Ljepilo

Ljepilo služi za spajanje prijanjanjem dijelova iz istih ili različitih materijala (lijepljenje). Lijepljenje se zasniva na fizikalnom principu adhezije (sile privlačenja na spoju dva materijala) i kohezije (međumolekularne sile u samom ljepilu).^[1]

Prednosti ljepila su:

za spoj potrebno je malo prostora i nisu potrebne rupe ili visoke temperature;
naprezanja se ravnomjerno raspoređuju na velikim površinama. Dijelovi mogu biti tanji;
spojevi su nepropusni, otporni na koroziju i ne mijenjaju svojstva materijala;
elastičnost ljepila može nadoknaditi toplotno zatezanje, te ublažiti udarce i vibracije;
jednostavna serijska proizvodnja.

Nedostaci ljepila su:

mala čvrstoća;
neki korišteni materijali mogu biti otrovni;
nisu postojani na višim temperaturama;
javljaju se pojave starenja i puzanja;
mogu biti osjetljivi na vlagu;
mogu biti potrebni uređaji za stezanje;
vrijeme spoja može biti dugo, a potrebna priprema skupa.

Historija

Najstariji dokazi o korištenju ljepila postoje prije otprilike 200 000 godina, gdje je kameni vrh koplja lijepljen za drvenu dršku katranom dobivenim od brezine kore, koji je pronađen u centralnoj Italiji. Korištenje mješavina ljepila za lijepljenje kamenih drški koplja za drvo potiče od prije 70 000 godina, što je pronađeno u pećini Sibudu u Južnoj Africi, a korištena su biljna ljepila i crveni oker. Ledeni čovjek ili Oetzi iz Tirola je koristio brezinu smolu kao ljepilo za svoje oružje prije oko 5300 godina.

Za vrijeme starog Babilona, prije oko 6000 godina, korištena su ljepila od životinjskih kostiju za lijepljenje keramike i korišten je asfalt za lijepljenje kamenih kipova. Prije oko 5000 godina, Sumerani koriste ljepilo dobiveno iz životinjske kože, što su kasnije preuzeli stari Egipćani, a koristili su za lijepljenje namještaja, slonovače i papirusa. Osim toga, koristili su i vosak za izradu ljepila. Mongoli su koristili ljepila za izradu svojih kratkih lukova. Indijanci s istoka SAD-a su koristili smjesu smrekove smole i masti za izradu ljepila, što su posebno upotrebljavali kod izrade vodonepropusnih kanua.

U Srednjem vijeku u Evropi, koristio se bjelanjak iz jajeta za izradu ukrasnih pergamenata sa zlatnim listićima. Prva prava proizvodnja ljepila je započela u 18. vijeku u Holandiji. Oko 1750. Britanci izrađuju riblje ljepilo. Nakon toga za izradu ljepila se koristi sve više raznih materijala, kao što su kosti, škrob, riblja koža i riblji mjehuri. Kazein (bjelančevina iz mlijeka) se koristio kao ljepilo za drvo. Od polovine 19. vijeka u medicini se počinju koristiti flasteri (lijepljenje temeljeno na prirodnom kaučuku). 1909. su izrađena prva sintetička polimerna ljepila. Oko 1940. započinje upotreba prvih ljepila za metale u vazduhoplovstvu.

Vrste ljepila

Prijanjajuća ljepila

Prijanjajuća ljepila imaju visoku adheziju i malu koheziju, a spojeni dijelovi se mogu bez oštećenja opet razdvojiti.^[2]

Kontaktna ljepila

Kontaktna ljepila imaju srednje visoku koheziju i visoku adheziju, a spojeni dijelovi se uglavnom ne mogu opet razdvojiti bez oštećenja.

Čvrsta ljepila ili hemijski reaktivna ljepila

Čvrsta ljepila imaju visoku koheziju i vrlo visoku adheziju, koja se nakon vezivanja pretvaraju u čvrstu materiju i čine nerastavljiv spoj. Za gradnju mašina i uređaja uglavnom su važna samo čvrsta ljepila.

Čvrsta ljepila su izrađena od umjetnih smola na bazi fenola, uree, melamina, epoksida, poliestera i drugih. Upotrebljavaju se u tekućem stanju, u obliku paste ili u čvrstom stanju (kao folije). Otvrdnjavaju u hladnom stanju, na sobnoj temperaturi (hladna ljepila) ili na 80 do 200 °C (topla ljepila). Mnoga su ljepila ujedno hladna i topla, pa se mogu koristiti po izboru, hladno ili toplo. Ovisno o vrsti ljepila, vezivanje ili otvrdnjavanje se vrši obično pomoću pritiska na mjestu spoja.

Treba razlikovati jednokomponentna i dvokomponentna ljepila. Kod dvokomponentnog ljepila mora se prvoj komponenti dodati otvrđivač (druga komponenta), koji dovodi do otvrdnjavanja i određuje vrijeme otvrdnjavanja. Jednokomponentno ljepilo otvrdnjava bez dodavanja otvrđivača.

Za otvrdnjavanje toplih ljepila, za razliku od hladnih ljepila, potrebno je mnogo veće novčano ulaganje za sušionike, ploče s grijačima i naprave. Ali bez obzira na troškove, topla ljepila se dosta koriste jer postižu puno veću čvrstoću lijepljenog spoja. Jedan manji dio čvrstih ljepila prestavlja u stvari otopine makromolekularnih tvari, dok većina ostalih čvrstih ljepila otvrdnjavaju jednim nepovratnim postupkom omrežavanja. To znači da se u toku reakcije stvaraju mnogočlane makromolekule i određuju njihov prostorni međusobni razmještaj.

Postupak lijepljenja

Od izvanrednog značenja za izdržljivost lijepljenog spoja je stanje površine koja se lijepi. Adhezione sile samo su onda djelotvorne ako je površina prianjanja čista, ohrapavljena i odmašćena. Hrapavljenje povećava površinu prijanjanja stvaranjem udubljenja i uzvišenja. Površine metala ohrapavljuju se finim četkama, brušenjem finim brusnim papirom ili pjeskarenjem, a čiste se i odmašćuju trihloretilenom, perhloretilenom ili ugljičnim tetrahloridom (izložene djelovanju pare ili uronjene u paru), te acetonom i bazama ili lužinama (uronjeno). Površine obrađivane silikonskim pastama ili sredstvima ne mogu se više lijepiti! ^[3]

Sloj ljepila treba biti što tanji, teoretski trebao bi biti jednak debljini molekula, jer su adhezione sile u većini slučajeva veće od kohezionih sila. Čvrstoća spoja opada stoga s porastom debljine sloja ljepila. Kod čvrstih ljepila s omrežavanjem mijenja se struktura ljepila za vrijeme otvrdnjavanja, a nastaje i skupljanje pri tome, koje se kreće od 0,5 do 10% zapremine ljepila. U debljim slojevima ljepila javljaju se unutrašnje napetosti, koje još i dalje snizuju čvrstoću. Čvrsta lijepljenja s omrežavanjem otporna su općenito prema vodi, otopinama, bazama, benzinu, benzolu, alkoholu i eteru.

Čvrstoća lijepljenog spoja

Budući da su zatezna čvrstoća i čvrstoća na smicanje lijepljenog spoja puno manje od onih kod kovina, potrebna je prilično velika površina lijepljenja. Najpovoljnijom dužinom ljepljenja pokazala se dužina od 20 do 25 s (s – debljina lima). Spojevi sastavljeni od aluminijskih dijelova daju najveću čvrstoću. Slijede po redu spojevi od čeličnih, bakarnih i bronzanih dijelova. Najviša čvrstoća postizava se slojem ljepila debljine 0,1 do 0,3 mm, a pri debljini sloja ljepila od 1 mm čvrstoća pada na oko 60%. Čvrstoća se smanjuje tokom vremena i zbog starenja ljepila, a zaustavlja se negdje na 70 do 80% početne čvrstoće. Lijepljene spojeve treba oblikovati po mogućnosti tako da su izloženi tangencijalnom naprezanju (smicanju).

Lijepljeni spojevi naročito su osjetljivi na ljuštenje, pa se takva naprezanja moraju izbjegavati. Na višim radnim temperaturama opada čvrstoća lijepljenih spojeva.

Reference

^ "Elementi strojeva", Karl-Heinz Decker, Tehnička knjiga Zagreb, 1975.
^ [1] Arhivirano 28. 2. 2017. na Wayback Machine "Konstrukcijski elementi I", Tehnički fakultet Rijeka, Božidar Križan i Saša Zelenika, 2011.
^ [2] Arhivirano 31. 1. 2012. na Wayback Machine "Elementi strojeva", Fakultet elektrotehnike, strojarstva i brodogradnje Split, Prof. dr. sc. Damir Jelaska, 2011.

Vanjski linkovi

Commons logo

Commons ima datoteke na temu: Ljepila

Adhesives manufacturer (en)

[1] "Elementi strojeva", Karl-Heinz Decker, Tehnička knjiga Zagreb, 1975.

[2] [1] Arhivirano 28. 2. 2017. na Wayback Machine "Konstrukcijski elementi I", Tehnički fakultet Rijeka, Božidar Križan i Saša Zelenika, 2011.

[3] [2] Arhivirano 31. 1. 2012. na Wayback Machine "Elementi strojeva", Fakultet elektrotehnike, strojarstva i brodogradnje Split, Prof. dr. sc. Damir Jelaska, 2011.

[1]

[2]

[3]