Lepené spoje Tomasz Nogol Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Tomasz Nogol. Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze.

Lepení Spojování strojních součástí lepením se používá především tehdy, pokud nelze použít klasické druhy spojení. Využívá se jej především při spojování různorodých materiálů, např. kov, sklo, pryž nebo plastické hmoty. Výhodou lepení je, že se u něj nezeslabují nosné průřezy ani nevzniká tepelné pnutí ve spojovacích součástech. Další výhodou je příprava k lepení. Odpadá vrtání, které je zapotřebí zejména u nýtování nebo u šroubových spojů. Není třeba ani spojovacích součástí, jako jsou šrouby, nýty apod. Zátěžovou sílu přenáší tenká vrstva lepidla (zpravidla 0,05 až 0,15 mm) mezi povrchy spojovaných součástí.

Důležitým činitelem při lepení je koheze (soudržnost). Kohezí se rozumí vnitřní pevnost lepidla. Je to souhrn všech přitažlivých sil, které brání oddálení jednotlivých molekul lepidla od sebe. Přilnutí lepidla ke spojovacím součástem je způsobeno adhezí (přilnavostí). Rozlišujeme adhezi: mechanickou specifickou Ideálním předpokladem pro dobré spojení je rovnováha mezi adhezí a kohezí.

Adheze: mechanická specifická K mechanické adhezi dochází například při lepení dřeva. Tekuté lepidlo proniká do pórů a drsnosti na povrchu. Po ztuhnutí si lepidlo vytvoří mechanické můstky, jimiž na povrchu zakotví a spojí obě slepené součásti. K specifické adhezi dochází při lepení kovů. Je způsobena mezimolekulárním napětím na rozhraní mezi lepidlem a kovem. Hlavní podmínkou pro přilnutí lepidla na kov je skutečný přímý styk povrchu kovu s lepidlem. Důležité je, aby lepidlo stykovou plochu dobře smáčelo, tudíž aby plocha byla čistá a odmaštěná.

Úprava povrchu před lepením Lepené plochy se upravují nejdříve mechanicky a pak chemicky. Mechanickou úpravou se získává vhodná drsnost povrchu lepených ploch. Leštěné plochy a plochy příliš drsné se pro lepení nehodí. Chemickou úpravou povrchu se odstraňují látky, které brání dobré smáčivosti povrchu lepidlem. Povrch se odmašťuje organickými rozpouštědly, čistí se alkalickými prostředky nebo se odmašťuje pastami a kyselinami. Při manipulaci s těmito látkami je třeba dbát přísných bezpečnostních zásad týkajících se dopadu na životní prostředí.

Namáhání lepeného spoje Lepený spoj může být namáhán: tahem smykem loupáním F F Namáhání tahem F F F Namáhání smykem Namáhání loupáním

ČSN EN 1465 ČSN EN ISO 9664 Zkoušky lepených spojů: Stanovení pevnosti ve smyku při tahovém namáhání přeplátovaných lepených sestav Tato evropská norma specifikuje metodu stanovení pevnosti ve smyku při tahovém namáhání přeplátovaných lepených sestav, zkouška se provádí na standardních zkušebních tělesech za předepsaných podmínek přípravy a zkoušení. Tento zkušební postup není použitelný pro výpočty nutné k navrhování lepených spojů v konstrukčních spojeních. ČSN EN ISO 9664 Lepidla − Zkušební metody na únavu konsrukčních lepidel zatěžovaných ve smyku tahem Tato norma předepisuje metodu stanovení meze únavy lepidel ve smyku při tahovém namáhání na standardních zkušebních tělesech za předepsaných podmínek. Jiné normy věnující se této problematice: ČSN EN ISO 9665, ČSN EN 12704, ČSN EN 12706, ČSN EN 2667-6 a jiné.

Rozdělení lepidel podle mechanizmu vytvrzování: Lepidla vytvrzená anaerobní reakcí Anaerobní lepidla jsou jednosložkové látky, které se vytvrzují při pokojové teplotě, zabrání-li se jim ve styku s kyslíkem. Lepidla vytvrzovaná ultrafialovým zářením Doba vytvrzování těchto lepidel závisí na intenzitě a na vlnové délce ultrafialového světla. Lepidla vytvrzovaná aniontovou reakcí (kyanoakryláty) Jednosložková kyanoakrylátová lepidla polymerují ve styku s lehce alkalickými povrchy. Okolní vlhkost ve vzduchu a na lepených površích je obecně postačující pro vytvrzení během několika sekund.  Lepidla vytvrzovaná aktivátory (modifikované akryly) Tato lepidla se vytvrzují při pokojové teplotě, vždy použitím aktivátorů (dvousložková lepidla). 

Lepidla vytvrzovaná okolní vlhkostí Tato lepidla/těsniva polymerují (ve většině případů) díky kondenzační reakci, která zahrnuje reakci s okolní vlhkostí. Do této kategorie spadají obecně dva chemické typy: silikony polyuretany Lepidla vytvrzovaná teplem Lepidla vytvrzovaná teplem jsou obvykle lepidla jednosložková. Typickým příkladem jsou teplem vytvrzované epoxidy. Teplota pro vytvrzení je závislá na typu. Obvyklá minimální teplota vytvrzování je 100 stupňů Celsia. Doba vytvrzování souvisí s teplotou − čím vyšší je teplota vytvrzování, tím kratší je doba.  Podrobněji se problematikou vytvrzování lepidel zabývají např. stránky Loctite. [online]. [cit. 2011-01-20]. Dostupný na WWW: <http://loctite.fast.de/wwdh/cz/book/i024ch02.htm>

Rozdělení lepidel podle chemického složení: Lepidla na bázi vinylických polymerů Lepení dřeva, plastů a textilu, lepení kovů. Lepidla polyuretanová Jsou jedovatá a nestálá pro uskladnění. Lepidla na bázi fenolformaldehydových pryskyřic modifikovaných vinylickými polymery Lepení kovů. Lepidla na bázi epoxidových pryskyřic Lepení kovů a nekovových materiálů na kovy. Lepidla na bázi syntetických kaučuků Velká houževnatost, odolnost proti loupání. Lepidla na kovy pro vysoké teploty na bázi furylalkoholových pryskyřic a fenolformaldehydových a epoxidových pryskyřic s různými plnidly (např. hliníkový a zinkový prach) Pro teploty až 450 stupňů Celsia.

Test: Kde používáme lepené spoje? Zdůvodněte výhodu lepení oproti jiným druhům spojení. Vysvětlete pojem koheze. Co způsobuje adheze a jak ji dělíme? Jaký je u lepeného spoje nejvhodnější vztah mezi adhezí a kohezí? Popište mechanickou úpravu materiálu před lepením. Vyjmenujte druhy namáhání lepeného spoje. Vyjmenujte statické zkoušky lepeného spoje. Lepidla na jaké bázi se používají pro teploty až 450 stupňů Celsia? Pro jaký druh materiálu se používají lepidla na bázi vinylických polymerů?

Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Tomasz Nogol. Fotografie a obrázky: archiv autora. ČERNOCH, S. Strojně technická příručka. Svazek 1. Kapitola 6.1.9, s. 672–679. 13. vyd. Praha : SNTL – Nakladatelství technické literatury, 1977. Snímek č. 8, 09 (Rozdělení lepidel podle mechanizmu vytvrzování) Loctite. [online]. [cit. 2011-01-20]. Dostupný na WWW: <http://loctite.fast.de/wwdh/cz/book/i024ch02.htm> Snímek č. 7 (Normy citované v prezentaci): ČSN online. [online]. [cit. 2011-01-20]. Dostupný na WWW: <http://csnonline.unmz.cz/> Zdroje: