Vteřinová (kyanoakrylátová) lepidla

Kompletní průvodce vteřinovými lepidly v kostce. Moderní spojovací materiály, vyvinuté v rámci nejnovějších technologií druhé poloviny 20. století, si vyžádaly inovativní lepidla, která musí kombinovat rychlost s vysokou pevností spoje. V této době byla představena kyanoakrylátová lepidla, běžně známá pod pojmy sekundová nebo vteřinová lepidla.

Historie sekundových lepidel

Kyanoakryláty byly objeveny náhodou během druhé světové války, když vědci ze společnosti B.F. Goodrich (s tehdejším sídlem v Akronu, OH) hledali vhodné průhledné plasty pro zaměřovače zbraní. Chemik Harry Coover Jr. a jeho tým zjistili, že estery samovolně polymerují a přilnou prakticky ke všemu, co je v dohledu. Kvůli válečné naléhavosti hledání jiných materiálů byly kyanoakryláty opuštěny až do roku 1951, kdy je Coover, tehdy ve společnosti Eastman Chemical (Kingsport, TN), a jeho kolega Fred Joyner "znovuobjevili". První komerčně prodávané lepidlo se objevilo na trhu v roce 1958.

Obecný přehled vlastností vteřinových lepidel

Předtím než  se přesuneme k detailnějšímu popisu, je důležité se seznámit s principy fungování kyanoakrylátových lepidel. Vteřinová lepidla dokáží ve velmi krátkém čase zajistit dostatečnou tvrdost lepeného spoje, což je jedním z hlavních důvodu, proč získala oblibu u mnoha zákazníků. Pojďme si proces vytvrzování lepidel projít detailněji. Nejběžnějším monomerem používaným v kyanoakrylátech je ethylkyanoakrylát. V přítomnosti vody (vzdušné vlhkosti), dochází vlivem přítomnosti hydroxidových iontů k rychlé řetězové polymeraci na C=C skupinách, čímž dochází k tvorbě dlouhých, pevných řetězců, které propojují lepené povrchy. 

Na druhou stranu si musíme také uvědomit, že i tato lepidla mají své omezení. Po vytvrzení nejsou pružná a nelze je tedy použít k lepení elastických materiálů. Nereagují dobře na vlhkost, což může způsobit rozpad a ztrátu pevnosti a soudržnosti. Konečná pevnost je zaručena při lepení spojů o ploše do 1 cm². Kombinací těchto vlastností jsme ohraničeni v oblasti použití sekundových lepidel. Některé nežádoucí vlastnosti vteřinových lepidel lze odstranit pomocí aktivátorů (primerů), urychlovačů (akcelerátorů) a podobných prostředků. Tento postup se zejména uplatňuje při lepení materiálů s kyselým pH, především dřevitých materiálů. Kyselé prostředí výrazně prodlužuje polymerizační reakci v lepidle, což vede k mnohonásobně delší době reakce než obvykle. V takových případech se využívá urychlovač. Postup spočívá v nanesení lepidla na jeden lepený povrch a urychlovače na druhý, což po spojení zajistí dostatečně rychlou polymerizaci a vytvrzení lepidla. 

Podívejte se na námi nabízený aktivátor (primer) COSMO® SP-840.110 nebo urychlovač (akcelerátor) COSMO® SP-860.120:

Další materiály, které jsou „za běžných podmínek obtížně lepitelné, zahrnují plastové materiály jako např. PP (polypropylen), PE (polyetylen) nebo PTFE (teflon). Tyto materiály jsou silně nepolární a odpuzují nanesenou vrstvu lepidla.

Lepení plastů vteřinovými lepidly

Nicméně využívání lepení plastů v současné moderní éře patří mezi nezbytnost a přináší určité výzvy, které je nutné překonat. Ne vždy je snadné rozpoznat typ plastu pomocí běžných symbolů. Při identifikaci druhu plastu je tedy nutné spoléhat na vlastní schopnosti. Jednoduchou metodou pro zjištění schopnosti slepení plastového materiálu je jeho ponoření do vody. Pokud se plast ponoří, není problém. Pokud však plave, jedná se o plast obtížně lepitelný, na který je nutné použít příslušnou předúpravu povrchu. V takovém případě se používají vteřinová lepidla s aktivátory. Ty se aplikují na oba lepené povrchy a nechají se zaschnout. Jejich úlohou není chemicky ovlivnit materiál, jak si mnozí myslí, ale změnit jeho polaritu tak, aby byl schopen přijmout lepidlo namísto jeho odpuzování. Následně se aplikuje lepidlo pouze na jednu část lepených materiálů a okamžitě se spojí. Během procesu lepení zde dochází k běžné vytvrzovací reakci a vytváří se plnohodnotné spojení v souladu s vlastnostmi sekundových lepidel, které byly zmíněny výše.

Některé ze záporných vlastností sekundových lepidel, jako je tvrdost nebo reakce s vlhkostí, byly díky novým poznatkům a technologickým možnostem již překonány. Nyní jsou k dispozici lepidla nové generace, která opět posouvají možnosti lepení plastů o krok vpřed.

Podívejte se na naše vteřinová lepidla, která patří mezi TOP produkty na dnešním trhu.

Pojďme se nyní blíže podívat na obecné vlastnosti kyanoakrylátových lepidel, jejich použití, výhody, nevýhody, dobu života nebo případně jejich odstranění.

Obecné vlastnosti vteřinových lepidel

• Rychlé tuhnutí: Vteřinová lepidla mají výhodu velmi rychlého tuhnutí, což znamená, že mají lepené spoje vysokou tvrdost během několika sekund až minut.
• Univerzálnost: Jsou vhodná pro širokou škálu materiálů, což zahrnuje plast, kov, sklo, keramiku, dřevo a kůži. Tyto vlastnosti jsou velmi užitečné jak pro průmyslové aplikace, tak i pro různé domácí opravy.
• Malé množství: Pro dosažení pevného spoje obvykle postačuje malé množství lepidla, což zvyšuje ekonomičnost používání. 

Výroba, chemická reakce při vytvrzování

Etyl-2-kyanoakrylát je tekutina, s konjugovanými nenasycenými skupinami, díky kterým má schopnost snadno polymerovat. Příprava spočívá v kondenzaci ethyl-2-kyanoacetátu s formaldehydem, přičemž dochází k exotermní reakci (uvolnění tepla), vedoucí k následnému vzniku polymeru. Výsledný polymer je poté slinut a tepelně rozštěpen na monomer. Ethylkyanoakrylát lze také připravit alternativní metodou, která se nazývá ethoxykarbonylace kyanoacetylenu.

NCCH₂CO₂C₂H₅ + CH₂O → H₂C=C(CN)CO₂C₂H₅ + H₂O

Etyl-2-kyanoakrylát spolu s dalšími méně obvyklými estery 2-kyanoakrylátů tvoří aktivní složky komerčně dostupných vteřinových lepidel (kyanoakrylátových/ vteřinových/ super lepidel). Některé z těchto produktů mohou obsahovat přísady jako je kouřový oxid křemičitý pro zvýšení viskozity nebo kaučuk pro zvýšení odolnosti vůči nárazu, apod.

Etyl-2-kyanoakrylát a jeho příbuzné sloučeniny se řadí mezi ethylestery 2-kyanoakrylové kyseliny a patří mezi estery kyanoakrylátu. Představuje bezbarvou tekutinu s nízkou viskozitou a jemně sladkou vůní. Tato látka je klíčovou složkou kyanoakrylátových lepidel a je dostupná pod různými obchodními názvy. K zahájení polymerace stačí i velmi malé množství vlhkosti ze vzduchu. Polymer se vytvoří během několika minut a vytvoří spojení, které je často pevnější než materiály, které spojuje.

Polymerizace ethyl-2-kyanoakrylátu za přítomnosti vody.

Ethylkyanoakrylát je rozpustný v několika chemikáliích, včetně acetonu, methylethylketonu, nitrometanu a methylenchloridu. Za přítomnosti vlhkosti dochází k rychlé polymerizaci ECA.

Použití:

• Opravy v domácnosti a hobby: Pro rychlé a efektivní opravy drobných předmětů.
• Výroba modelů a hraček: V terciárních aplikacích, jako je modelářství, jsou tato lepidla ideální pro spojování malých dílů.
• Opravy obuvi: Díky rychlému tuhnutí jsou užitečná pro opravy obuvi, zejména tam, kde je potřeba rychle obnovit spojení.
• Průmyslové využití: V průmyslu jsou vteřinová lepidla široce využívána pro rychlé spojování malých komponent. 

Materiály, které se dají lepit:

• Plast: Včetně různých typů plastů.
• Kov: Ocel, hliník a další kovy.
• Sklo: Pro lepení skla s kovem nebo plastem.
• Keramika: Pro spojování keramických materiálů.
• Dřevo: Umožňuje rychlé opravy dřevěných předmětů.
• Kůže: Používá se při opravách a výrobě kožených výrobků.

Výhody vteřinových lepidel a proč je používat:

• Vysoká pevnost spoje: Poskytuje silné a odolné spoje.
• Rychlost tuhnutí: Největší přednost spočívá v rychlosti tuhnutí, která je výrazně vyšší než u mnoha jiných typů lepidel. Tato vlastnost je nezbytné pro situace, kde je potřeba rychlého vytvoření lepeného spoje.
• Jednoduchost použití: Nepotřebují složité postupy. Stačí nanést malé množství lepidla a spojit materiály.
• Efektivita: Díky své silné adhezi a rychlému tuhnutí jsou tyto lepidla velmi efektivní, zvláště při práci s malými díly.

Nevýhody sekundových lepidel a jak vteřinová lepidla používat:

• Krátká pracovní doba: Musíte být připraveni na rychlé spojování materiálů po nanesení lepidla.
• Méně flexibilní: V některých případech mohou být méně flexibilní než jiné typy lepidel.
• Úprava povrchů: Důkladně vyčistěte povrchy od mastnoty a prachu pro maximální adhezi Vašeho lepidla.
• Obtížně lepitelné materiály: Použijte urychlovače polymerační reakce pro aplikace na kyselé povrchy nebo aktivátory povrchu na špatně smáčivé (hydrofilní) povrchy
• Nanášení lepidla: Aplikujte malé množství lepidla na jeden z povrchů.
• Rychlé spojení: Okamžitě spojte obě části a podržte je po dobu několika sekund, aby došlo k rychlému tuhnutí.

Skladování:

• Uchovávejte při teplotě doporučené výrobcem (obvykle 10-25 °C). Ihned po použití uzavřete lahvičku vteřinového lepidla, aby se zabránilo vysychání lepidla.

Doba života vteřinových lepidel:

• Kyanoakrylátová lepidla mají omezenou trvanlivost - přibližně jeden rok od výroby, pokud nejsou otevřená a jeden měsíc po otevření lepidla. 

Odstranění lepidla:

• Použijte K odstranění přebytečného lepidla na povrchu materiálů může být použit ostrý nůž nebo skalpel.
• Aceton může být použit k odstranění zbytků lepidla, ale ujistěte se, že je kompatibilní s povrchem lepeného materiálu.
• Jelikož může být odstranění vteřinových lepidel někdy velmi obtížné, mohou být některá lepidla dodávána s tzv. debondéry, což jsou látky určené k odstranění vytvrzeného lepidla. Tyto organické sloučeniny na bázi éteru jsou vysoce těkavé a rozrušují strukturu lepidla, což usnadňuje jeho odstranění. Vzhledem k vysoké těkavosti jsou debondéry spotřebovány velice rychle při odstraňování sekundových lepidel. Odstranění lepidla z tvrdých, pevných povrchů obvykle probíhá úspěšně a velmi snadně. Nicméně, pokud se pokoušíme odstranit lepidlo z textilních materiálů, může být náš úspěch nejistý, jelikož se debondér může vstřebat do látky a odpařit se rychleji, než naruší vazby v lepeném spoji.

To je ohledně kyanoakrylátových lepidel zhruba vše. Samozřejmě, že bychom tu mohli napsat ještě desítky dalších stran ohledně vteřinových lepidel, nicméně pro základní přehled na toto téma je to snad dostačující. Pokud by Vás zajímalo cokoliv dalšího, dejte nám, prosím vědět a my na to třeba napíšeme další článek nebo doplníme stávající.

Váš LepTech - Praha 3, specialista na prodej a poradenství produktů využívaných k lepení. Prodáváme i další produkty, které by Vás mohly oslovit jako např. polyruetany, MS Polymery, LepTech systémy a doplňky pro lepení.