Technologie výroby lepidla na dřevovláknité desky (sololit) a jejich aplikace

Dřevovláknitá deska (sololit, MDF, HDF) je aglomerovaný materiál vyrobený slepením a slisováním dřevních vláken. Tyto desky hrají nezastupitelnou roli v dekoraci a nábytkářství, zejména tam, kde jsou vyžadovány složité tvary. Pro zajištění pevnosti a odolnosti těchto materiálů je klíčová správná volba a aplikace lepidla. Všechny kompozitní materiály na bázi dřeva, včetně MDF či HDF, musí u nábytku splňovat emisní třídu E1, kde je podíl emisí formaldehydu limitován.

Typy lepidel pro dřevovláknité desky

Pro lepení dřevovláknitých desek s jinými materiály se obvykle používají různé sloučeniny:

• PVA (polyvinylacetát): Vhodné pro dřevovláknité desky, překližky, OSB a dřevotřískové desky. Proniká do malé hloubky, což eliminuje bobtnání desky.
• Tekuté hřebíky („Liquid Nails“): Pro méně zkušené řemeslníky je pro instalaci MDF panelů na stěnu vhodnější složení „Liquid Nails“. Použití lepidla je velmi snadné a je ideální pro lepení sololitu na zeď, i když není dokonale rovná.
• Močovinoformaldehydové lepidlo (UF): Tradiční lepidlo na dřevovláknité desky, avšak s vysokým obsahem formaldehydu (až 120 kg na metr krychlový).
• MDI (Methylen difenyl diisokyanát): Novější alternativa močovinoformaldehydových lepidel, která umožňuje výrobu dřevovláknitých desek bez formaldehydu. Tyto desky mají dobrou ochranu životního prostředí, ale mohou mít problémy s tvrdostí, řezáním a obložením, které lze zmírnit specifickými prostředky. Pokud existují zvláštní požadavky na ochranu životního prostředí, měli bychom zvolit dřevovláknitou desku vyrobenou lepidlem MDI, aby byla zajištěna nulová emise formaldehydu.

Pro lepení linolea na dřevovláknité desky se doporučuje použít univerzální lepidlo Homakoll 164 Prof se zvýšenou lepivostí a dlouhou otevřenou dobou zpracovatelnosti. Dřevovláknité desky na beton je nejlepší lepit tmelem. V tomto případě je důležité nejprve zasypat základnu zeminou a poté ji vysušit. Pokud na potěru nebyl základní nátěr, je lepší jej aplikovat, než začnete pokládat sololit.

Technologie výroby dřevovláknitých desek a přidávání lepidel

Výroba dřevovláknitých desek zahrnuje několik klíčových fází:

1. Skladování suroviny a výroba štěpek: Dřevo je nejprve vyrobeno na dřevěné štěpky, poté roztříděno, promyto vodou.
2. Rozvlákňování štěpek: Štěpky jsou digerovány a poté odeslány do tepelného mlýna, kde jsou vlákna rozemleta. Tepelný mlýn je nejsložitější a nejkritičtější zařízení na výrobní lince dřevovláknitých desek.
3. Úprava vlákna: Probíhá buď ředěním (mokrá cesta), nebo sušením (suchá cesta).
4. Nanášení lepidla: Lepidlo je posíláno do skupiny trubek lepidla mezi horkou mlýnem a sušičkou pomocí čerpadla lepidla. Pomocí vysokotlaké páry v horkém mlýnu jsou vlákna rychle vypuzována v rozptýleném suspenzním stavu. Dimenzovací tryska rozprašuje zamlžené lepidlo při tlaku o 0.1~0.2 MPa vyšším, než je tlak páry v potrubí, takže lepidlo a vlákna mohou být zcela a rovnoměrně smíseny.
5. Sušení: Smíšené materiály vstupují do sušícího potrubí z odfukovací trubky. Celková doba sušení je 5~10 sekund, proto se nazývá "flash" potrubní sušička.
6. Formátování a lisování: Vláknitý koberec se formátuje a poté se desky lisují.
7. Klimatizace, třídění a skladování: Desky procházejí klimatizací, tříděním a skladováním.
8. Dokončení: Zahrnuje přesné formátování, broušení ploch a expedici.

Podstata procesu lepení a pevnost lepených spojů

Lepení je proces spojování materiálů (adherendů) prostřednictvím lepidel (adhesiv). Schopnost lepidla vytvořit pevné a trvalé spojení závisí na adhezi k povrchům lepených materiálů a na kohezi samotného lepidla.

Čtěte také: Využití dřevotřískové desky Sololit

• Adheze: Mechanické adhezní síly (uchycení lepidla v nerovnostech a pórech) a specifické adhezní síly (chemické a fyzikální).
• Koheze: Stav, kdy jsou částice jednoduché látky drženy pohromadě valenčními a mezimolekulárními silami.

Z hlediska vnitřní struktury lze každý konstrukčně pevný lepený spoj považovat za komplex tří hlavních vrstev (adherend, adhezní zóna, kohezní zóna) a dvou mikrovrstev (přechodové adhezní a kohezní zóny).

Pevnost lepených spojů je ovlivněna mechanickými vlastnostmi slepu a nerovnoměrným napěťovo-deformačním stavem. Lom spoje začíná v zóně, kde napětí dosahují kritické hodnoty. Lepené spoje dosahují vysokých pevností ve smyku, tahu (tlaku) a dynamickém namáhání. Doporučuje se volit tenké vrstvy lepidla (0,05 - 0,4 mm), které vykazují kvalitnější pevnostní vlastnosti.

Výpočet pevnosti

Standardní vzorec pro stanovení smykové pevnosti v tahu:

Τb = Fmax / A (Mpa)

Kde:

Čtěte také: Kvalitní dřevotříska

• A = b.l
• b = šířka přeplátovaného spoje
• l = délka přeplátovaného spoje

Pevnost v odlupování je dána vztahem:

δwa = FA / b (N.mm-1) (počáteční/absolutní pevnost)

δws = FS / b (N.mm-1) (střední pevnost)

Kde FA je maximální síla, FS je průměrná síla, b je šířka lepeného spoje.

Technologie lepení

Klíčové podmínky pro kvalitní lepení zahrnují:

Čtěte také: Návod, jak ohýbat sololit doma

• Správná volba lepeného materiálu a lepidla (dle chemické povahy, polarity, mechanických a povrchových vlastností).
• Správný návrh konstrukce spoje.
• Vhodná povrchová úprava materiálů.
• Dodržování předepsaného postupu při lepení.
• Vytvoření fyzikálně-chemických a jiných podmínek pro vznik pevných vazeb.

Příprava materiálů na lepení

Příprava zahrnuje dělení, obrábění, čištění a odmaštění a slícování lepených dílců. Cílem je dosáhnout maximální adheze a zabránit podoxidování lepidla.

• Čištění a odmašťování: Používají se alkalické odmašťování, tamponování rozpouštědly (aceton, MEK, technický líh, toluen, éter, perchlóretylén) a odmašťování v parách rozpouštědla. Nedoporučuje se používat laková rozpouštědla a benzin.
• Moření materiálů: V různých kyselinách často vede k vyšší pevnosti spojů než mechanická úprava povrchu.
• Drsnost povrchu: Je důležitá pro kvalitu lepených spojů.

Konstrukce lepených spojů

Lepenou konstrukci je třeba rozdělit na co nejméně složité a vhodné části. Je nutné se vyhnout dvojitému lepení a lepení dílců vystavených odlupujícím silám. Nedoporučuje se lepit dílce s velkým a složitým zakřivením.

• Mechanické namáhání musí být rozděleno rovnoměrně.
• Spoj musí být namáhán v tahu a smyku a minimálně v odlupování.
• Plocha spoje musí být dostatečně velká a napětí rovnoměrně rozložené.
• Lepené materiály by měly mít stejné nebo podobné koeficienty roztažnosti.
• Nejběžnější jsou jednoduše přeplátované spoje. Lepších výsledků se dosahuje u tenčích adherendů.

Rozdělení lepidel

Podle principu tuhnutí ve spoji

1. Fyzikálně tuhnoucí lepidla (tuhnoucí vsáknutím a odpařením rozpouštědel):
   • Rozpouštědlová lepidla disperzní
   • Rozpouštědlová lepidla roztoková
   • Tavná lepidla
   • Lepidla stále lepivá
2. Reaktivní lepidla:
   • Tuhnoucí vlivem vlhkosti prostředí
   • Tuhnoucí kontaktem s kovy bez přístupu vzduchu (anaerobní lepidla)
   • Tuhnoucí po přidání tvrdidel
   • Tuhnoucí zvýšenou teplotou
   • Tuhnoucí UV zářením nebo světlem

Dle chemické báze

1. Lepidla na přírodní bázi:
   • Anorganického a minerálního původu (např. vodní sklo, asfaltová lepidla, fosfátová lepidla, silikátová lepidla, metalická lepidla, keramická lepidla).
   • Organického původu (např. glutinová lepidla, kaseinová lepidla, albuminová lepidla, škrobová lepidla, dextrinová lepidla).
2. Lepidla na syntetické bázi:
   • Epoxidová lepidla
   • Polyuretanová lepidla
   • Akrylátová lepidla
   • Silikony

Speciální typy lepidel a jejich vlastnosti

Plněná lepidla

Mnoha funkcí lepidel lze dosáhnout pouze přidáním plniv. Mezi nejdůležitější patří elektricky a tepelně vodivá lepidla.

Elektricky vodivá lepidla

Pro dosažení elektrické vodivosti se do lepidla přidávají plniva, nejčastěji stříbrné (Ag) částice. Lze použít i měď (Cu), zlato (Au), nikl (Ni) atd. Specifický elektrický odpor se obvykle měří na čtyřbodových sondách. Stříbrem plněné epoxidy vykazují objem odporů v rozmezí 10^-3 až 10^-5 Ω × cm.

Důležité upozornění: U lepených spojů s tloušťkou menší než cca 100 μm již specifický elektrický odpor není materiálovou konstantou a závisí na tloušťce spoje. Čím tenčí je spoj, tím vyšší (horší) je odpor. Proto je nutné elektrický odpor přímo změřit na reálném spoji a stanovit specifický elektrický objemový odpor zpětným výpočtem. K celkovému elektrickému odporu spoje výrazně přispívají i kontaktní odpory mezi substrátem/lepidlem a lepidlem/čipem.

Nejnižšího elektrického odporu lze dosáhnout u drahých kovů, jako je zlato, stříbro, platina, palladium. Nízké kontaktní odpory lze dosáhnout i u některých bezolovnatých pájek, jako je cínová pájka, nikl a měď. Měď má však tendenci k oxidaci, proto se často používá vrstva niklu/zlata na mědi. Vysokého, ale nestabilního elektrického kontaktního odporu lze dosáhnout u méně drahých kovů, jako je hliník, mosaz, olovo, olovnatá pájka, které obecně nejsou vhodné pro spojení s elektricky vodivými lepidly.

Tepelně vodivá lepidla

V podstatě všechna elektricky vodivá lepidla jsou dobrými tepelnými vodiči. Tepelně vodivá, ale elektricky izolující lepidla se plní např. hliníkem (Al), oxidem hlinitým (Al₂O₃) nebo nitridem boru (BN). Nejčastěji se používá Al₂O₃.

Stejná pravidla jako u elektricky vodivých lepidel platí pro rozlišování mezi měrnou tepelnou vodivostí a tepelnou vodivostí skutečného spoje. Specifická tepelná vodivost je funkcí tloušťky spoje (pod cca 100 μm tloušťky spoje). V aplikacích s vysokým výkonem, kde je třeba rozptýlit velké množství tepelné energie, je často nutné využití limitů lepidla a použití vhodného zpracování.

Optické epoxidy

Obvykle vykazují index lomu přibližně o hodnotě n = 1,5, což poskytuje dobrou indexovou kombinaci při lepení skla nebo optických vláken.

Smršťování lepidel

Většina lepidel se smršťuje díky vytvrzení. Epoxidy bývají většinou bez obsahu rozpouštědel, takže smrštění je poměrně nízké (1-2 % objemu). Pro elektricky vodivá lepidla je malé smrštění předpokladem pro vytvoření vodivosti, neboť posune částice stříbra blíže k sobě.

Aplikační a dávkovací metody lepidel

Sítotisk a šablonový tisk

Lepidlo se protlačuje polyesterovým nebo kovovým sítem pomocí stěrky. Velikost ok se pohybuje v rozmezí 180 až 325 ok. Spodní strana síťky je potažena šablonou s otvory, aby lepidlo mohlo selektivně protékat. Sítotisk je ideální pro masovou produkci a je tolerantní ke zvýšení viskozity lepidla. V šablonovém tisku lze dosáhnout linek v šířce méně než 100 μm.

Razítkování (stamping)

Lepidlo je natřeno v tenké vrstvě v pohárku. Kovové razítko s plochou o 20 % menší než lepené plochy se ponoří do lepidla a poté se otiskne na podklad. Tato metoda je velmi přesná a vhodná pro hromadnou výrobu, navíc podklad nemusí být nutně plochý. Je důležité, aby se lepidlo netahalo jako nitky. Na rozdíl od sítotisku je razítkování citlivější na zvýšení viskozity.

Časově-tlakové zásobníky

Používají nastavitelný tlak vzduchu po určitou dobu na kazetě s lepidlem. Jsou levné, přesné a široce používané v průmyslu. Lepidlo se dodává v kazetách. Kvůli zvyšování viskozity lepidla v průběhu času se může množství dávkovaného materiálu snižovat, ale tlak a čas lze upravovat ručně nebo automaticky.

Objemové dávkovače

Fungují podobně jako časově-tlakové zásobníky, ale množství lepidla je dáno určitým vytlačeným objemem materiálu. Jsou méně citlivé na změny viskozity lepidla a mají delší životnost, i když jsou dražší.

Tryskové zásobníky

Mohou zpracovat viskózní, dokonce i tixotropní lepidla, jako jsou stříbrem plněné elektricky vodivé epoxidy. Kousíčky lepidla mohou být „plivnuty“ ze vzdálenosti na substrát, přičemž povrch substrátu nemusí být hladký. Jsou kombinovány s rastrovým plotrem a umožňují dávkování úzkých linek nebo jakýchkoli tvarů.

Párátková metoda

Jednoduchá laboratorní metoda pro rychlé montování čipů, podobná razítkování. Nedoporučuje se pro sériovou výrobu.

Výběr nejvhodnějšího lepidla

Výběr správného lepidla je komplexní proces, který vyžaduje zvážení několika faktorů. Doporučuje se konzultovat odborníka s desítkami let zkušeností v lepidlové technologii. Při výběru se zaměřte na dvě hlavní otázky:

1. Jak bude lepidlo později zpracováno ve výrobě?
   • Která dávkovací nebo aplikační metoda bude použita?
   • Jak dlouho musí materiál zůstat zpracovatelný v dávkovacím systému?
   • Jaká maximální teplota bude později aplikovaná ve tvrdícím procesu?
   • Jaký je časový cyklus procesu?
2. Jaké jsou požadavky na hotový spoj?

   Tyto otázky se řídí podle požadované minimální doby zpracovatelnosti, viskozity/tixotropie, tvrdícího cyklu atd. Odpovědi na tyto otázky podstatně omezí počet vhodných lepidel.

Praktické rady pro zpracování

Skladování

• Dvousložková lepidla: Skladovat při pokojové teplotě, nádoby musí být uzavřeny. Skladování pod bodem mrazu nebo mírně výše (normální teplota v chladničce) se nedoporučuje kvůli riziku krystalizace.
• RT (pokojová teplota) jednosložková lepidla: Skladovat v chladničce pouze, je-li to výslovně doporučeno v technickém listu.
• Zmrazené epoxidy (obvykle jednosložkové materiály): Musí být ihned po přijetí přeneseny do zvláštní skladovací chladničky s teplotou nižší než -40 °C. Při takto nízké teplotě nedochází ke krystalizaci.

Odstranění krystalů

V případě dvousložkových lepidel lze krystaly snadno odstranit zahřátím lepidla v uzavřené nádobě v peci při cca 50 °C po dobu asi hodiny, poté se kontejnery vyjmou a po vychladnutí se obě části samostatně promíchají. Pro jednosložkové RT epoxidy nelze tuto metodu použít, protože by zahájila proces vytvrzení. Zmrazené epoxidy obvykle krystalizaci neprojevují.

Příprava před použitím lepidel

Plněná lepidla uložená při pokojové teplotě se musí před použitím dobře promíchat, aby se zabránilo usazování plnicích částic. Existují výjimky, například speciální dvoukomponentní elektricky vodivé epoxidy, které vykazují minimální sedimentaci a jsou určeny ke zpracování v automatickém směšovacím zařízení. Zmrazené epoxidy nevykazují sedimentaci vůbec.

Proces rozmrazování

Při vyjmutí kazety z mrazničky je důležité dotýkat se jí pouze v rukavicích a jen za přírubu, aby se zabránilo lokálnímu ohřevu a následnému nasávání vzduchu do patrony, což by mohlo vést k tvorbě vzduchových bublin.

tags: #technologie #výroby #lepidla #na #sololit

Oblíbené příspěvky:

• Hry s tahači na dřevo
• Bílá kamenná drť pro moderní zahrady
• Levné a praktické řešení?
• inspirace pro obklady stěn
• Vše o matraci Sensillo Kokos-Molitan 120x60 cm