Структурно лепене

Cтруктурното лепене като метод за съединяване на различни елементи днес намира широко приложение във всички области на индустрията и все повече измества традиционните методи за съединяване като заваряването и занитването. Получените съединения се отличават с голяма трайност и висока надеждност.

На пазара се предлагат широк набор от решения, подходящи при различни условия и отговарящи на изискванията на съответното приложение. Предлаганите от различните производители продукти за структурно лепене могат да бъдат разделени основно в три групи – епоксиди, акрили и силикони.

Характеристики на използваните лепила
Лепилата, използвани за структурно лепене, се считат за подходящи в приложения, където е необходимо предаване на силни натоварвания и обикновено се явяват заместител на стандартните механични методи за скрепяване. Приема се, че съединените детайли могат да се считат за структурно съединени.

Като предимства на тези лепила може да се посочи опростяването на конструкцията чрез увеличаване на якостта и устойчивостта при предаване на натоварвания; предотвратява се износването и повреждането на материала чрез равномерно разпределение на натоварването и се осигурява структурна цялост (няма топлинно или механично отслабване на детайлите); намаляват производствените разходи поради отпадането на необходимостта от използване на конвенционалните механични сглобки като заваряване например.

Съществено предимство е и фактът, че се спестява материал, намалява се теглото, както и дебелината на материала, а в същото време се запазват характеристиките за предаване на натоварването. При използването на тези лепила могат да се комбинират и съединяват разнородни материали като например метал и пластмаса, метал и стъкло, и други. Характеризират се и с много добра химическа устойчивост.

Лепенето с епоксидни лепила се определя като твърдо лепене, докато това с акрилни лепила се определя като твърдо до леко гъвкаво лепене. Лепенето със силикони пък се определя като гъвкаво лепене.

Механичните характеристики на лепилата включват висока якост, висок модул на еластичност и добро слепване. Епоксидните лепила се считат за подходящи при лепене на малки до средноголеми повърхности, докато акрилните се препоръчват при лепене на малки повърхности. Епоксидните лепила се считат за подходящи и за запълване на големи кухини.

От своя страна, силиконовите лепила се избират основно заради тяхната способност да поглъщат и/или компенсират динамичното натоварване. Тази тяхна способност се явява като допълнение на качеството им да предават натоварвания. Характерно за силиконовите лепила е и високата им устойчивост на температурни влияния. Също така намаляват и/или компенсират стреса, причинен от разликите в топлинното разширение при свързването на различни материали.

Акрилните, епоксидните и силиконовите лепила обикновено се предлагат като 1- или 2-компонентни решения.
Сред предлаганите лепила за структурно лепене са и полиуретаните и силан модифицираните полимери. Лепенето с полиуретани се определя като леко гъвкаво лепене.

Предлагат се предимно като 2-компонентно решение. Полиуретаните имат способност за запълване на големи кухини. Характеризират се с голяма якост на съединението и добра химическа устойчивост. Подходящи са за средни до големи повърхности.
Силан модифицираните полимери са 1- или 2-компонентни решения. Лепенето се определя като гъвкаво. Подходящи са за лепене на повечето видове материали.

Условия за постигане на оптимални резултати
Лепенето може да се определи като процес, при който два подобни или различни материала се съединяват трайно с помощта на лепило. То образува своеобразен мост между повърхностите на субстратите, които се свързват. За постигането на оптимални резултати обаче е необходимо да се спазват редица изисквания. Необходимо е лепилото да е съвместимо с материалите, както и с определените изисквания. От важно значение е и правилното нанасяне на самото лепило.

При конструкциите от свързани елементи е добре да се има предвид, че е необходимо повърхностите, които ще се свързват, да са с възможно най-голяма площ за максимално разпределяне на натоварването, както и че силите, които въздействат върху съединението, трябва да бъдат разпределени равномерно по цялата свързваща линия.

Предимства на структурното лепене
Структурното лепене, в сравнение с традиционните методи за съединяване, има редица предимства. Сред тях е по-равномерното разпределение на напрежението по цялата свързваща повърхност, което оказва много положително влияние върху статичната и динамичната якост. Там където заваряването и нитоването могат да причинят локални точкови напрежения, лепенето постига равномерно разпределение на натоварването.

При структурното лепене не се наблюдава изменение в повърхността и текстурата на слепените материали. Известно е, че при заваряване високите температури, при които протича процесът, могат да променят структурата и следователно механичните качества на материалите. Също така стандартните методи като заваряване, нитоване и съединяване с болтове водят до неизменна промяна на външния вид на детайлите.

Лепилата са много подходящи за съединяване на олекотени конструкции, когато трябва да се свържат детайли с тънки стени. Те могат да действат също и като уплътнители, да предотвратяват загубата на течности и проникването на конденз. Лепилата спомагат и за намаляване на опасността от възникване на корозия. Лепилото оформя изолиращ филм, който предпазва от контактна корозия, когато се свързват различни типове материали. Освен това то действа като електрически и топлинен изолатор.

Особености при избора на лепило
Като подходящи за свързване посредством структурно лепене се приемат всички конструкции, които понасят напречни натоварвания, разтягане или свиване, например съединения с единично или двойно припокриване, единични и двойни планки и конусовидно или двойно залягане. Като неподходящи се определят челни съединения, и съединения, които понасят сили на разцепване и разслояване.

Също така е добре да се има предвид, че твърдите лепила се използват основно за предаване на силни натоварвания и заменят обичайните механични методи за скрепяване. Сред предимствата на лепенето са: опростяване на конструкцията; предотвратяване на износването и повреждането на материала; намаляване на производствените разходи; намаляване теглото и дебелината на материала.

Гъвкавите лепила, от своя страна, са предпочитани основно поради тяхната способност да поглъщат и/или компенсират динамичното натоварване като допълнение на способността за предаване на натоварванията на залепената сглобка. Гъвкавото лепене притежава голяма част от предимствата на твърдото лепене плюс намаляване и/или компенсиране на натоварването, причинено от разликите в топлинното разширение при свързването на различни материали.

Структурното лепене в строителството
То включва всички решения за свързване на компоненти с различни повърхности като бетон, естествен камък или кухи блокове с помощта на структурни лепила. За залепване на бетонни елементи с големи размери при строителство на мостове, съставени от отделни сегменти, например се използват предимно епоксидни лепила. Епоксидни лепила се използват и за покриви, бетонни тръби, подпорни стени, резервоари, стоманени планки, въглеродни ламели, въглеродни и стъклени тъкани и други. Използват се също и за залепване на композитни материали, базирани на стъклени или въглеродни нишки.

Хенкел България: Структурните лепила осигуряват здраво и надеждно присъединяване на различни елементи
Структурното лепене е алтернативен способ за присъединяване на различни индустриални структури. В основни линии предимствата му са: липса на разтопяване на метал, без нужда от скъпо и сложно оборудване, изискващо специална квалификация, без създаване на зони концентратор на напрежения, възможност за присъединяване на разнородни материали, надеждно сглобяване на полимерни материали, пластмаси и епоксидни структури, възможност за еластично свързване и по-голяма издръжливост на вибрации, усукване и деформации, намаляване теглото на конструкциите, надеждно уплътняване на снадките, намаляване риска от корозия.

Продуктите за структурно лепене на Хенкел предлагат голям избор от решения, които отговарят на различни изисквания и условия и намират приложение в индустриалните конструкции и дизайн. В портфолиото на Хенкел влизат различни гами продукти в зависимост от технологиите на използване като епоксидни, акрилни, полиуретани, силикони, силан модифицирани полимерни продукти. Всички те дават възможност за здраво и надеждно присъединяване на различни структури и могат да осигурят твърдо или еластично лепене, уплътняване и защита от околните въздействия.

Хенкел, като компания с лидерски позиции и новаторско отношение, разработи хибридна технология, съчетаваща ползите от моментните цианоакрилатни лепила и епоксидните такива. Това е първото на пазара структурно моментно хибридно лепило Loctite 4090. Предимствата, които осигурява, са висока устойчивост на влага - за приложения с висока влажност или за външно приложение, температурна устойчивост до 150 °С, устойчивост на ударни натоварвания и високо натоварени съединения, подложени на вибрации, здраво структурно лепене за хлабини до 5 мм и отворено време за работа 3-5 минути, имащо добра химическа и UV устойчивост, добър естетически вид без побеляване.

Друга посока, в която се развива продуктовата гама, са силан модифицираните полимери – едно- и двукомпонентни, като Teroson MS 939 и MS 9399, които дават възможност за увеличаване устойчивостта на динамични натоварвания, способстват за намаляване и компенсиране стреса, причинен от топлинното разширение при свързването на различни материали. Имат приложение за здраво лепене на метални или неметални структури, предназначени за работа при външни условия и подложени на сериозни силови натоварвания, каквито са например фотоволтаичните панели.