Úvod do vědy o povrchu materiálů

Při navrhování výrobku se materiály k jejich výrobě vybírají z různých důvodů, včetně výkonnosti, estetiky, hmotnosti nebo jiných hledisek. Konstrukce dílu také obvykle určuje geometrii lepeného spoje. Při výběru lepidla se proto důležitým hlediskem stává pochopení toho, jak chemie lepidla interaguje s povrchy lepených materiálů.

 

"Podklad" i "povrch" se mohou vztahovat k materiálu, který je spojován za účelem vytvoření sestavy, například dřevo nebo železo. Technicky vzato zahrnuje substrát všechny vlastnosti materiálu - objemové vlastnosti, jako je pružnost nebo tlumení vibrací, i povrchové vlastnosti, jako je odolnost proti oděru nebo textura. Většinou jsou pojmy "podklad" a "povrch" v kontextu lepení zaměnitelné a označují konkrétní část, na kterou se skutečně lepí - tedy kde dochází ke kontaktu s lepidlem.

 

Je důležité si uvědomit, že povrch substrátu se může chovat velmi odlišně od jeho vnitřku. Vezměme si natřený kov: "povrch" tvoří barva, která má velmi odlišné vlastnosti, a to jak v mikro-, tak v makroměřítku, než "vnitřek" kovu. Zde jsou tři příklady, kdy se povrch substrátu chová velmi odlišně od základní hmoty:

 

 

Lakované dřevo Surové dřevo je prostě dřevo, ale pokud je dřevo lakované, lepidlo vlastně ulpívá na lakovaném povrchu a nikoliv na dřevě.		Rezavé železo V případě rezavého železa se lepidlo váže částečně na železo a částečně na oxid železa; množství obou závisí na množství rzi a na tom, jak moc byl povrch připraven.		Plastové díly Mnoho plastových dílů se vyrábí vstřikováním, nebo litím do forem. Pro uvolnění hotového dílu z formy se používají speciální separátory, tzv. odformovače. Pokud se odformovač před lepením plastového dílu z jeho povrchu neočistí, musí být lepidlo schopné se s ním spojit.

 

Lepidla vytvářejí spoj, který spojuje dva materiály. Pro správné spojení je důležité, aby se lepidlo mohlo dotýkat povrchu každého materiálu. Tím se liší od jiných procesů, jako je mechanické upevňování, při kterém je povrch proražen, nebo svařování, při kterém jsou materiály spojeny.

Aby se lepidlo dobře dotýkalo povrchu, musí mít vhodné vlastnosti. To zahrnuje jeho chemické složení a viskozitu - ty jsou podrobně popsány v jiných tematických článcích - ale vhodné vlastnosti musí mít i povrch. Tři níže uvedené vlastnosti (povrchová energie, čistota a drsnost) jsou nejdůležitějšími faktory pro vytvoření dostatečně těsného kontaktu:

 

Povrchová energie Materiály s nízkou povrchovou energií se brání toku lepidla a zabraňují tak dostatečně těsnému kontaktu. Materiály s vysokou povrchovou energií podporují tok lepidla a podporují dostatečně těsný kontakt. Lepidlo můžete přizpůsobit povrchové energii podkladu nebo můžete povrchovou energii podkladu upravit základním nátěrem, leptáním nebo jinými metodami.		Čistota povrchu Nečistoty, olej, mastnota nebo prach mohou vytvořit vrstvu, která brání správnému kontaktu lepidla se skutečným povrchem materiálu. Znečištění povrchu lze řešit dvěma způsoby. Povrch lze očistit od všech nečistot nebo lze použít lepidlo, které je vyvinuto tak, aby bylo kompatibilní s určitou úrovní znečištění.		Drsnost povrchu Drsnost může zvětšit celkovou plochu, která je k dispozici pro spojení, a umožnit tak vytvoření pevnějšího spoje. Nadměrná drsnost však může bránit toku lepidla na povrch. Lepidlo lze přizpůsobit drsnosti povrchu úpravou povrchu nebo výběrem vhodnějšího lepidla.

---