U papírù vrstvených nebo natíraných plastickými hmotami se pro spojování využívá termoplastické vlastnosti plastù.

Transkript

1 SPOJOVÁNÍ SPOJOVÁNÍ Do spojování se øadí technologické postupy, kterými se spojují díly papíru nebo lepenky (pøípadnì ještì s jinými obalovými materiály). Obvykle se spojují dvì plochy paralelnì nebo pravoúhle. Ke spojování papíru a lepenky se používají rùzné prostøedky. Jsou to: lepidlo (lepicí pásky), plasty, drátìné sponky, nitì, nýty. U papírù vrstvených nebo natíraných plastickými hmotami se pro spojování využívá termoplastické vlastnosti plastù. Zvláštní zpùsob spojování bez použití spojovacích prostøedkù je spojování "skládáním", pøi nìmž vznikne z plochého lepenkového pøíøezu prostorový obal nebo polotovar zasunutím, zaklesnutím nebo složením dílù pøíøezu. Volba zpùsobu spojování závisí na požadované pevnosti a vzhledu spoje. Ovlivòuje ji rovnìž druh spojovaného materiálu i technologický zpùsob jeho výroby. Do spojování se øadí tyto technologické postupy (obr. 212): - slepování, pøi kterém se spojování provádí pøímým nánosem lepidla (obr. 212 a), nebo pøímým nánosem lepidla prostøednictvím lepicí pásky (obr. 212 b), - termoplastické slepování, pøi kterém je spojovacím prostøedkem termoplastická vrstva, kterou jsou papír nebo lepenka natøeny nebo vrstveny (obr. 212 c), - sešívání, pøi kterém se dvì plochy lepenky paralelnì nebo pravoúhle spojují drátìnými sponkami (obr. 212 d, e), - nýtování, pøi kterém se dvì plochy lepenky spojují kovovými nýty (obr. 212 f), - šití, pøi kterém se pro spojení vrstev papíru používá nítí (obr. 212 g), - skládání, pøi kterém tvarové øešení lepenkového pøíøezu umožòuje spojení dvou ploch, napø. nasunutím háku do prùseku (obr. 212 h). Spojováním se zpravidla ukonèuje výrobní proces rùzných druhù obalù i jiných výrobkù z papíru a lepenky. Pøi spojování se pøedevším sleduje, aby fyzikálnì mechanické spoje byly úmìrné mechanickým vlastnostem, které vykazují spojované materiály. V pøípadì, že toho není dosaženo, je spoj nejslabším èlánkem spojovaného materiálu, ovlivòujícím jeho výsledné fyzikálnì mechanické vlastnosti. Na správné volbì zpùsobu spojování a na kvalitním provedení spoje velmi záleží, a proto jim musí být vìnována náležitá pozornost.

2 254 SPOJOVÁNÍ a 2 b c d e f h g Obr. 212 Zpùsoby spojování a - slepování, 1 - lepidlo, 2 - papír, b - slepování lepicí páskou, 1 - lepicí páska, c - termoplastické slepování, 1 - papír, 2 - termoplastická vrstva, d - ploché sešívání drátìnými sponkami, e - rohové sešívání drátìnou sponkou, f - nýtování, g - šití nití, h - spojování skládáním SLEPOVÁNÍ Slepování je nejèastìjší zpùsob spojování papíru nebo lepenky a je dnes, kdy moderní chemie pøináší na trh bohatý sortiment lepidel, zpùsobem nejvhodnìjším a nejspolehlivìjším. Pøi slepování se spojují dva materiály lepidlem. Úlohou slepování je spojit dvì tuhá tìlesa tenkou vrstvou jiné látky takovým zpùsobem, že vzniklý útvar se chová jako nové tuhé tìleso, vykazující nové mechanické vlastnosti. Lepidlo je látka specifických vlastností, která pøi pøechodu z kapalného do tuhého skupenství vytvoøí tenkou vrstvu (zvanou film), jež pøilne na tuhé tìleso. Lepidlo mùže být kapalina, koloidní roztok, disperze nebo tavenina. Druhy a vlastnosti lepidel jsou zahrnuty a podrobnìji popsány v pøedmìtu nauka o materiálu. Z technologických hledisek, a pøedevším podle zpùsobu zmìny skupenství se rozlišují: a. Kapalná lepidla (vodní disperze a roztoky, disperze a roztoky v organických rozpouštìdlech - laky), b. Tavná lepidla - jsou obvykle tuhá s nízkým bodem mìknutí 50 až 80 C (PVC, PE, polyamidy a další). Tavná lepidla jsou termoplastická a termosetická. Toto rozdìlení lepidel se vztahuje k procesu lepení. Kapalná lepidla mìní stav zmìnou obsahu rozpouštìdla (disperzního prostøedí), kdežto tavná lepidla mìní stav pùsobením teploty.

3 SLEPOVÁNÍ 255 Kapalná lepidla mohou být ve stavu: a. xerogel je tuhý stav (suchý), je to výchozí stav lepidla. Nejde o úplnou sušinu, bez obsahu rozpouštìdla, ale o stav tuhý, obsahující urèité množství rozpouštìdla (napø. tabulkový klih obsahuje 17 % vody, škrob v prášku 19 %, kasein v prášku 15 % atd.). b. lyogel je stav nabobtnalý (rosolovitá hmota), zpùsobený zvýšeným obsahem rozpouštìdla proti tuhému stavu. c. sol je tekutý stav lepidla, zpùsobený dalším zvýšením obsahu rozpouštìdla (disperzního prostøedí). Zmenšováním obsahu rozpouštìdla (disperzního prostøedí) odpaøením se lepidlo vrací ze stavu sol pøes lyogel do stavu xerogel. Zmìna stavu kapalného lepidla je tedy vratná. Tavná lepidla mìní svùj stav zmìnou teploty. Rozlišují se stavy: a. tvrdì elastický stav je základní (poèáteèní), skupenství lepidla je zpravidla pevné. b. mìkce elastický je stav vykazující znaky zmìknutí proti poèáteènímu stavu a dochází k nìmu pùsobením teploty. c. plastický stav vznikne dalším zvýšením teploty. Vzniká tavenina. Termoplastická lepidla se pøi snižování teploty (chlazení) vracejí z plastického stavu pøes mìkce elastický do tvrdì elastického. Zmìny stavu se mohou zmìnou teploty opakovat, jsou tedy vratné. Stav termosetického lepidla je nevratný. Jakmile pøejde pùsobením teploty z poèáteèního stavu tvrdì elastického pøes mìkce elastický do plastického a vychlazením se vrátí do stavu tvrdì elastického, není možné proces zmìny stavu pùsobením teploty opakovat jako u termoplastických lepidel a lepidlo zùstává trvale ve stavu tvrdì elastickém. Lepidla používaná pøi zpracování papíru a lepenky jsou vhodnì upravována rùznými prostøedky, které zlepšují jejich vlastnosti dùležité pro snazší nanášení na slepovaný materiál (smáèivost povrchu), pro pøilnavost k rùzným druhùm slepovaných materiálù, zrychlení schnutí, pevnost spoje apod. Jsou to napø. látky upravující pružnost filmu lepidla, rùzná plnidla, vlhèicí prostøedky, odpìòovaèe, tvrdidla a další. Pro nanášení lepidla na slepovaný materiál je dùležitá hustota lepidla v okamžiku nanášení (u kapalných lepidel stav sol, u tavných lepidel plastický stav). Pøedstavíme-li si, že se kapalina skládá z øady vrstev posouvajících se vzájemnì rùznými rychlostmi, pak pomalejší vrstva brzdí rychlejší a naopak. Tím vzniká mezi vrstvami teèné napìtí, úmìrné rozdílu rychlosti na jednotku délky - konstanta této úmìrnosti je dynamická viskozita, její jednotkou je pascal sekunda (Pa s), døíve poise (puáz). V provozní praxi se rozeznává viskozita lepidel: nízká (porovnatelná s mlékem až s øídkým olejem), støední (porovnatelná s hustým olejem až sirupem), vysoká až pastovitá. Pro volbu zpùsobu nanášení lepidla je dùležitým kvalitativním znakem tzv. tažnost lepidla neboli délka jeho vlákna (nesprávnì nazývaného vlas). Lepidla mají krátké, støední a dlouhé vlákno. Ve výrobní praxi se zkouší tahem mezi prsty. Lepidlo má zpravidla delší vlákno, je-li jeho viskozita vyšší a jeho povrchové napìtí nižší. Lepidlo s krátkým vláknem má zpravidla nízkou viskozitu a velké povrchové napìtí.

4 256 SPOJOVÁNÍ Prùbìh lepicího procesu a. Lepidlo se pøipraví do takového stavu, aby bylo možné jeho nanášení na slepovaný materiál. U kapalných lepidel je to pøechod ze stavu xerogel do stavu lyogel - bobtnáním - a dalším rozpouštìním ze stavu lyogel do stavu sol. b. Lepidlo ve stavu sol (nebo u tavného lepidla ve stavu tvrdì až mìkce elastickém) se nanese na slepovanou plochu. c. Tekuté lepidlo ztuhne do stavu lyogel (a tavné lepidlo se roztaví) a dosáhne požadované viskozity pro lepení. d. Slepované plochy se k sobì pøiloží a tlakem slisují. e. Vrstva lepidla ztuhne do tuhého nebo tvrdì elastického stavu. U tohoto stavu se uplatòují pøitažlivé a odpudivé síly a jejich výsledné pùsobení ve styèných plochách mezi filmem lepidla a slepovaným materiálem i v samotném lepidle. Proè nìkterá lepidla spojují urèité materiály lépe nebo hùøe, pøípadnì vùbec ne, není dodnes teoreticky úplnì objasnìné. Pøíèiny zpùsobující pøilnavost lepidla k urèitému materiálu vysvìtlují dvì teorie - mechanická a specifická. Starší mechanická teorie tvrdí, že záleží pøedevším na tom, aby lepidlo v solovém (plastickém) stavu vniklo co nejhloubìji a co nejvíce do pórù slepovaného materiálu, ztuhlo a vytvoøilo tam pevné spojné mùstky (pilíøky) v podobì drobných kolíèkù (mechanická adheze). Pevnost spoje podle této teorie závisí pøedevším na poètu a délce tìchto kolíèkù a na pevnosti lepidla po ztuhnutí. Pøitom pøíliš nezáleží na tlouš ce filmu lepidla. Pevnost spoje je tím vìtší, èím je materiál pórovitìjší. Ve skuteènosti to takto není. Vìtší tlouš ka filmu lepidla je naopak škodlivá a zkouškami bylo dokázáno, že mezi pevností spoje a hloubkou proniknutí lepidla do slepovaného materiálu není tak jednoznaèná souvislost. Je napø. možné dobøe spojit dvì nedrsné plochy (napø. kovové nebo sklenìné), jestliže jsou dokonale hladké, rovné a tìsnì k sobì pøiléhají. Podle nové, specifické teorie mají na jakost lepidla a na kvalitu slepu podstatný vliv pøedevším fyzikálnì chemické jevy. Pevnost slepu ovlivòují dva druhy sil. Je to jednak specifická adheze (pøilnavost), síla, jíž se pøitahují dvì látky dotýkající se navzájem svými povrchy. Jde o pøitažlivou sílu mezi slepovaným materiálem a lepidlem. Adheze kapalin k pevným látkám (pokud kapalina pevnou látku smáèí) je z pøirozených fyzikálních dùvodù znaèná. Kapalina vyplní všechny nerovnosti povrchu pevného tìlesa a obyèejnì k nìmu pevnì pøilne. Pøilnavost lepidla ke slepovanému materiálu závisí také na povrchovém napìtí dotykových ploch, které vzniká pøitažlivými silami mezi molekulami kapaliny a mezi molekulami sousedního pevného tìlesa. Velikost povrchového napìtí urèuje míru smáèivosti. Smáèivost se mìøí okrajovým úhlem (obr. 213), který svírá teèna ke køivce vyznaèující hranice kapaliny v bodì dotyku s povrchem pevného tìlesa. Je tím lepší, èím je okrajový úhel menší. Je-li okrajový úhel vìtší než 90, zmìní se smáèivost v odpudivost. Dobrá smáèivost je jedním ze základních požadavkù na lepivost lepidla, které pokryje celý povrch slepovaných materiálù v místì slepu. Výsledkem je vysoká adheze. Materiál se dobøe spojuje jen takovým lepidlem, které ho dobøe smáèí.

5 SLEPOVÁNÍ 257 d d Obr. 213 Kapka kapaliny na pevném povrchu d - okrajový úhel kapky Druhou silou ovlivòující pevnost slepu je koheze (soudržnost), která se projevuje jako výslednice pøitažlivých sil mezi molekulami lepidla. Dobrá koheze podmiòuje dobré mechanické vlastnosti lepidla a dobrou pevnost slepu. V kapalinách se projevuje koheze zvláštì na jejich povrchu jako povrchové napìtí. U lepidel se povrchové napìtí uplatòuje souèasnì s viskozitou. Fyzikální síly, které pùsobí na vzájemnou soudržnost molekul, jsou jak u specifické adheze, tak i u koheze stejného pùvodu. Jsou to permanentní dipolární síly závislé na polární struktuøe molekul. Pevnost vazby (pøilnavost a soudržnost) je tím vìtší, èím výraznìjší polarita se uplatòuje pøi vzájemném styku molekul (zvláštní druh chemické vazby - vazba polární - chemisorpce). U nepolárních látek, zejména u tavných lepidel a u polyetylénu se uplatòují zvláštní síly zvané van der Waalsovy. Rychlost pøilnutí lepidla ke slepovanému materiálu a pevnost pøilnutí je ovlivnìna chemickou strukturou lepidla i slepovaného materiálu. Velikost polárních sil podmiòuje pevnost vzájemné vazby molekul lepidla a slepovaného materiálu. Ovlivòuje rovnìž míru jejich povrchového napìtí i viskozitu lepidla. Z uvedeného vyplývá: 1. Když se spojí povrchy dvou hladkých neporézních materiálù, uplatòují se ve spoji síly, které vznikají na rozmezí, tj. na povrchu, lepidla a slepovaných materiálù a jejichž pùvod je fyzikálnì chemický. 2. Pøi slepování drsných a porézních materiálù, mezi nìž patøí papír a lepenka, vniká lepidlo do prohlubní a pórù.

6 258 SPOJOVÁNÍ Ke spojení dochází: a. Mechanickým zakotvením, kdy lepidlo vyplní póry a kapiláry lepeného materiálu, kde zakotví a ztuhne. Spoj je tím lepší, èím je lepší koheze lepidla a hloubka jeho proniknutí do materiálu. Pùsobením tlaku se póry lepeného materiálu lépe vyplní. b. Styèným spojením na stìnách kapilár. Èím vìtší je dotyková plocha mezi lepidlem a lepeným materiálem, tím jsou kvantitativnì výhodnìjší podmínky pro adhezi. Velikost adhezních sil je ovlivnìna povrchovým napìtím lepidla a lepeného materiálu (pro zvýšení smáèivosti se používá chemických smáèecích prostøedkù). c. Zvìtšením dotykových ploch nabobtnáním vláknitého materiálu pùsobením vody z lepidel. Poznámka: Tento výklad je zjednodušený. Podrobnìjším rozborem adhezních a kohezních sil se zabývá fyzikální chemie v oblasti polarizaèní teorie, difúzní teorie a teorie termodynamické adsorpce. Lepivost lepidla Pevnost slepu tedy urèuje pøedevším adheze, tj. pevnost pøilnutí lepidla na podložce, a koheze, tj. pevnost lepidla v tahu. Souèet adheze a koheze urèuje lepivost lepidla. Lepidla s vysokou adhezí a kohezí jsou dobøe lepivá. Lepivost lepidla je úmìrná síle, kterou je tøeba vyvinout, aby se dvì slepené plochy od sebe odtrhly. Kvalitní spoj je takový, pøi jehož namáhání v tahu se poruší namáhaný materiál, a ne spoj. Porušení namáhaného slepu ve hmotì lepidla je dùsledkem jeho nedostateèné koheze. Když se pøi namáhání spoje odlepí film lepidla od jednoho povrchu slepovaného materiálu, je to v dùsledku nedostateèných pøitažlivých sil mezi povrchem lepidla a povrchem slepovaného materiálu v dùsledku nedostateèné adheze. A C B a b c a b c Obr. 214 Kvalita spoje slepením A - 1) Slepovaný materiál, 2) lepidlo, 3) hranièní vrstvy mezi slepovanými materiály B - a - Narušení koheze slepovaného materiálu (dobrý slep), b - narušení adheze lepidla v hranièní vrstvì (špatný slep), c - narušení koheze lepidla (špatný slep). C - a - Zkoušení pevnosti slepu tahem, b - rozlepení tahem (v tvaru T), c - odlepením (ve tvaru L)

7 SLEPOVÁNÍ 259 Zkoušení pevnosti slepu Pøi zkoušení pevnosti slepu se mìøí potøebná síla k jeho narušení. Pro objektivní hodnocení je tøeba sledovat prùbìh sil narušujících pevnost slepu (F min a F max), nejlépe na pøístrojích znázor- òujících prùbìh sil graficky. Prùbìh je zpravidla nepravidelný a umožní poznat v narušené ploše slepu pøíèiny, které rozdíly v pevnosti ovlivnily (zejména pøi zkoušení rozlepení T a odlepení L) (obr. 214). Vzhled slepu Požadavky na vzhled slepu jsou: žádné stopy vytlaèení lepidla mimo slep, žádné postøiky lepidla na slepovaných materiálech. Tyto závady ovlivòují negativnì nejenom vzhled slepování polotovarù nebo výrobkù, ale i jiné potíže pøi dalším zpracování na balicích strojích. Slepy nesmí mít vrásnì nebo vyklenutí. Pøi slepování papíru a lepenek je dùležité dodržet tyto podmínky: a. Pøi nanášení musí být dosažena souvislá rovnomìrná a jednolitá vrstva lepidla. U hrubých porézních povrchù toho lze dosáhnout nanesením tlustší vrstvy lepidla. Pro slepování hladkých materiálù s uzavøeným povrchem staèí velmi tenká vrstva lepidla, která dává velmi dobrý spoj. U tlustších vrstev se uplatòují vlivy nedostateèné koheze, jež zhoršují kvalitu spoje (zvláštì ve stavu ztuhlého filmu-xerogel). b. Dokonalou pøilnavost mají lepidla, která dobøe smáèejí povrch lepeného materiálu. Tvoøí-li se na povrchu lepeného materiálu kapièky nebo shluky lepidla, je to pøíznak nedostateèné smáèivosti a souèasnì také špatné lepivosti lepidla pro lepený materiál. c. Velikost tlaku, kterým se dosahuje dostateèný dotyk slepovaných ploch, musí být úmìrná podmínkám lepení a druhu lepidla. Výhodný je mírný tlak, protože pøispívá k rovnomìrnému rozložení lepidla a odstraòuje vzduchové bubliny. Pøíliš velký tlak lepení škodí, protože narušuje prùbìh sil pùsobících v procesu adheze. d. Tlak má pùsobit kolmo, aby se neposunul jeden ze slepovaných materiálù. e. Zahøátím se snižuje viskozita kapalných lepidel (zvláš u živoèišných a rostlinných klihù), urychluje se odpaøení rozpouštìdla. Chlazením se zrychluje pøechod do gelového stavu. Prùbìh odpaøování rozpouštìdel v sušicím procesu probíhá lépe u pórovitého materiálu (rozpouštìdla vnikají do mezivláknových prostorù). Nanášení lepidla Slepování papíru a lepenek se provádí rùznými zpùsoby. Rozlišuje se slepování pøímým nánosem lepidla a slepování nepøímým nánosem lepidla.

8 260 SPOJOVÁNÍ Pøi slepování pøímým nánosem lepidla se lepidlo ve stavu sol (u tavných lepidel ve stavu plastickém) nanáší na papír nebo lepenku a hned následuje pøiložení slepovaného materiálu. Ke spojení obou materiálù dojde pøechodem lepidla ze stavu sol (plastického) pøes gel (mìkce elastického) do vytvoøení tuhého filmu, stavu xerogel (tvrdì elastického), odpaøením rozpouštìdel (u tavných lepidel zchlazením). Tento postup se využívá pøi výrobì sáèkù, pytlù, obálek, skládaèek, vlnité lepenky, slepované lepenky, potažené kartonáže, dutinek, trubic apod. Pøi slepování nepøímým nánosem lepidla se papír vrství lepidlem nezávisle na procesu slepování. Nanesená vrstva lepidla se odpaøením rozpouštìdel (u tavných lepidel zchlazením) uvede do stavu tuhého filmu. V tomto stavu je papír vrstvený lepidlem dále zpracováván na lepicí pásky. Lepicí schopnosti vrstvy lepidla se aktivuje v okamžiku potøeby pùsobením rozpouštìdla (teploty), které upraví lepidlo do stavu sol (u tavných lepidel do stavu plastického). V tomto stavu se k vrstvì aktivovaného lepidla pøikládá a pøilisuje druhý slepovaný materiál. Ke spojení dojde zpìtným pøechodem lepidla do stavu xerogel (do stavu tvrdì elastického). Zvláštním druhem slepování pøi výrobì vrstvených materiálù je slepování lepidlem, které tvoøí tzv. samolepící vrstvu. V tomto pøípadì se papír (nebo i jiný materiál) opatøí vrstvou speciálního lepidla, které odpaøením rozpouštìdla nepøechází do stavu xerogel, ale zùstává v trvale aktivním stavu schopné adheze. Jde o stav na hranici pøechodu sol-lyogel, kdy probíhá proces pøilnutím k slepovanému materiálu. K pøilepení tìchto materiálù dochází pøitlaèením, bez aktivace lepicí vrstvy. Mimoøádné adhezívní vlastnosti tìchto lepících vrstev umožòují snadné pøilepení k nejrùznìjším materiálùm (sklo, kov, textil, kùže apod.). Trvalá adheze lepicích vrstev nutnì vyžaduje ochrannou bariéru, která zabrání nežádoucímu pøilnutí k materiálùm se kterými pøichází do styku pøi výrobì a manipulaci. Proto se vrstva ihned po nanesení a odpaøení rozpouštìdla pøikrývá antiadhezivní folií, kterou obyèejnì tvoøí papír natøený vrstvou silikonových produktù. Pøed upotøebením se fólie sejme a nenarušená samolepicí vrstva se obnaží a pøipraví k pøilepení. Samolepicí vrstvy se používají u etiket, vinìt, oznaèovacích štítkù, nálepek. Vlastnosti samolepicích vrstev se pro rozlièné úèely použití upravují tak, že dobøe pøilnou na podložku, ale mohou být opìt odlepeny, aniž by došlo k poškození povrchu podložky anebo filmu lepidla (tzn. že k rozlepení dojde na dotykové ploše mezi povrchem materiálu a filmem lepidla). Jde o nedostateènou adhezi, která je žádoucí napøíklad u cenovek použitých k oznaèení cen dárkového zboží. Mohou však být upraveny tak, že odlepení je obtížné a pøi jeho násilném provádìní dojde k porušení povrchu materiálu. Tato úprava se uplatòuje tehdy, má-li být etiketa trvalou souèástí obalu (napø. firemní znaèka, název výrobku, výstraha apod.). Rovnìž se používá speciální lepidlo, které vrstvené na podložce nepøilne ani pøítlakem k jiným materiálùm, ale pøilne jen k vrstvì téhož lepidla naneseného na stejném nebo jiném materiálu. Tato speciální vlastnost lepidel se využívá u samolepicích sáèkù a obálek. Jejich zalepovací klopy opatøené vrstvou lepidla, se skládají tak, aby se natøené plochy nedotýkaly. Pøeložením pøi zalepování obálek se vrstvené plochy setkají a pøítlakem spojí. Tento zpùsob se rovnìž používá pøi spojování skládatelných pøíøezù na krabice.

9 SLEPOVÁNÍ 261 Zpùsoby nanášení lepidel na papír a lepenku: (obr. 215) a) b) c) d) Obr. 215 Nanášení lepidla a) na celou plochu, b) nanášení na èást plochy v pásu, c) nanášení v pravidelných ploškách, d) nanášení tvarové a. nanášení na celou plochu - pásu, archu, pøíøezu - používá se pøi výrobì slepovaných lepenek, pøi vrstvení lepidlem, pøi potahování nebo pøi vinutí, pøi polepování papíru hliníkovou fólií, pøi výrobì lepicích pásek apod. b. nanášení na èást plochy - obvykle v nekoneèných pásech - používá se výrobì sáèkù, pytlù apod.; na vrcholky vln - pøi pøilepování zvlnìné vrstvy ke krycím vrstvám vlnitých lepenek c. nanášení v pravidelných ploškách, tzv. bodové - pøi slepování vrstev sáèkù, pytlù apod. Tvar plošek je kruhový, ètvercových, obdélníkový a jejich rozteèné vzdálenosti jsou rùzné podle potøeby a úèelu; d. nanášení tvarové - kdy se lepidlo nanáší na vymezené plochy urèitých geometrických tvarù, napø. vrstva lepidla na chlopních obálek, pøilepování okének na obálkách nebo skládaèkách pøi slepování dna sáèkù, pytlù pøi ètyø a šestimístném slepování skládatelných kartonáží apod. Zpùsoby nanášení Lepidla jsou nanášena na slepované materiály tìmito zpùsoby (obr. 216 až 220): kartáèkovými prvky, povrchem plochy, z prohlubní plochy, smykem, tryskou, nástøikem, ponorem. U jednotlivých zpùsobù se používají rùzné varianty, které se ještì uvnitø dìlí na dílèí varianty. Následující popis se zamìøuje na charakterizující, v praxi používané zpùsoby a o dílèích variantách se jen zmiòuje. a) Nanášení kartáèkovými prvky Typické je ruèní roztírání lepidla štìtcem na celou plochu nebo na její èásti, a to pomocí šablony. Pro tento zpùsob je nejvhodnìjší lepidlo se støední délkou vláken a se støední až nízkou

10 262 SPOJOVÁNÍ viskozitou. Zpùsob se používá pøi výrobì vzorkù, pøi ruèním lepení skládaèek, pøi potahování apod. Nevýhodou je nerovnomìrná vrstva a znaèná spotøeba lepidla. Strojní nanášení rotujícím kartáèem (obr. 216 a) se vyznaèuje rovnomìrnou vrstvou lepidla a dobrým roztìrem. Obvodová rychlost kartáèe je vìtší než rychlost posunu materiálu, na který se lepidlo nanáší. Lepidlo pro tento zpùsob má mít krátké vlákno a nízkou viskozitu. Zpùsob se používá pøi nanášení lepidla na chlopnì obálek nebo pøi výrobì dutinek a trubic. b) Nanášení z povrchu plochy Pøi tomto zpùsobu se lepidlo nanáší v tenké rovnomìrné vrstvì na válcovou nebo rovnou plochu, odkud se pøevážná èást lepidla pøenáší na lepený materiál. Pøenášecí plocha je buï kovová nebo elastická z plastických hmot nebo z gumy. Tento zpùsob nanášení je nejèastìjší. Umožòuje rùzné varianty konstrukèního øešení nanášecích, zejména široké rozmezí tlouš ky nanášené vrstvy lepidla. Jednoduchý je zpùsob, pøi kterém se lepidlo rozetøe štìtcem na sklo nebo na plech a opakovaným pøikládáním slepovaného materiálu se s této plochy snímá vrstva lepidla. Nános je v tomto pøípadì rovnomìrný. Zpùsob je vhodný zvláštì pøi nanášení lepidla na úzké dlouhé pásy. Využívá se také zdokonaleného zpùsobu, pøi nìmž se lepidlo mechanicky nanáší na "nekoneèný" pás, odkud se snímá opakovaným ruèním pøikládáním. 2 1 a 1 c 1 b Obr. 216 Zpùsob nanášení lepidla a - rotujícím kartáèem, b - dvouválcový zpùsob s odpichovaèi, 1 - odpichovaè, c - z vyvýšené plochy gumotipem, 1 - nanášeè, 2 - gumotyp

11 SLEPOVÁNÍ 263 d f e Obr. 216 Zpùsoby nanášení lepidla d - jednoválcový nános lepidla, e - dvouválcový nános, f - jednoválcový systém nanášení tavných lepidel,. Pøi nanášení lepidla z povrchu plochy se nejèastìji používá rotujícího válce, kterým je lepidlo nepøetržitì nanášeno na celou plochu slepovaného materiálu. Pro nepøetržitý nános lepidla v úzkých proužcích se používá nanášecí válec o malé šíøi. Pøerušovaný nános se provádí toèícími se segmenty. Nanášení lepidla na vymezené plochy rùzných tvarù umožòuje nanášení stereotypem (podobnì jako u tisku z výšky). Tìmito zpùsoby se lepidlo nanáší na lepený materiál buï zdola nebo z hora. Pøi nanášení zdola je konstrukèní øešení nanášecího systému jednoduché. Válec nabírá lepidlo ve vanì (brodí se v lepidle) a pøi otáèení ho nanáší na pás papíru teènì vedený po jeho vrcholu. Papír mùže být pøitlaèován pøítlaènými válci. Pøí tomto zpùsobu jsou podmínky pro pøilnutí lepidla k materiálu nejpøíznivìjší. Jednoválcový systém (obr. 216 d), používaný pøi slepování vrstev lepidla nebo pøi slepování skládaèek, hadic na sáèky a pytle, je nejjednodušší zpùsobem válcového nanášení a hodí se pro nanášení, kde nezáleží na rovnomìrnosti tlouš ky filmu lepidla. Používá se též pøi nanášení tavných lepidel s nízkým bodem mìknutí nebo pøi nanášení disperzních lepidel špatnì snášejících mechanické namáhání a dlouhý transport mezi vanou a papírem. Rovnomìrnost tlouš ky filmu lepidla se upravuje stìraèem nebo stíracím váleèkem, pøièemž tlouš ka nánosu lepidla se vymezuje mezerou mezi hranou stìraèe (váleèkem). Použití stìraèe není výhodné, protože se hrudky lepidla usazují ve štìrbinì a zpùsobují nepravidelný nános. Èastìjší je dvouválcový systém (obr. 216 b), používající brodícího válce, který nabírá v nádobì lepidlo a pøenáší je na válec nanášecí. Tlouš ka nánosu lepidla je urèena seøiditelnou mezerou mezi válci. Roztírání lepidla tímto zpùsobem je mnohem lepší a rovnomìrnìjší než pøi

12 264 SPOJOVÁNÍ jednoválcovém systému. Rovnomìrnì rozestavìné odpichovaèe na šíøce nanášecího válce zabraòují pøilnutí lepeného materiálu na nanášecí válec. Pøi nanášení lepidla na archy (pøíøezy) je odpichovaèe obracejí tak, aby se ukládali na dopravník, který je donáší k dalšímu zpracování. Vrstva lepidla mùže být upravována stìraèem nebo váleèkem, pøistaveným k brodícímu válci. Pøi dvouválcovém systému se volí lepidlo se støední viskozitou s krátkým až støedním vláknem. Pøi nanášení lepidla válcem zdola jsou používány též tøíválcové zpùsoby. V tomto pøípadì je mezi válce brodící a nanášecí vestavìn další válec - pøenášecí a roztírací, který zlepšuje rovnomìrnost nánosu, zvláštì pøi tenkém filmu lepidla. Soustava tøí válcù dovoluje protibìžný smìr otáèení. Lepidla mají mít nízkou nebo støední viskozitu a krátké vlákno. Pøi bodovém nebo tvarovém nanášení se v této soustavì vymìní celoplošný nanášecí válec za dílový (reliéfní). Na válec je pøipevòován gumotyp. Lepidlo je potom nanášeno z povrchu vyvýšené plochy stereotypu (schéma na obr. 216 c). V tomto pøípadì je rychlost pohybu nakládacích odnášeèù shodná s obvodovou rychlostí nanášecího válce. Umístìní lepidla na papíru je vymezováno polohou umístìní stereotypu na válci (pro umístìní gumotypu na plášti válce platí stejná pravidla jako u tiskového raportu flexotisku). Tento zpùsob vyžaduje lepidlo s krátkým vláknem, které nestøíká. Pøi válcovém nanášení lepidla shora je lepený materiál veden tìsnì pod nanášecím válcem. Tím, že vrstva lepidla je na vrchní stranì archu, je usnadnìna jeho doprava na dopravníku. (Nemusí se obracet vratnými odpichovaèi, jak je tomu pøi nanášení zdola). Pøi tomto zpùsobu je ovšem obtížnìjší nanášení lepidla na válec. U jednoválcového systému (obr. 216 d) odebírá rotující válec svým povrchem vrstvu lepidla z pøistaveného zásobníku (korýtka, jehož stìnu tvoøí povrch válce), kterou pøenáší na lepený materiál. Šíøka štìrbiny mezi hranou zásobníku a pláštìm válce urèuje tlouš ku vrstvy lepidla. Lepidlo bývá husté - pastovité, aby ze zásobníku nevytékalo ani tehdy, když je válec v klidu. Pøi použití lepidel s nižší viskozitou se hrany zásobníku pøiléhající k plášti válce vybavují tìsnicími kroužky z tuhé technické plsti. Rovnomìrnìjšího nánosu lepidla se dosáhne, je-li zásobník lepidla nahrazen váleèkem otáèejícím se proti smìru otáèení nanášecího válce. V tom pøípadì jsou na stranách obou válcù drážky, do kterých tìsnì zapadají stavítka vytváøející mezi válci korýtko. Lepidlo se do korýtka dávkuje spádem z nádoby pomocí hadice. Výška hladiny se udržuje regulací pøítoku v závislosti na spotøebì, nebo automaticky. Pøeplnìní znemožòují odtokové otvory. Pøi dvouválcovém systému (obr. 216 c) je lepidlo pøenášeno z brodícího válce na pøenášecí a jím na lepený materiál. Otáèení pøenášecího válce mùže být soubìžné s otáèením brodícího válce nebo k nìmu protibìžné. (Na nanášecím válci mùže být štoèek umožòující tvarové nanášení.) Používá se lepidlo s vysokou viskozitou, mùže však být i pastovité s krátkým vláknem. Tøíválcový i víceválcový systém má mezi brodicí a nanášecí válec vestavìný jeden nebo více válcù pøenášecích, které plní rovnìž funkci válcù roztíracích. (Pøi tomto zpùsobu je pøíliš dlouhá cesta mezi hladinou lepidla v nádobì a jeho nanesení na lepený materiál.) Jednoválcový systém nanášení lepidla shora se používá i pøi nanášení tavných lepidel s vysokým bodem mìknutí (obr. 216 f). Tavné lepidlo ve formì tuhého provazce je vtlaèeno pomocí ozubených váleèkù do otvorù v tavícím bloku a po roztavení je pøenášeno pomocí vyhøívaného

13 SLEPOVÁNÍ 265 rotujícího válce zužující se štìrbinou na lepený materiál. Povrch válce mùže být drážkovaný nebo reliéfnì tvarovaný (pro nanášení lepidla v rùzných reliéfech). Nanášení lepidla z povrchu plochý se uplatòuje u tzv. nanášení rázovými prvky. (Tento zpùsob je charakteristický pro starší typy strojù.) V tom pøípadì nanášeè (který má urèitý tvar nanášecí plochy), nabírá lepidlo z povrchu válce nebo z dávkovaèe a pøenáší ho na lepený materiál posuvným rázovým pohybem a vrací se zpìt k nabrání lepidla. Pøenášeè lepidla nìkdy plní i funkci pøenašeèe lepeného materiálu tím, že na své cestì pøilepí k pøenášené vrstvì lepidla pøíøez papíru, který pak pøepravuje na místo lepení (napø. pøi vylepování vložek do obálek) a 1 b c Obr.217 Zpùsoby nanášení lepidla na slepovacím stroji skládacích krabic a - jednomístné nanášení lepidla zdola: 1 - skládaèkový pøíøez, 2 - vana s lepidlem, 3 - nanášecí kotouè, 4 - pøítlaèný váleèek, b - dvoumístné nanášení lepidla shora: 1 - nanášecí kotouèe, 2 - nádoby s lepidlem, 3 - stìraè lepidla, 4 - seøizování stranové polohy, 5 - seøizování vertikální polohy, 6 - seøizování spodního pøítlaku; c - nanášení lepidla štoèkem u ètyømístného a šestimístného nanášení 1 Obr. 218a Nanášení lepidla z prohlubní plochy ( pláštì válce ) 1 - stìraè

14 266 SPOJOVÁNÍ c. Nanášení lepidla z prohlubní plochy (pláštì válce) (obr. 218a) Pøi tomto zpùsobu je brodící válec souèasnì nanášecím. Povrch válce je vybaven prohlubnìmi uspoøádanými v geometrické síti (rastrováním). Hloubka prohlubní a hustota sítì rastru mùže být rùzná podle potøebné tlouš ky filmu lepidla. Válec se brodí v lepidle a nabírá ho do prohlubní. Pøebyteèné lepidlo se z povrchu pláštì stírá stìraèem. Lepený materiál se pøitlaèuje k válci, a protože pøilnavost lepidla k lepenému materiálu je vìtší než ke kovu, snímá lepidlo. Tímto zpùsobem se lepidlo nanáší plynule a v celých plochách, ale i v plochách vymezených v rùzných plošných tvarech, které jsou zaleptány do povrchu válce. Umožòuje velmi pøesné nanášení rovnomìrné vrstvy lepidla. (Princip je podobný hlubotisku.) Mùže být použito i dvouválcového systému, pøi kterém je film lepidla z nanášecího válce pøenášen na lepený materiál nepøímo, a to pøenášecím válcem, který je zpravidla gumový. Lepidlo pro nanášení z prohlubní musí mít krátké vlákno, støední viskozitu a dobrou soudržnost. d ) Nanášení lepidla smykem Pøi tomto zpùsobu pøiléhá k pohybující se ploše lepeného materiálu (pásu papíru nebo k šupinovitì sestaveným pøíøezùm na obálky) korýtko s lepidlem v urèité šíøce tak, že lepený materiál tvoøí jednu jeho stìnu. Smýkající se papír odnáší na svém povrchu vrstvu lepidla, jejíž tlouš ka je vymezena štìrbinou mezi hranou korýtka a papírem. Styèná hrana korýtka bývá opatøena obkladem z plsti nebo pryže, jejíchž elasticita pomáhá lepidlo lépe roztírat. Lepidlo má mít krátké vlákno a nízkou až støední viskozitu. Zpùsob se používá pro vrstvení lepidla na zalepovací klopy obálek. Obr. 218b Nanášení hubicí z uzavøené komory Novìjším zpùsobem, používaným u moderních strojù, je nanášení lepidla na lepený materiál hubicí z uzavøené komory (obr. 218b). Množství nanášeného lepidla se nastavuje polohou klínu, který zapadá do hubice a vymezuje prùtokovou štìrbinu. Tento zpùsob se výhodnì používá pro nanášení lepidel na bázi prchavých rozpouštìdel nebo tìch, která pro velkou pìnivost není

15 SLEPOVÁNÍ 267 možné nanášet jiným zpùsobem. Pøi vybavení komory vyhøíváním se tento zpùsob mùže použít též pro nanášení tavných lepidel (používá se u sáèkových strojù na lepení hadic pøi vysokých rychlostech). Zvláštní zpùsob, který je vhodný pro pøerušované nanášení lepidla, je tzv. systém tupovací. V tomto pøípadì je klín (kužel) zapadající do hubice odpružený. Tlakem pružiny hubici uzavírá a svým vrcholem z ní vyènívá. Pøítlakem hubice k lepenému materiálu se klín do ní stlaèí a otevøe prùtokovou štìrbinu, kterou protéká lepidlo. Po uvolnìní z pøítlaku se hubice klínem opìt uzavøe. Tento zpùsob se používá též u rùzných pøíruèních kanceláøských lepièek. e) Nanášení lepidla tryskou (tlakem) (obr. 219) Obr. 219 Nanášení lepidla tryskou Tento zpùsob se používá pøi nanášení tavných lepidel s vysokým bodem mìknutí. Poèáteèní stav lepidla je tuhý (dráty, pásky, granule). Lepidlo se ve vyhøívací komoøe roztaví do plastického stavu a odtud se vytlaèuje šnekem nebo zubovým èerpadlem do nanášecí hubice a na lepený materiál. Zpùsob se používá pro plynulé nanášení zpravidla v úzkých proužcích pøi slepování materiálù, které mají špatnou povrchovou smáèivost (napø. hliníkové fólie). f) Nanášení lepidla nástøikem U tohoto zpùsobu se lepidlo tlakem pøivádí do pistole, jejíž tryskou se støíká na posunovaný pás papíru (podobnì jako pøi støíkání barev). Vrstva lepidla nanášená tímto zpùsobem nebývá rovnomìrná po celé ploše a spotøeba lepidla je znaènì vysoká. Zpùsob se v praxi osvìdèuje jen ve speciálních pøípadech. Lepidlo musí mít krátké vlákno a nízkou viskozitu. g) Nanášení lepidla ponorem Pøi nanášení lepidla ponorem obepíná pás lepeného materiálu rotující válec, který se brodí v zásobníku s lepidlem. Nanášení lepidla mùže být buï jednostranné nebo oboustranné. Pøi jednostranném nanášení (obr. 220) je strana tìsnì pøiléhající k povrchu válce lepidlem nedotèena, zatímco druhá, vnìjší strana nabírá na svùj povrch vrstvu, která je úmìrná nasáklivosti lepeného materiálu a závisí též na konzistenci lepidla a rychlosti pohybu ponoøeného pásu. Zpùsob se používá tehdy, nevyžaduje-li se pøesná a rovnomìrná vrstva lepidla na celé lepené ploše.

16 268 SPOJOVÁNÍ Obr. 220 Nanášení ponorem (jednostranné) Pøi oboustranném nanášení je lepený materiál veden pøes vodicí váleèek umístìný pod hladinou lepidla tak, že obì dvì strany lepeného materiálu jsou ponoøeny v lepidle. Lepený materiál nabírá na obì strany vrstvu lepidla úmìrnou jeho nasáklivosti, konzistenci lepidla a rychlosti nanášení. Pøebyteèné množství lepidla se nìkdy stírá ždímacími válci, kterými lepený materiál prochází ihned, jakmile vystupuje nad hladinu lepidla. Pøebyteèné lepidlo stéká zpìt do nádrže. Stírání pøebyteèného lepidla se provádí též pomocí stìraèù. Zpùsob se používá tehdy, když je tøeba, aby lepidlo kromì lepení vyztužovalo svým obsahem lepený materiál. (Napø. pøi výrobì slepovaných lepenek nebo pøi spirálovém vinutí.) Z uvedených struèných popisù vyplývá, že lepidlo je možné nanášet na lepený materiál rùznými zpùsoby, z nichž každý má urèité pøednosti pro urèitý druh lepení, lepeného materiálu i pro urèitý druh lepidla. U strojních zaøízení na lepení, slepování nebo polepování bývají použity rozlièné nanášecí zpùsoby, které kladou rozdílné nároky na druh lepidla a jeho vlastnosti. Slepování nepøímým nanášením lepidla Pøi nepøímém zpùsobu slepování jsou pro slepování používány materiály vrstvené lepidlem. Lepicí proces probíhá tak, že lepivá schopnost vrstvy lepidla je aktivována pùsobením rozpouštìdla (u tavných lepidel pùsobením teploty). Využívá se vratné schopnosti lepidla, tedy pøecházet znovu do stavu gel (u tavných lepidel do stavu mìkce elastického) a dále do stavu sol (plastického). Pøi zpìtném pøechodu pøilne lepidlo ke slepovanému materiálu a vrací se do stavu tuhého. Tím dochází ke slepování spojovaných materiálù. Jsou-li lepicí materiály vrstvené samolepicími vrstvami, staèí k jejich pøilnutí a ke spojení tlak. Spojování lepicími páskami na bázi rozpouštìdel Spojování lepicími páskami se používá v kartonážní výrobì pøi výrobì krabic, které se spojují ve složeném nebo v prostorovém stavu.

17 SLEPOVÁNÍ 269 Slepovací stroje pro kompletování kartonáže ve složeném stavu se provádìjí lepicí páskou (obr. 221) (pøíøezy na tyto krabice jsou bez spojovací záložky). Používané lepicí pásky jsou vrstvené kožním nebo kostním klihem Obr. 221 Obr. 222 Obr. 221 Slepování lepicí páskou - znázornìní slepení krabice ve složeném stavu 1 - lepicí páska Obr. 222 Funkèní schéma slepovacího stroje s lepicí páskou 1 - lepicí páska, 2 - tažné válce, 3 - nanášení rozpouštìdla, 4 - nùž, 5 - pøítlaèná lišta, 6 - rameno (opìrné) U jednoduchých poloautomatických nebo automatických strojù (obr. 222) se používá zpùsob, kde se lepicí páska odvíjí z kotouèe tažnými váleèky a natírá aktivaèním rozpouštìdlem. Tažné válce posouvají pásku mezi spojovací èelisti tvoøené opìrným ramenem a pøítlaènou lištou. Složený krabicový pøíøez je pøiložen na rameno a pøi pøítlaku pøítlaèné lišty odstøihne nùž díl lepicí pásky, kterou tlakem pøilepí na vymezené plochy pøíøezu. Poloautomatické a automatické stroje zavádìjí pásku mezi èelisti soubìžnì s lepenou krabicí tak, že prùbìh spojování je plynulý. Tažné váleèky, které posouvají lepicí pásku mezi èelisti (ve stavu, kdy je aktivována adheze lepidla), jsou obloženy antiadhezívním materiálem (teflonem), aby na nich lepidlo nepøilnulo. Lepicí pásky jsou vyrobeny z pevných sulfátových papírù, z papírù slepovaných polyetylénem, pøípadnì jsou vyztuženy tkaninou, která jim dodává mimoøádnou pevnost. Zpùsob se používá pøi slepování pøíøezù z vlnité, pøípadnì i z plné lepenky zejména v tìch pøípadech, kdy není možné použít zpùsob sešívání drátem, protože by se obsah mohl snadno poškodit drátìnými sponkami (krabice s mìchem nebo sáèkem z plastických hmot pro balení tekutin, pastovitých nebo práškových a sypkých obsahù). Pracovní postup na jednoduchých strojích s ruèním nakládáním probíhá tak, že obsluha složí pøíøez a pøiloží ho na rameno. Po provedení slepu vysouvá pøíøez zpìt. U poloautomatických strojù se pøíøez ruènì složí a naloží do stroje, ale provedení slepu a doprava slepené krabice probíhá mechanicky. Slepená krabice se posunuje smìrem k vykládání, takže mùže následovat naložení dalšího pøíøezu.

18 270 SPOJOVÁNÍ Automatické stroje provádìjí složení a naložení pøíøezu i slepení mechanicky. Slepené krabice se vykládají do stohu. Pevnost spoje provedeného tímto zpùsobem je velmi dobrá, zvláštì pøi použití vyztužené lepicí pásky. Spoj také vykazuje lepší odolnost než spoj provedený sešitím drátìnými sponkami. a b Obr. 223 Schematické znázornìní rohového slepování a - pøíøez na krabici pro rohové slepování, b - pøelepená hrana, 1 - lepicí páska, 2 - tažné válce, 3 - nanášení rozpouštìdla, 4 - nùž, 5 - pøítlaèná lišta, 6 - opìrné rameno, 7 - tažné tvarovací válce (èelní pohled) Podobným zpùsobem pracují rovnìž etiketovací stroje, které pøilepují etikety opatøené vrstvou lepidla na rùzné pøedmìty (na lahve, sešity apod.). Spojování krabicových pøíøezù v prostorovém stavu se provádí pøelepením hran, tzv. rohovým slepováním. Pøíøez s vyseknutými rohy se skládá v linkách ohybu do prostorového stavu a na hranách, kde se boèné stìny dotýkají, se pøelepuje lepicí páskou. Po slepení všech ètyø stran zùstává v prostorovém stavu. Funkèní princip rohového slepování je shodný se spojováním pøíøezu v plochém stavu (obr. 223). Odlišuje se tím, že se místo tažných váleèkù používají tvarovací kotouèe, které ohýbají pásku do pravého úhlu, a rovnìž tvar èelisti, tj. opìrného ramene a pøítlaèné lišty, je upraven jako matrice a patrice pro pøilepení pásky na hranu vzniklou složením pøíøezu do prostorového stavu. V tomto stavu se krabice nakládá na rameno. Pokud jsou stroje jednoduché, s ruèní obsluhou, provádí se slepení jedné hrany. Automatické rohové slepovaèky pøelepují

19 TEPELNÉ SPOJOVÁNÍ 271 všechny ètyøi hrany najednou. Rohové slepování pøíøezù se používá ve výrobì potažené kartonáže. Spojování lepicími páskami na bázi tavných lepidel Zpùsoby plochého i rohového spojování lepicími páskami vrstvenými tavnými lepidly jsou podobné jako pøi použití lepicích pásek na bázi rozpustných lepidel. Lepivost ovšem není vyvolána rozpouštìdlem, ale teplotou a tlakem. Lisovací èelisti jsou vyhøívané, jejich teplotu lze nastavit (90 až 120 C). Lepicí pásky na bázi rozpouštìdel jsou nevýhodné, protože lepidlo v solovém stavu se usazuje na vodicích soustavách i na èelistech a dochází k pøilepování lepeného materiálu a k poruchovosti. Tyto zpùsoby se nahrazují vhodnìjšími, využívajícími lepicích pásek na bázi tavných lepidel. U nìkterých strojù se vrstva lepidla na pásce nejprve zahøeje a páska se poté posunuje mezi èelisti. Ty jí pøilepí ke slepovanému materiálu jen tlakem (nìkdy kombinovanì tlakem a teplem). V tomto pøípadì se musí použít speciální lepicí pásky, jejichž vrstva lepidla obsahuje látky zpožïující jeho pøechod z plastického do mìkce a tvrdì elastického stavu, tedy takzvané lepicí pásky se zpoždìným úèinkem (nebo zpožïovaèem), které se pro tyto úèely vyrábìjí. Opoždìní pøechodu je dùležité proto, aby lepidlo bylo schopné adhezívnì pøilnout ke spojovanému materiálu ještì urèitý okamžik po pùsobení teploty, tj. ještì po dopravení pásky z vyhøívané èásti do èelistí, které následným tlakem provedou pøilepení ke slepovanému materiálu. Zpùsoby používající tavné lepidlo jsou podstatnì výhodnìjší, protože dovolují bezporuchový provoz a vyšší výkony než zpùsoby používající lepících pásek na bázi rozpouštìdel. Odpadají rovnìž ztrátové èasy potøebné k zavadnutí lepidla TEPELNÉ SPOJOVÁNÍ Obr. 224 Tepelné spojování a - papíru vrstveného plastickou hmotou, b - fólií plastických hmot

20 272 SPOJOVÁNÍ Tepelné spojování (obr. 224) je technologický postup, pøi kterém se fólie plastických hmot nebo papíry, kartóny a lepenky vrstvené nebo natírané plastickými hmotami homogennì spojují pùsobením teploty a tlaku. Tepelným spojováním se provádìjí spoje, které jsou nepropustné pro tekutiny a plyny. Zpùsob spojování je velmi rozšíøený ve výrobì obalù. Na rozdíl od jiných zpùsobù provádí se zde spojování bez použití tøetího spojovacího materiálu. Pro spoj se využívá termoplastických vlastností plastických hmot (napø. fólií polyetylénu, fólií PVC nebo papíru vrstveného polyetylénem, polypropylénem nebo natíraného disperzemi plastických hmot). Tepelné spojování plastických hmot patøí do technologie zpracování plastù. Používá se však i pøi zpracování papíru a lepenky zejména ve výrobì obalù, kdy fólie plastických hmot tvoøí souèást obalù (krabice s víèky z transportních termoplastických fólií, papírové pytle s vložkou z fólie plastické hmoty), nebo i pøi výrobì souèástí jiných výrobkù (blokù, notesù, rùzných spisových desek, alb, vzorníkù apod., u nichž jsou z fólií plastických hmot zhotoveny vnìjší desky nebo vnitøní vložky apod.). Tepelné spojování se používá zejména pøi zpracování papírù a lepenek natíraných nebo vrstvených plastickými hmotami, pøi spojování vrstev sáèkù, spojování kartonáží vyrábìných z kartónù nebo lepenek natíraných nebo vrstvených kopolymery plastických hmot, pøi výrobì vinuté kartonáže, obalù na hotové pokrmy apod. Prùbìh postupu tepelného spojování Zpùsob tepelného spojování lze uplatnit jen u takových materiálù, které pùsobením teploty pøechází do plastického stavu. Celkový proces spojení sestává ze tøí fází, které se èasovì pøekrývají: a) zahøátí materiálu v ploše spoje na teplotu potøebnou pro spojení (tavná teplota), b) stlaèení spojovaných materiálù v místech spojù c) vychlazení na teplotu, která poskytne dostateènou pevnost pro další zpracování. Postup tepelného zpracování je ovlivnìn: - tepelnými vlastnostmi plastické hmoty (vrstvy nátìru na papíru nebo lepence, její tepelnou vodivostí), - reologickými vlastnostmi plastické hmoty pøi vyšších teplotách, - zpùsobem pøivádìní a odvádìní teploty. Na kvalitu spoje pùsobí ještì tyto faktory: - geometrie spoje, - tvar svaøovací elektrody, - tlak svaøovacího nástroje, - vlastnosti spojovaného materiálu (obsah rùzných pøísad), - povrchová úprava spojovaných materiálù (napø. potisk).

21 TEPELNÉ SPOJOVÁNÍ 273 Ve fázi zahøátí jsou vznikem nebo pøivedením teploty do plochy spoje termoplastické vrstvy spojovaných materiálù zahøáty tak, že jsou jejich molekuly uvádìny do pohybu. Hmoty pøecházejí do plastického stavu, ve kterém je lze pùsobením tlaku spojovat. Pro tepelné spojování termoplastických materiálù musí být použity správné teploty, které jsou u jednotlivých druhù plastických hmot rùzné, podle rozdìlení délek øetìzcù molekul. Pøi správné teplotì se dvì termoplastické vrstvy spojují pøi minimálním tlaku. Takový spoj je pevný a stabilní. Dojde-li k pøekroèení teploty nad pøípustnou hranici, dochází k depolarizaci makromolekul a tepelný spoj má podstatnì horší mechanické vlastnosti. Rozsah vhodné teploty pro spojování je vymezen na jedné stranì stupnìm, kdy hmota pøechází do plastického stavu (narušení mezimolekulárních sil), a na druhé stranì stupnìm, kdy dochází k jejímu strukturálnímu rozkladu (narušení hlavních sil). Èím vìtší je rozdíl mezi tìmito stavy, tím lepší je spojovatelnost termoplastické hmoty pùsobením tlaku. Tento rozsah je u jednotlivých plastických hmot rùzný a urèuje se indexem t /t, kde t je teplota rozkladu r p r a t teplota plastického stavu vhodného pro spojování. Napøíklad index u fólie PVC nemìkèep né je 1,15, u PVC fólie mìkèené 1,2, u acetátu celulózy 1,25, u polyamidu 1,3, u polystyrolu 1,4, u polyetylénu 1,5. Tepelné spojování není závislé jen na tepelném rozsahu, ale také na tavné viskozitì plastických hmot. Je-li tato nízká, je spojení snadnìjší než pøi vysoké viskozitì. Teplem jsou tedy spojovatelné fólie nebo vrstvy plastických hmot, které je možné zahøívat na teplotu vhodnou pro spojování, aniž by pøi tom došlo k pøíznakùm jejich rozkladu. Velikost použitého tlaku pøímo závisí na teplotì. Pøi vyšších teplotách je možné tepelnì spojovat pøi malém tlaku a opaènì; pod hranicí vhodné teploty, kdy hmota nepøechází do plastického stavu, není možné docílit spojení bez použití vysokých tlakù. Pro tepelné spojování fólií nebo vrstev plastických hmot jsou pøimìøené tyto rozsahy teplot: Hmota Rozsah teploty C vysokotalký polyetylén nemìkèené PVC mìkèené PVC Polyvinylidenchlorid PVDC lakovaný celofán smíchaný kopolymér vinylidenchloridu (diofán jako nátìrová hmota) od závislé na obsahu zmìkèovadel Tepelné spojování se provádí rùznými zpùsoby, které se vzájemnì liší principy, jimiž je vytváøeno tepelné pole v místech spoje, a také tedy svým použitím pro spojování rùzných druhù termoplastických hmot.

22 274 SPOJOVÁNÍ Pøi zpracování papíru a v obalové technice se používají tyto zpùsoby tepelného spojování: kontaktní, impulsní, vysokofrekvenèní, pøedehøívacím klínem, dìlicím nožem. Kromì toho se používají zpùsoby spojování horkým vzduchem, pøímým ohnìm, indukèním teplem, koncentrovanými svìtelnými paprsky i ultrazvukem. Spoj vzniká buï periodickou funkcí spojovacích nástrojù nebo pøi spojování pásových materiálù kontinuálnì. Kontaktní tepelné spojování (obr. 225) Pøi kontaktním spojování se teplota do míst spojù pøivádí vyhøívanými nástroji, a to buï spojovacími èelistmi nebo rotujícími kotouèky. Rotující kotouèky mají proti èelistem tu nevýhodu, že doba pùsobení tlaku a teploty je velmi krátká. Provedení kvalitního spoje je proto podmínìno pomìrnì malými rychlostmi posunu spojovaných materiálù nebo nezbytnou soustavou nìkolika za sebou uspoøádaných spojovacích kotouèkù. Vyhøívání spojovacích èelistí a kotouèkù je zpravidla elektrické. Používá se i vyhøívání párou nebo horkým olejem. t O a t s b Obr. 225 Kontaktní zpùsoby tepelného spojování 1 - spojovací èelist, 2 - vyhøívaný blok, 3 - antiadhezívní obklad, 4 - fólie a - pùsobení teploty u kontaktního tepelného spojování, t - rozsah teploty na vnìjším 0 povrchu spojovací èelisti, t - teplota v místì spoje s b - kontinuální pásové tepelné spojování, 1 - tepelné zóny, 2 - chladicí zóna, 3 - fólie

23 TEPELNÉ SPOJOVÁNÍ 275 Spojovací èelisti mají šíøku 4 až 10 mm. Pøi spojování homogenních termoplastù se dosahuje kompaktního spojení, jehož pevnost prakticky není závislá na zvìtšování plochy sváru. Proto se spoje obvykle provádìjí spojovacími èelistmi s malou šíøkou kontaktních spojovacích ploch. Nevýhodou tohoto zpùsobu je vnìjší pøivádìní teploty na spojované materiály. Teplota musí pronikat z povrchu plochy dovnitø materiálu. Proto se musí na povrchu pùsobit podstatnì vyšší teplotou, než je teplota potøebná pro provedení spoje. Tepelný spád mezi vnìjším povrchem a spojem a rychlost dosažení teploty v místì spoje závisí na teplotì spojovacích èelistí (kotouèkù), na jejich tepelné vodivosti, na tlouš ce spojovaných materiálù a na dobì pùsobení. Teplotní parametry spojovacích nástrojù se musí upravit tak, aby v místì spoje bylo dosaženo teploty potøebné pro plastifikaci obou vrstev termoplastické hmoty. Jen tak vznikne pùsobením pøimìøeného tlaku homogenní spojení. Pøi spojování papírù natøených nebo vrstvených termoplastickou hmotou se pevnost spoje zvìtšuje se zvìtšující se tlouš kou vrstvy termoplastické hmoty (pøi konstantní teplotì) až do urèitého maxima. Pøi dalším zvìtšováním tlouš ky vrstvy se pevnost spojù zmenšuje. Na pevnost spoje pùsobí rovnìž spojovací teplota. Se zvìtšující se tlouš kou vrstvy termoplastické hmoty vzniká pomìrnì velký rozdíl mezi teplotou spojovacích èelistí s teplotou v místì spoje. Tato vnitøní teplota nestaèí k dostateèné plastifikaci hmoty, a proto musí být zvìtšována teplota spojovacích nástrojù. Optimální podmínky kvalitního spoje se urèují pokusným spojováním a empirickým zjištìním vhodných parametrù, zvláštì té teploty, pøi které spojování termoplastické hmoty pøechází do plastického stavu. Nevýhodou tohoto zpùsobu je, že se spojované materiály vykládají ze spojovacích nástrojù v teplém stavu, kdy snadno dochází k tvarovým deformacím. Nevýhodný je rovnìž vliv teploty na okolí místa spoje, kde snadno dochází k nežádoucímu spojení, k tzv. blokování (napø. nežádoucí spojování stìn plochých sáèkù tepelnì spojovaných na okrajích). Kontinuální zpùsob tepelného spojování (obr. 225 b) se provádí pomocí dvou ocelových pásù, které vedou spojované materiály tlakem kotouèkù tepelnou a následnì chladicí zónou. K vychlazení spoje dochází pùsobením tlaku, èímž se zabraòuje jeho deformacím. Pøi spojování folií plastických hmot, kdy pøichází teplá èelist do pøímého styku s termoplastickou hmotou, musí být povrch èelisti vybaven antiadhezívní vrstvou, která zabraòuje pøilnutí plastické hmoty k èelisti. K tomu úèelu se používají teflonové nebo silikonkauèukové folie. Kontaktní zpùsob spojování se používá pro spojování tenkých folií plastických hmot s velkým rozsahem pøechodu mezi elastickým a plastickým stavem. Pro spojování materiálù natíraných nebo vrstvených termoplastickými hmotami je tento zpùsob velmi výhodný, zvláštì pro pomìrnì nízké výrobní náklady. Èasto se pro spojování tìchto materiálù používají profilované èelisti,které dávají spojùm lepší vzhled i když mnohdy na úkor jejich pevnosti. Impulsní tepelné spojování (obr. 226) Ohøívání spoje potøebné pro pøechod spojovaných materiálù do plastického stavu se pøi tomto zpùsobu provádí krátkými tepelnými impulsy. Výhodou zpùsobu je, že ochlazení spoje mùže èásteènì probíhat ještì v pøítlaku spojovacích nástrojù, takže nedochází k jeho deformaci.