KLEJENIE:

1. Klejenie – proces łączenia materiałów za pomocą kleju.

Składniki klejów syntetycznych: polimery + rozpuszczalnik, napełniacz itd. = klej.

1. Przy pomocy klejów można łączyć praktycznie wszystkie materiały m.in.: tworzywa, metale, drewno, szkło, gumę oraz inne.

2. Istota klejenia oparta jest na dwóch podstawowych zjawiskach:

1. Adhezja – przyczepność powierzchni granicznych – łączenie się powierzchni dwóch różnych (stałych lub ciekłych) ciał (faz) na skutek przyciągania międzycząsteczkowego. Powierzchniowe łączenie warstw.

2. Kohezja – wewnętrzna wytrzymałość warstwy kleju – spójność substancji; właściwość ciał polegająca na przeciwstawianiu się rozdzielaniu ich na części. Stawianie oporu przez ciało poddawane rozdzieleniu.

1. Ogólna klasyfikacja klejów:

1. Żywice naturalne: skrobia i dekstryna, proteiny, guma naturalna

2. Żywice syntetyczne: termoplastyczne, termoutwardzalne, guma syntetyczna

3. Materiały nieorganiczne – krzemiany.

1. Do sporządzania klejów używamy tylko tych polimerów, które mają znaczną adhezję do materiałów łączonych i odpowiednią kohezję po utwardzeniu lub zestaleniu.

2. Trudne do sklejenia są niepolarne poliolefiny – dowód na silny wpływ własności polaryzujących. Dlatego tworzywa niepolarne dają się sklejać tylko po odpowiedniej obróbce powierzchni – utlenianie kwasami, wyładowanie koronowe i aktywacja płomieniowa.

3. Podział klejów:

- utwardzalne

- rozpuszczalnikowe

- przechodzące w stan stały w temperaturze normalnej (kleje na zimno)

- przechodzące w stan stały w temperaturze podwyższonej (kleje na gorąco) – na ogół do 250 st. C

- kleje ciekłe

- plastyczne – pomiędzy ciekłymi a stałymi

- stałe – granulat, proszek, folie

1. Wytrzymałość połączenia klejowego zależy od wielu czynników, z których najważniejsze to:

- rodzaj kleju

- przygotowanie warstwy wierzchniej do łączenia – oczyszczenie, schropowacenie itd.

- warunki utwardzenia lub zestalenia kleju – temperatura, czas, wilgotność, czystość powietrza

- rozwiązania konstrukcyjnego połączenia – w jaki sposób klejono

- wartość, sposób i czas działania obciążenia

1. Klejenie dyfuzyjne – możliwe w przypadku termoplastów – zachodzi w przypadku rozpuszczania lub spęczniania powierzchni łączonych (połączenia te są podobne do połączeń spawanych).

2. Klejenie adhezyjne – fizyczne lub chemiczne łączenie powierzchni klejonych, możliwe w przypadku wszystkich tworzyw (bo adhezja jest warunkiem koniecznym).

3. Połączenia klejowe wykazują największą wytrzymałość na ścinanie i odrywanie.

4. Właściwości połączeń klejowych zależą od wielu czynników:

- przygotowanie warstwy wierzchniej

- rodzaj kleju

- warunki utwardzania kleju

- wybór połączenia klejowego – rozwiązanie konstrukcyjne

- obciążenia jakiemu będzie poddany element w miejscu łączenia (jego wartość, sposób i czas)

1. Podstawowy warunek kleju – dobra adhezja i kohezja do powierzchni klejonej – niski kąt zwilżania. Dąży się do tego, by naprężenia w skleinie były jak najmniejsze – projektowane, aby w najmniejszym stopniu przenosiły naprężenia oddzierające i zginające.

2. Powierzchnie przeznaczone do klejenia powinny być pozbawione zanieczyszczeń utrudniających ich zwilżanie przez klej. Wskazane jest też schropowacenie podłoża celem zwiększenia przyczepności kleju.

3. Łączenie duroplastów – oczyszczenie papierem ściernym, powlekanie klejem powierzchni odpowiednio przygotowanej za pomocą ręcznych narzędzi pracy (pędzle, łopatki, bagietki) lub maszyn – powlekarki.

4. Przebieg procesu klejenia jest zdeterminowany przez:

- temperaturę – zależy od temperatury polimeryzacji, topnienia kleju, topnienia i mięknienia materiałów łączonych i pożądanych własności połączenia

- czas – zależy od temperatury

- nacisk – właściwy przebieg procesu polimeryzacji

1. Prawidłowe sklejenia:

- powierzchnie wyczyścić i usunąć resztki farb

- powierzchnie zmatowić – szlifowanie papierem ściernym

- gruntownie odtłuścić

- powierzchnie klejone wysuszyć

- nanieść klej równomierną i cienką warstwą

- nie dopuścić do zabrudzenia powierzchni brudem

1. Wartość siły klejenia zależy od klejonego materiału, adhezji i kohezji, grubości warstwy kleju, charakteru pracy złącza, temperatury w jakiej będzie pracować, powierzchni skleiny, stanu powierzchni materiałów klejonych przed klejeniem.

SPAWANIE:

1. Spajanie – proces trwałego łączenia tworzyw termoplastycznych wskutek ich przejścia w miejscu łączenia w stan plastyczny, spajanie można podzielić na zgrzewanie oraz spawanie.

2. Spawanie – łączenie uplastycznionych krawędzi tworzyw sztucznych za pomocą dodatkowego materiału w postaci pręta spawalniczego. Proces odbywa się bez wywierania nacisku wzajemnego łączonych elementów.

3. Największe znaczenie ma proces spawania w strumieniu gorącego gazu przy użyciu prętów spawalniczych spełniających rolę spoiwa. Znajduje ono zastosowanie głównie do spawania elementów z twardego PVC. Najczęściej stosowanym nośnikiem ciepła jest sprężone powietrze, które nie powinno zawierać oleju i wody.

4. Do spawania tworzyw, podatnych na utlenianie w podwyższonej temperaturze, używa się obojętnego gazu – zwykle azotu.

5. Pręty spawalnicze są wykonane z tego samego tworzywa co łączone elementy, Jedynie do spawania polimetakrylanu metylu stosuje się pręty ze zmiękczonego PVC.

6. Przygotowanie elementów do spawania: wycinanie wykrojów z płyt i twardych folii, przecinanie rur i ukosowanie krawędzi.

7. Palniki można podzielić na elektryczne oraz gazowe:

1. W elektrycznych – grzejnik elektryczny 250-500W; lepsza wydajność, wygoda i bezpieczeństwo.

2. W gazowych – gaz palny (wodór, propan – butan) spalany w obecności powietrza.

ZGRZEWANIE

1. Zgrzewanie – łączenie materiałów poprzez ich uplastycznienie i topienie w miejscu łączenia wraz z dociskiem elementów łączonych bez dodatku spoiwa.

Proces zgrzewania odbywa się w warstwach wierzchnich tworzywa (lub też w całej masie). Materiał pod wpływem docisku następuje przeplatanie się makrocząsteczek

1. Parametry mające wpływ na proces zgrzewania:

   1. Temperatura do jakiej nagrzewa się łączone tworzywa

   2. Docisk wywierany na łączone części

   3. Czas zgrzewania

   4. Warunki chłodzenia

2. Odmiany zgrzewania:

   1. Ciepło doprowadzane jest do zewnętrznej strony elementów (np. zgrzewanie za pomocą nagrzanego drutu, zgrzewanie impulsowe)

   2. Ciepło doprowadza się do wewnętrznej strony elementów łączonych (np. zgrzewanie za pomocą nagrzanego klina lub płyty)

   3. Ciepło wytwarzane w warstwach wierzchnich materiałów łączonych (np. zgrzewanie tarciowe, drganiowe, pojemnościowe)

3. Zgrzewanie za pomocą nagrzanego drutu lub taśmy - uplastycznienie lub stopienie tworzywa w miejscu docisku wywieranego nagrzanym drutem lub taśmą rezystywną, przez które przepływa prąd elektryczny, następnie usunięcie drutu lub taśmy dociśnięcie i ochładzanie miejsca zgrzewania; głównie dla folii polimerowych, np. toreb i worków z folii PE.

4. Zgrzewanie za pomocą nagrzanej listwy – tzw. Zgrzewanie kontaktowe. Polega na ściśnięciu i uplastycznieniu tworzywa elementów łączonych pomiędzy nagrzaną listwą i nie nagrzanym podłożem, lub też dwiema nagrzanymi listwami. Następnie ochładzanie złącza pozostającego pod naciskiem i usunięcie zgrzanych folii spod listew. W celu uniknięcia przywierania nagrzanych listew metalowych do uplastycznionego tworzywa, jak również zmniejszenia strat ciepła w przypadku podłoża nienagrzanego, pokrywa się je odpornymi na temperaturę smarami silikonowymi, bądź przekładką z gumy silikonowej.

5. Zgrzewanie impulsowe – modyfikacja zgrzewania za pomocą nagrzanej listwy. Polega na ściśnięciu i uplastycznieniu tworzywa części ruchowych, pomiędzy szybko nagrzewanymi i następnie ochładzanymi listwami. Dzięki odpowiedniej konstrukcji listwy ruchowej możliwe jest szybkie nagrzewanie się i ochładzanie układu. Element nagrzewający posiada małą pojemność cieplną, więc szybko się nagrzewa, a po odłączeniu prądu następuje ochładzanie. Metodę tą stosuje się w przypadku, gdy tworzywa posiadają małe wartości współczynnika stratności dielektrycznej – cienkie folie

6. Zgrzewanie za pomocą nagrzanego klina – zgrzewanie bezpośrednie, źródłem ciepła jest nagrzany klin (tzw. Klin grzejny) poruszający się wzdłuż złącza zgrzewanego. Źródłem ciepła często bywa kolba lutownicza zaopatrzona w końcówkę pokrytą teflonem w celu wyeliminowania przywierania do tworzywa. Metodę tę stosuje się do zgrzewania folii polimerowych

7. Zgrzewanie za pomocą nagrzanej płyty – zgrzewanie bezpośrednie. Źródłem ciepła jest nagrzana rezystancyjnie metalowa płyta, wykonująca okresowo ruch wahadłowy prostopadły do nagrzewanych powierzchni, stykająca się z elementami łączonymi. Głównie do doczołowego zgrzewania rur i prętów.

8. Zgrzewanie tarciowe – element łączony lub oba elementy łączone wprowadza się w ruch obrotowy i docisk. Wskutek tarcia generuje się ciepło w warstwie wierzchniej części łączonych – uplastycznienie się elementów. Następnie złącze jest dociskane i chłodzone pod naciskiem. Może być prowadzone na tokarkach, wiertarkach lub specjalnych zgrzewarkach

9. Zgrzewanie pojemnościowe – ściśnięcie i uplastycznienie tworzywa między listwami (elektrody kondensatora). Wytwarzane zmienne pole elektryczne powoduje nagrzanie się tworzywa w całej masie wyjęcie elementów spod elektrod (Elektrody są chłodne ciepło przenoszone jest z tworzywa do elektrod). Na skutek tarcia związanego z ruchami zmiany kierunku działania pola wydziela się ciepło uplastycznienie tworzywa.

10. Zgrzewanie ultradźwiękowe – ciepło wytwarzane jest na skutek cyklicznych zmian pól natężeń ściskających i rozciągających oraz mikrotarcia na łączonych powierzchniach wywołanych drganiami mechanicznymi ultradźwiękowymi. Drgania dochodzące do strefy złącza wywołują tarcie na powierzchni łączenia, a generowane ciepło powoduje uplastycznienie warstw wierzchnich tworzyw łączonych. Do łączenia tą metodą nadają się tworzywa odznaczające się wysoką zdolnością do przenoszenia drgań mechanicznych, a więc mat. o dużym module sprężystości.

11. Zgrzewanie elektrooporowe – łączenie rur z polietylenu przy pomocy specjalnych kształtek z wbudowanym obwodem drutu oporowego. Obwód ten pod wpływem przepływającego prądu rozgrzewa się i powoduje trwałe połączenie pomiędzy zewnętrzną krawędzią rury a kształtką.

12. Zgrzewanie indukcyjne – w strefie łączenia umieszczany jest przewodnik elektryczny, który nagrzewa się w zmiennym polu magnetycznym. Wokół przewodnika materiał ulega uplastycznieniu wskutek przewodzenia ciepła od przewodnika do tworzywa.