Lepení do vysokých teplot: kolik °C které lepidlo vydrží

Většina běžných lepidel a tmelů pracuje spolehlivě do 80 až 90 °C. Materiály vyvinuté pro teplo se dostanou na 100 až 110 °C trvale a krátkodobě snesou 180 až 230 °C. Nad touto hranicí lepidla jako kategorie končí a nastupují žáruvzdorné tmely, které se chovají úplně jinak.

Teplota se přitom u lepeného spoje řeší až většinou až na posledním místě, přičemž rozhoduje o tom, jestli spoj vydrží rok, nebo týden.

Rychlý přehled:

Vteřinová lepidla:

Kyanoakryláty jsou nejrychlejší, co existuje — funkční pevnosti dosahují za čtyři až dvacet sekund. Teplo je ale jejich slabina a pro spoje, které se zahřívají, se nehodí. Konkrétní hodnotu najdete v technickém listu daného typu.

Akryly a silikony: pozor na kyselinu:

Akrylové tmely končí běžně na 80 °C. Jsou interiérové, přetíratelné a levné, ale na teplo ani na pohyb spoje se nehodí.

U silikonů je důležitější než teplota jejich chemie:

Acetoxy silikon při vytvrzování uvolňuje kyselinu octovou — odtud ten octový zápach. Ta koroduje nechráněné kovy, typicky měď, mosaz a pozinkovaný plech a nedělá dobře přírodnímu kameni. Na klempířské prvky, parapety a zrcadla se proto nehodí, i kdyby teplotně stačil.

Neutrální silikony uvolňují místo kyseliny alkoholy a jsou vůči kovům bezpečné — u prémiového typu je přilnavost k mědi, mosazi i pozinkovanému plechu výslovně ověřená.

PUR pěny: 90 °C a rozdíl mezi teplem a ohněm:

Montážní pěny se prakticky bez rozdílu drží v pásmu −40 až 90 °C, jedna zvládne 130 °C.

Teplotní odolnost ale není totéž co odolnost proti ohni. Reakce na oheň popisuje, jak se chová materiál sám — běžné pěny jsou většinou ve třídě F, tedy nejnižší. Požární odolnost říká, jak dlouho konstrukce v požáru plní svou funkci, a tu běžná pěna nemá vůbec. Protipožární PUR pěna Nullifire FF197 z naší nabídky má až 240 minut.

Obyčejnou pěnu proto nelze použít tam, kde projekt žádá požární odolnost a nepomůže Vám ani to že snese 130 °C.

MS polymer, nebo polyuretan? Pevnost proti pružnosti:

Tady se lidé rozhodují nejčastěji ale čísla mluví jasně:

Polyuretan snese o deset stupňů víc a je čtyřikrát až pětkrát pevnější. Zaplatí to tuhostí, po vytvrzení je tvrdý a téměř netažný, tedy při namáhání snáze praskne.

A právě tady je důvod, proč se pro teplem zatížené spoje volí spíše MS polymer. Lepené materiály se teplem roztahují a to každý jinak, jelikož se běžně lepí dva odlišné materiály (hliník jinak než ocel, plast jinak než sklo, apod.). Tuhý spoj tenhle pohyb neustojí a praskne, i když teplotu jako takovou snese. MS polymer s tažností 130 až 470 % pohyb vezme na sebe.

Zjednodušeně: polyuretan tam, kde se nic nehýbe a rozhoduje pevnost. MS polymer tam, kde spoj pracuje — při teplotní zátěži pracuje skoro vždy.

Nutno podotknout, že uvnitř MS skupiny jsou také rozdíly: teplotně odolné typy zvládají 200 °C krátkodobě, univerzální 180 °C, transparentní varianta má strop níž, tedy 90 °C trvale a 120 °C krátkodobě, protože je u něho průhlednost vykoupena složením. Jeden údaj stojí za zdůraznění. Teplotně odolný MS polymer se před přetržením protáhne o 470 % své délky — tedy na víc než pětinásobek. Pro srovnání: polyuretan 14 %, běžný MS polymer s okamžitou pevností 130 %.

U odolných lepidel bývá pravidlem, že se za teplotní odolnost platí ztrátou pružnosti. U MS polymerních lepidel a tmelů ne. Materiál snese 200 °C a zároveň patří k nejtažnějším v celé nabídce. To je přesně kombinace, kterou teplem zatížený spoj potřebuje: teplota ho nezničí a roztažnost materiálů ho nepřetrhne.

Jak číst graf a podle čeho vybrat?

Graf srovnává sedm materiálů seřazených podle tažnosti. Modrá čára je teplotní odolnost, červená tažnost a čísla pod osou udávají pevnost ve smyku. Vyplývají z něj tři věci, které se z tabulky nebo technických listů na první pohled vyčíst nedají.

1. Teplotní křivka je plochá. Všechny materiály od nejtužšího polyuretanu po nejpružnější MS polymer drží 100 až 110 °C trvale. Rozdíl mezi nimi je pouhých deset stupňů. Teplota tedy mezi těmito materiály nerozhoduje a pokud spoj nepřesáhne stovku, projde kterýkoli z nich.

2. Tažnost se přitom liší třiatřicetkrát, ze 14 na 470 %. Tohle je ten skutečný rozdíl mezi materiály a podle něj se vybírá.

3. Pevnost s ničím nekoreluje. Nejpevnější v grafu je SUPERFAST 2K (3,5 N/mm²) při 280 % tažnosti, nejméně pevný FAST 2K (2,0) při 270 %. Pružnost se tedy neplatí pevností, obojí se dá mít najednou.

Praktický důsledek: nekupujete teplotní odolnost, vybíráte mezi tuhostí a pružností. MS polymer HIGH TEMP je v grafu vpravo nahoře proto, že je nejtažnější ze všech, které zároveň snesou 200 °C krátkodobě.

Postup výběru:

Nejčastější chyba je vybírat podle teploty. V pásmu do 100 °C ji splní skoro všechno a rozhodnutí by mělo být založeno na tažnosti — u teplem zatížených spojů je skoro vždy nejdůležitějším faktorem tažnosti, protože roztažnost materiálů je to, co spoj nakonec přetrhne či poškodí.

Kde se to používá: MS polymery se osvědčily mimo jiné na trvale pružné utěsnění švů v motorovém prostoru, kde se teploty pohybují kolem osmdesáti až sta stupňů a materiály pracují. Nejsou to konstrukční lepidla na opravy odlitků nebo bloků motoru — na to je potřeba epoxid.

Víc o téhle skupině materiálů najdete v článku MS polymery.

Dvousložkové varianty: rychlost a vytvrzení skrz naskrz:

Dvousložkové MS a STP mají stejné teplotní pásmo jako jednosložkové, tedy 100 °C trvale, 180 až 200 °C krátkodobě. Dvousložkový polyuretan je v krátkodobé zátěži rekordman celého přehledu: 230 °C po dobu třiceti minut.

Hlavní výhoda dvousložkových materiálů ale není teplota — jsou to dvě jiné věci:

• Rychlost. Funkční pevnost za dvacet minut až hodinu a půl místo za den.
• Řízené vytvrzení v celém objemu. Jednosložkové materiály vytvrzují vzdušnou vlhkostí od povrchu dovnitř, rychlostí zhruba 2 až 4 mm za 24 hodin. U silné vrstvy nebo uzavřeného spoje to znamená dny a někdy se vnitřek nevytvrdí vůbec. Dvousložková lepidla a tmely vytvrzují chemickou reakcí obou složek naráz, takže i silná vrstva ztuhne rovnoměrně. U větších objemů je to rozdíl mezi funkčním a nefunkčním spojem.

Co k tomu potřebujete: dvousložkovou aplikační pistoli podle poměru kartuše a statický směšovač. Není to pracnější než běžné lepení — jen je potřeba mít správné nástroje a nasadit nový směšovač.

Epoxidy: nejvyšší trvalá odolnost:

Epoxidy drží −35 až 200 °C trvale — tedy tam, kde ostatní materiály mají jen krátkodobý strop a k tomu mají 20 MPa ve smyku, tedy zhruba sedminásobek pružných tmelů.

Cenou za tyto excelentní vlastnosti je pružnost: epoxid nepracuje vůbec, takže na pohyblivý spoj se nehodí. Zato se dá po vytvrzení obrábět, vrtat a řezat v něm závit, proto se používá na opravy kovu, doplnění chybějícího materiálu a zalití prasklin. Typickým zástupcem je tekutý kov. Opravné tyčinky mají strop níž, kolem 120 °C.

Co znamená „krátkodobě“?

Trvalá odolnost je teplota, kterou spoj snese nepřetržitě. Krátkodobá je špička v řádu minut — u 2K polyuretanu je to vyčísleno přesně na třicet minut při 230 °C. Když se spoj zahřívá na 150 °C denně, krátkodobá odolnost 200 °C ho nezachrání. Vybírá se podle nejvyšší teploty, která působí pravidelně.

Příprava povrchu rozhoduje stejně jako výběr lepidla/ tmelu:

Většina spojů neselže kvůli špatně zvolenému lepidlu, ale kvůli podkladu a teplo každou slabinu v přilnavosti urychlí.

• Odmastit — otisky prstů a konzervační oleje z výroby jsou nejčastější příčina odlepení. Čističem na lepené povrchy, ne hadrem od benzínu.
• Zdrsnit hladké povrchy — u kovů a hladkých plastů to bývá rozdíl mezi spojem, který drží a spojem, který se odloupne.
• Odstranit rez a staré nátěry — lepidlo drží jen tak dobře, jak drží to, na čem leží, tedy jeho podklad.
• Nechat vyschnout a u obtížných plastů zvážit primer; polypropylen a polyetylen se bez něj lepí špatně nebo vůbec.

Dodržte aplikační teplotu — u všech uvedených materiálů 5 až 30 °C. Je to teplota, při které se lepí, ne ta, kterou spoj potom vydrží.

Kde lepidlo nestačí:

Výfukové potrubí u motoru, kamna a komínová tělesa se pohybují v řádu stovek stupňů. Na to nestačí ani epoxid s trvalou odolností 200 °C. Pro tyhle případy jsou žáruvzdorné tmely na bázi křemičitanů — nelepí, jen vyplňují a těsní.

Vodítko, když teplotu neznáte: místo, na kterém po chvíli provozu neudržíte ruce, má nad 60 °C. Když na něm zasyčí kapka vody, jste na stovce. Když kov mění barvu do modra nebo hněda, jste vysoko nad třemi sty a lepidlo tam nemá co dělat.

Časté otázky:

Které lepidlo má nejvyšší teplotní odolnost?

Trvale epoxidy, −35 až 200 °C. V krátkodobé zátěži dvousložkový polyuretan — 230 °C po třicet minut.

Proč volit MS polymer, když polyuretan snese víc?

Protože při teplotní zátěži se lepené materiály roztahují a tuhý polyuretanový spoj to nemusí ustát. MS polymer je čtyřikrát méně pevný, ale až třiatřicetkrát tažnější.

Podle čeho vybírat, když všechna lepidla snesou 100 °C?

Podle toho, jestli spoj pracuje. V pásmu do 100 °C teplota nerozhoduje — rozhoduje tažnost a potřebná pevnost.

Vydrží MS polymer teplotu v motorovém prostoru?

Na utěsnění švů ano. V bezprostřední blízkosti výfukového potrubí ne a na konstrukční opravy se nepoužívá.

Ztrácí lepidlo pevnost při vysoké teplotě, i když ji vydrží?

Ano. Uváděné pevnosti platí při 23 °C. S rostoucí teplotou klesají u všech materiálů, u pružných rychleji než u epoxidů.