížení pevnosti spoje. Na spolehli­vost spojení materiálů má také ne­zanedbatelný vliv technologie výro­by plastových dílů. Jde např. o volbu výrobní metody (lití, tažení, lisování, vstřikování) nebo nastavení výrob­ních parametrů u zvolené metody. Tyto efekty lze velmi dobře pozoro­vat na metodě vstřikování.

V aplikačně-technické laborato­ři DELO Industrie Klebstoffe byly uskutečněny testy na zkušebních vzorcích PPO (Polyphenylenoxide, polyfenyloxid), jež byly pod tlakem lity (vstřikovány) do forem s růz­ným nastavením parametrů (licí rychlost, teplota formy apod.). Při­tom bylo zjištěno, že zvýšení licí rychlosti vede většinou ke zhorše­ní přilnavosti lepidla, a to nezávis­le na zvoleném výrobku či výrobko­vé skupině. Právě tento efekt bývá často klíčem k vyřešení mnoha pro­blémů na straně zákazníků, kteří se již mnoho let zabývají lepením komponent, a přesto u nich vznikly neočekávaně technologické potíže. Jedním z důvodů mohou být právě změny ve výrobním postupu doda­vatele plastů. Zvýšení licí rychlosti z 10 na 100 mm·s^–1 u testovaného vzorku PPO (obr. 1) vedlo u zkou­maného lepidla DELO-MONOPOX AD066 k poloviční statické smyko­vé pevnosti.

 

Další ovlivňující faktor u tlako­vého lití představuje teplota formy. Je-li při teplotě formy 55 °C a licí rychlosti 10 mm·s^–1 dosaženo sta­tické smykové pevnosti asi 35 MPa, pak zvýšením teploty formy na 105 °C vzros­te tato pevnost přibližně o 5 MPa.

 

Z těchto výzkumů získává společnost DELO cenné zkušenosti pro technickou pod­poru zákazníka. Již v procesu vývoje výrob­ku zákazníka je třeba velice přesně respek­tovat vlastnosti a parametry zpracování po­užitých plastů.

 

Po zvládnutí správné volby plastů existu­jí další možnosti, jak optimalizovat přilna­vost lepidel – např. pomocí různých metod předúpravy povrchu. Tyto metody jsou běžně používány pro zvýšení polarity a povrchové­ho napětí plastu. K nejúčinnějším a nejvíce rozšířeným metodám povrchové předúpravy patří kromě použití nízkotlakého nebo atmo­sférického plazmatu předúprava plamenem a korónou. Výsledky rozsáhlé řady testů na toto téma jsou shrnuty v brožuře společnos­ti DELO s názvem Lepení plastů (lze si ji vyžádat na e-mailu: marcom@DELO.de). V určitých oblastech použití mohou být smysluplnou alternativou také podkladový nátěr (podklad) a adhezní mediátor, díky nimž lze docílit větší pevnosti a lepší odol­nosti proti stárnutí. V technických labora­tořích DELO byl zkoumán vliv podkladu a adhezního mediátoru na statickou smy­kovou pevnost u různých plastů. Pozornost byla přitom zaměřena na skupinu plastů LCP (Liquid Crystalline Polymer, polymer z teku­tých krystalů). Tyto „samovýztužné“ plasty mají mechanické vlastnosti, kterých lze ji­nak docílit pouze u polymerních materiálů vyztužených vlákny, avšak při lepší zpraco­vatelnosti. Mezi další výhody této kategorie plastů patří velká rozměrová stálost, široký teplotní rozsah použitelnosti a dobrá odol­nost vůči chemikáliím.

 

Do testů v rámci tohoto výzkumu bylo vedle teplem tvrditelné epoxidové pryskyři­ce DELO-MONOPOX 6093 zahrnuto také dvousložkové polyuretanové lepidlo DELO-PUR 9694. Kromě plastů LCP byly zkou­mány další dva technické plasty, a to ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene, akrylonit­ril-butadien-styren) a PA (Polyamide, poly­amid), které nacházejí uplatnění především v průmyslových aplikacích.

 

Při použití podkladových nátěrů, speciál­ně pak základního organického činidla pro přípravu lepených povrchů DELO-SACO SIL E, lze v mnoha případech docílit zvýše­ní statické smykové pevnosti. Zvláště u le­pidel DELO-PUR 9694 a DELO-MONO­POX 6093 je možné ve spojení s podklado­vým nátěrem DELO-SACO SIL E dosáhnout u všech tří zkoumaných plastů výrazného zvýšení pevnosti, jakož i zlepšení odolnosti proti stárnutí a dlouhodobé stability chování.

Lepitelnost plastů – a tím i ovlivnění celkové kvality provedení spoje – závisí na mnoha fak­torech. Zdánlivě nevýznamná rozhodnutí v po­čáteční fázi projektu mohou mít v dalších pro­cesních krocích dalekosáhlé důsledky. Z toho­to důvodu je prioritní snahou společnosti DELO poskytovat podporu zákazníkům v podobě tech­nického poradenství již od samého počátku spo­lupráce, což umožňuje zákazníkům dosáhnout stanovených cílů v co nejkratším čase.

 

Společnost DELO se již mnoho let in­tenzivně zabývá lepením plastů a vypraco­vala a zdokumentovala velké množství tes­tů, výzkumů a analýz. Technické plasty jsou v současné době v popředí zájmu a nacháze­jí uplatnění zejména v elektronice a v auto­mobilovém průmyslu.

 

Lepidla DELO jsou používána např. pro utěsnění nebo zalévání senzorů či elektro­nických krytů za účelem ochrany před médii, k upevňování komponent a lepení prvků, kte­ré jsou zčásti vystaveny extrémním vlivům, jako např. vysokým teplotám, agresivnímu prostředí nebo vlhkosti.

 

Obr. 1. Vliv parametrů lití vstřikem na pevnost lepeného spoje s DELO-MONOPOX AD066

Obr. 2. Vliv různých podkladových nátěrů na pevnost spoje při použití jednosložkového teplem tvrditelného lepidla z epoxidové pryskyřice DELO-MONOPOX 6093