Dlaczego etykieta nie trzyma się polipropylenu i jak dobrać klej do tworzyw LSE

Czym jest energia powierzchniowa i dlaczego decyduje o klejeniu

Energia powierzchniowa określa, czy ciecz, w tym klej, rozpłynie się po powierzchni i ją zwilży. Wyraża się ją w dynach na centymetr (dyn/cm), co odpowiada jednostce mN/m. Im wyższa energia powierzchni, tym łatwiej klej ją zwilża.

Firma 3M dzieli materiały pod tym względem na trzy grupy, opisane w jej materiałach o kategoriach energii powierzchniowej:

Tworzywa LSE (Low Surface Energy) są według 3M bardzo trudne do klejenia. W tej grupie znajdują się poliolefiny, czyli polipropylen i polietylen, oraz powierzchnie „nieprzywierające”, takie jak PTFE.

Ile wynosi energia powierzchniowa PP i PE

Polipropylen i polietylen mają energię powierzchniową około 30 dyn/cm, a PTFE około 19 dyn/cm, jak podaje artykuł Machine Design o tworzywach LSE. Z tego samego źródła pochodzi praktyczna zasada doboru kleju.

Energia powierzchniowa tworzywa powinna być o 7 do 10 dyn/cm wyższa niż energia powierzchniowa kleju. Klej o energii 20 dyn/cm samoistnie zwilża więc tworzywo LSE o energii 30 dyn/cm.

Dwa sposoby na klejenie polipropylenu i polietylenu

Klejenie tworzyw LSE wymaga zmniejszenia różnicy między energią powierzchni a energią kleju. Można to zrobić od strony tworzywa albo od strony kleju.

Pierwszy sposób to obróbka wstępna, która podnosi energię powierzchniową tworzywa przed naklejeniem etykiety lub taśmy. Drugi sposób to klej o obniżonej energii powierzchniowej. Producenci klejów osiągają ją między innymi przez dodatek substancji zwiększających kleistość (tackifierów).

Co jeszcze obniża przyczepność na detalach z tworzyw

Niską energię powierzchniową może mieć także materiał, który sam w sobie klei się dobrze. Powodem bywa pozostałość na powierzchni, na przykład warstwa oleju, co wskazuje opis patentowy kleju do powierzchni o niskiej energii. Stan powierzchni detalu sprawdza się więc niezależnie od rodzaju tworzywa.

Na trwałość połączenia wpływają też warunki pracy elementu: temperatura, kontakt z chemikaliami i promieniowanie UV. W motoryzacji oznaczenia muszą wytrzymać wysokie temperatury oraz kontakt z olejami i smarami, więc dobór kleju uwzględnia te czynniki obok rodzaju tworzywa.

Jak dobrać etykietę i taśmę do części z tworzyw

Dobór zaczyna się od trzech danych: rodzaju tworzywa, kształtu powierzchni i warunków pracy. Etykiety przemysłowe produkuje się z folii PE, PP, PET, PC i PVC, z różnymi klejami i technologiami zadruku. W branży motoryzacyjnej etykiety muszą trzymać się powierzchni plastikowych, gumowych, chropowatych oraz zakrzywionych.

Do trwałego łączenia elementów z tworzyw, metalu i szkła stosuje się dwustronne taśmy z grupy 3M VHB, wykonane ze spienionego akrylu samoprzylepnego. Taśmy VHB są odporne na UV, wilgoć, temperaturę i starzenie, a ich zastosowania obejmują motoryzację, lotnictwo i budownictwo.

Testy przed wdrożeniem kleju na linii

Dobór kleju do tworzyw LSE potwierdza się testami na rzeczywistych detalach w warunkach zbliżonych do pracy elementu. Etisoft, który ma status preferowanego konwertera 3M, prowadzi w swoim laboratorium badania starzeniowe, testy siły klejenia i odporności termicznej.

Laboratorium analizuje rodzaj powierzchni, w tym tworzywa LSE, oraz warunki pracy elementu, a następnie dobiera materiał z portfolio 3M. Zakres materiałów opisuje oferta taśm i wykrojów samoprzylepnych.