Faktory ovplyvňujúce pevnosť lepenia

Faktory ovplyvňujúce pevnosť lepenia

1. zdrsnenie povrchu

Keď lepidlá úplne roztierajú povrch materiálu, zdrsnenie povrchu pomáha zlepšiť vlastnosti nanášania lepidiel a zvyšuje hustotu spojených miest medzi lepidlom a materiálom, čím sa zvýši pevnosť spoja. Naopak, ak lepidlo nedokáže správne rozotrieť materiál, zdrsnenie povrchu zníži pevnosť spoja.

2. Povrchová úprava

Príprava povrchu pred lepením je kľúčom k úspešnému lepeniu. Jeho cieľom je dosiahnuť pevné a odolné spoje. Vzhľadom na prítomnosť slabých hraničných vrstiev tvorených oxidovými vrstvami, ako je hrdza, chrómové vrstvy, fosfátovacie vrstvy, separačné prostriedky atď. na spojovacích materiáloch, povrchová úprava lepidla ovplyvní pevnosť spojenia. Napríklad polyetylénové povrchy môžu byť ošetrené oxidáciou horúcou kyselinou chrómovou na zlepšenie pevnosti spojenia.

3. Preniknúť

Po lepení je spoj často ovplyvnený prostredím, malé molekuly ako voda alebo rozpúšťadlá môžu preniknúť do vrstvy lepidla. Napríklad vo vlhkom prostredí alebo pod vodou vstupujú molekuly vody do lepidla; v organických rozpúšťadlách robia molekuly rozpúšťadla to isté. Tieto molekuly najprv spôsobia, že vrstva lepidla zmení svoj tvar a potom sa dostane na rozhranie medzi lepidlom a povrchom. To oslabí väzbu a nakoniec spôsobí zlyhanie. Penetrácia nezačína len od okrajov vrstvy lepidla. Ak je spájaný materiál porézny, malé molekuly sa môžu dostať dovnútra aj cez ich medzery, póry alebo praskliny, potom dosiahnuť rozhranie a znížiť pevnosť spojenia. Táto penetrácia nielenže znižuje fyzikálnu pevnosť spoja, ale môže spôsobiť aj chemické zmeny na rozhraní, ako je hrdza, čo robí spoj úplne zbytočným.

4. Pohyb

Lepené materiály obsahujú zmäkčovadlá, ako je PVC. Keďže sa tieto malé molekuly dobre nemiešajú s molekulami polyméru, ľahko sa pohybujú von z povrchu materiálu alebo spojovacieho rozhrania. Ak migrované malé molekuly zostanú spolu na rozhraní, zabránia tomu, aby sa lepidlo prilepilo na materiál, čím by spojenie zlyhalo.

5. Tlak

Pri lepení stlačte tlak na povrchy. To pomáha lepidlu ľahko vyplniť malé diery na materiáli, dokonca aj hlboké diery a malé rúrky, a znížiť zlé nálepky. V prípade slabých lepidiel sa po stlačení príliš rozplynú a nezostane dostatok lepidla. Pred lisovaním teda počkajte, kým lepidlo získa väčšiu pevnosť pri lepení. To tiež vytlačí vzduch z povrchu materiálu a zníži vzduchové bubliny v oblasti lepenia. Pri hustých alebo pevných lepidlách je pri lepení potrebné lisovanie. V týchto prípadoch ich často musíte poriadne zahriať, aby boli redšie alebo tekuté. Napríklad vytvorenie izolačnej lisovacej vrstvy sa vykonáva za tepla a tlaku. Aby ste dosiahli pevné spojenie, použite rôzny tlak pre rôzne lepidlá. A normálne používajte vysoký tlak pre pevné alebo hrubé lepidlá a nízky tlak pre tenké lepidlá.

6. Hrúbka vrstvy lepidla

V hrubších vrstvách lepidla sa ľahko vytvárajú vzduchové bubliny, kazy a skoré praskliny, preto by ste mali urobiť vrstvu lepidla čo najtenšiu, aby ste získali pevnejšie spojenie. Taktiež, keď sa hrubé vrstvy lepidla zahrejú, ich expanzia vytvára väčšie tepelné namáhanie v oblasti spoja, čím sa spoj ľahšie zlomí. Namáhania skutočných kĺbov sú zložité, vrátane šmykového napätia, odlupovacieho napätia a opakovaného namáhania. Po prvé, šmykové napätie: keď je aplikovaná mimostredová ťažná sila, napätie sa hromadí na koncoch väzby. Okrem šmykovej sily existuje aj ťažná sila pozdĺž spoja a trhacia sila cez spoj. Keď je spoj namáhaný šmykom, čím je lepený materiál hrubší, tým je spoj pevnejší. Po druhé, odlupovanie: k tomu dochádza, keď je lepený materiál mäkký. Na spoj pôsobí ťažná aj šmyková sila a všetka sila sa sústreďuje na povrch lepidlo-materiál, takže spoj veľmi ľahko praskne. Pretože namáhanie odlupovaním je veľmi škodlivé, mali by ste sa pri navrhovaní vyhýbať dizajnom spojov, ktoré ho vytvárajú. Po tretie, opakované namáhanie: lepidlo v spoji sa pomaly opotrebováva opakovaným namáhaním a láme sa pri oveľa nižších úrovniach ako bežné statické namáhanie. Tvrdé a pružné lepidlá, podobne ako niektoré gumené, dobre zvládajú opakované namáhanie.

7. Vnútorný stres
   Po prvé, napätie pri zmrašťovaní: Keď lepidlo vytvrdzuje, zmenšuje svoj objem v dôsledku vyparovania, ochladzovania a chemických reakcií, čo spôsobuje napätie pri zmrašťovaní. Keď je sila zmršťovania väčšia ako sila adhézie, zdanlivá pevnosť spoja výrazne klesne. Tiež nerovnomerné rozloženie napätia okolo okrajov spoja alebo medzier v lepidle spôsobuje koncentráciu napätia, čo zvyšuje možnosť tvorby trhlín. Kryštalické lepidlá sa pri vytvrdzovaní viac zmršťujú v dôsledku kryštalizácie, čo tiež vytvára vnútorné napätie v spoji. Ak pridáte určité množstvo gumových materiálov, ktoré môžu kryštalizovať alebo zmeniť veľkosť kryštálov, môžete znížiť vnútorné napätie. Najlepším príkladom je pridanie tužidiel do termosetových živičných lepidiel. Napríklad v prípade fenolových-acetálových lepidiel, keď je obsah acetálu nižší ako 40 %, spoj má len poruchu rozhrania; keď je nad 40 %, dochádza k porušeniu súdržnosti a pevnosť spoja sa výrazne zvyšuje. Po druhé, tepelné namáhanie: Keď roztavená živica ochladzuje a vytvrdzuje pri vysokých teplotách, zmršťuje sa v objeme. Väzba ju drží na mieste, čo vytvára vnútorné napätie na rozhraní. Ak sa molekulové reťazce môžu navzájom posúvať, vnútorné napätie zmizne. Hlavnými faktormi, ktoré ovplyvňujú tepelné namáhanie, sú koeficient tepelnej rozťažnosti, teplota v miestnosti, teplotný rozdiel a rozdiel v tuhosti. Aby ste znížili tepelné namáhanie spôsobené rôznymi koeficientmi tepelnej rozťažnosti, mali by ste koeficient tepelnej rozťažnosti lepidla prispôsobiť koeficientu tepelnej rozťažnosti lepeného materiálu. Pridávanie plnív je dobrý spôsob – môžete pridať prášok z rovnakého materiálu alebo vlákna a prášok z iných materiálov.