Як уникнути порушень під час обробки АКП. Частина 3

Приклеювання деталей із кольорового світлорозсіювального акрилу, спіненого ПВХ та інших пластиків до композитної панелі надає широкі можливості для дизайну зовнішньої реклами, виставкових стендів, торгових і офісних меблів, оформлення будівель.

З’єднання повинно бути міцним, надійним, протистояти навантаженням. Вага виробу та його частин, а також при зовнішньому застосуванні обмерзання і шар снігу, що лежить на виробі, визначають вимоги до міцності використовуваних матеріалів та з'єднувальних елементів. Крім того, впливає динамічне навантаження вітрового тиску, спрямоване в горизонтальному напрямку на вдавлення або на відрив, а також вібрації, викликані вітром. Найсильніше вироби пошкоджуються через чергування або одночасну дію двох природних чинників: вітру і зміни температури.

Періодичний нагрів і охолодження призводять до розширення і стиснення матеріалів, внаслідок чого в жорстко зафіксованих деталях може виникати механічна напруга. Зовнішні механічні навантаження перерозподіляють сили, що впливають на виріб, до місць з'єднання окремих деталей між собою. Сильна напруга зосереджуються в точках кріплення деталей до каркасу або підоблицювального оснащення клеєм, заклепками, саморізами. Якщо напруга в локальних місцях на виробі або кріпильних елементах перевищує показники за міцністю використовуваних матеріалів, то відбувається деформація або руйнування.

У статті розглядаються вади та помилки під час клейового з'єднання пластикових деталей та алюмінієвих композитних панелей (АКП). Представлені технічні рішення будуть цікавими і корисними для всіх, хто займається зовнішньою рекламою. Вони допоможуть уникнути деформації, відриву, руйнування окремих деталей або виробів.

Приклеювання плоских деталей із пластику до поверхні композиту

Приклеювання має суттєві обмеження у виробах, де контактні області для склеювання різнорідних матеріалів мають значну довжину. Через різні коефіцієнти термічного розширення клейове з'єднання зазнає найбільшої сили на зрушення та розрив. У акрилу, САН, полістиролу, ПВХ та інших пластиків, популярних у галузі зовнішньої реклами, коефіцієнт лінійного термічного розширення становить 0,06-0,075 мм·м-1·°C-1, у алюмінієвої композитної панелі — в середньому 0,024 мм·м-1·°C-1.

Деталі з пластику, приклеєні до композитної панелі, в більшості випадків не деформуються і не відриваються від основи всередині приміщення зі стабільними тепловими умовами. На вулиці можуть використовуватися деталі невеликих розмірів (до 100 мм). Інакше може відшаруватись клейовий шар (рис.1, а) або покриття композитної панелі в найбільш напружених місцях, а також може викривитись поверхня виробу разом із підкладкою (рис.1, б).

 Заміна клею на двосторонній скотч без основи також не вирішує проблему, оскільки зусилля на зрушення, що прикладається паралельно до клейового шару, зазвичай більше величини адгезії до пластику і полімерного покриття композитної панелі. Крім того, міцність адгезії і в'язкість клею на клейкій стрічці зменшуються при підвищенні температури, і нагріті деталі під власною вагою відриваються від підкладки. Тому в більшості випадків приклеювання габаритних плоских деталей до поверхні композиту призводить до порушення клейового з'єднання або викривлення плоскої частини конструкції.

Використання еластичних клеїв частково вирішує проблему, якщо виріб має невеликі габаритні розміри, клейовий шар має достатню товщину й еластичність клею (здатність розтягуватися понад 400% без розриву). Еластичні клею при склеюванні площини до площини можуть причинити появу перерахованих вище вад, оскільки як термічний зсув пластику щодо композиту може бути досить значним (> 2 мм) і тонкий шар клею (0,1-0,2) не здатний його компенсувати, розтягуючись в 10 разів і більше.

Збільшення товщини клейового шва до 3-5 мм може забезпечити міцне з'єднання (рис.2, а) деталей із пластику, розміром до 50 см. Однак, помітна щілина між площиною композиту і пластику в більшості випадків є неприйнятною з естетичних міркувань. Крім того, внаслідок нагріву габаритної деталі, можливе викривлення поверхні, якщо є велика кількість точок приклеювання і недостатня еластичність герметика (рис. 2, а).

Забарвлення композитної панелі також може впливати на адгезію клею. На відміну від поліестерового покриття, покриття на основі полівініліденфториду (ПВДФ), що застосовується для будівельної версії АКП, не підходить для приклеювання за своєю хімічною природою. Крім того, АКП під шліфований метал на кшталт ECOBOND Brushed або дзеркальний на кшталт ECOBOND Mirror покриті прозорим поліестеровим лаком із нижчим ступенем зчеплення до металевої основи (12-30 Н/мм), ніж кольорове покриття (50-75 Н/мм), оскільки відсутня ґрунтовка. Лак має нижчу адгезію до алюмінію в діапазоні в порівнянні з величиною для поліестерової фарби з ґрунтовкою. Тому пластикові деталі, приклеєні до прозорого лаку, часто відриваються разом із лаком, в той час як на забарвлених кольорових композитних панелях або металіках (наприклад, «яскраве срібло») тримаються набагато міцніше.

Запобігти появі зазначених проблем дозволяє використання силікону або герметика на основі модифікованого силану (MS) (рис.2, б). Ґумоподібний силіконовий герметик при затвердінні дає невелику усадку і пластикова деталь стає притягнутою до поверхні композиту.

Головна особливість полягає в тому, що є опорне (нерухоме) кріплення і підтримувальне (ковзне) кріплення, яке компенсує терморозширення пластику.

Деталь може легко ковзати уздовж поверхні композиту, залишаючись приєднаною до основи. Кількість точок кріплення визначається площею деталі, її вагою і вітровим навантаженням. Отвір в композитній панелі повинен бути розрахований на максимальні зсуви під час нагріву пластику. Циліндрична вибірка в акрилі або паз у вигляді одного або декількох кілець глибиною 1-2 мм, зроблені за допомогою фрезерування, посилюють клейове з'єднання.

Такий варіант приклеювання підходить для світломаскувальних пластиків, на кшталт кольорового акрилового Polycryl Opaque, металіка Polycryl Metallic, перлового Polycryl Pearl, ПВХ на спіненій основі та інших. Вибірка зі зворотного боку деталі із світлорозсіювального кольорового або молочного акрилу може бути помітною з лицьового боку (Рис.3). Тому місця приклеювання на акрилі тільки шліфують. Коли фронтальне підсвічування може проявити місця приклеювання або отвір в композиті через світлопропускний пластик, то букву зі зворотного боку перед приклеюванням забарвлюють у колір композитної панелі або металік. Також можна зробити двошарову букву, нижня частина якої виготовляється зі світломаскувального пластику, а потім закріплюється на силіконові тримачі.

Приклеювання об'ємних деталей із пластику до поверхні композиту

Об'ємні (канальні) букви з підсвічуванням або без нього часто приклеюються до лицьової сторони композиту нижньою крайкою (рис.4, а). Такий спосіб прийнятний тільки для букв невеликого розміру або застосування вивіски всередині приміщень. Якщо габарити букв перевищують розмір 10 см, ймовірні відшарування клейового шару, деформація форми букв (рис.4, б) або їх поломкою.

При жорсткому приклеюванні ступінь деформації виробу залежить від його розмірів, інтенсивності нагріву та температури деформації пластику. Цікавим є сам процес багатоциклічної деформації.

Популярний у рекламній галузі спінений ПВХ має температуру деформації 57°C. Це означає, що тиск на нагрітий до цієї температури зразок пластику призведе до незворотного деформування. Чим триваліший вплив тиску, при підвищеній температурі, тим сильніше деформація. Тепер уявіть, що підкладкою є композитна панель із яскраво-сріблястим покриттям, яка навіть у сонячний день не нагрівається більше, ніж до 40°C, а наклеєні літери з ПВХ темного кольору можуть нагрітися до 65°C і вище. Різниця температур зверху і знизу букви, а також неоднакове розширення деформують букву. Після охолодження ця деформація фіксується.

Можливо, після першого циклу нагріву-охолодження ця деформація здається вкрай незначною. На наступний день відбувається деформація вже пошкодженої літери. У спекотний літній сезон порушення рано чи пізно стає помітним. Тому необхідно змінити спосіб кріплення. Найпростіше зробити для кожної непросвітної об'ємної літери «дно» і приклеїти, як показано на малюнку 2, б.

На малюнку 5 показані інші варіанти виготовлення об'ємних букв і спосіб кріплення. В даному випадку виріб із пластику не приклеєний до композитної панелі, а притискається до неї за допомогою невеликих пружних смужок металу. Необхідно передбачити тепловий зазор між композитною панеллю і бічною частиною літери з пластику.

Показані способи формування утримувальних «крил» або стулок, повинні забезпечувати достатню міцність кріплення. Тому обирається потрібна товщина пластини з пластику для «крил» і ширина 5-10 мм, необхідна для достатнього перекриття з композитної панеллю.

Об'ємні букви, вставлені у вирізані по їхньому контуру отвори в композиті, притискаються пружними металевими смужками, приклеєними до композитної панелі. Ці смужки, шириною 10 мм або більше і завдовжки 25-50 мм, не приклеюються до пластику, а тільки притискають його. Крок встановлення смужок визначається розміром об'ємних літер та вітровим навантаженням.

Смужки металу приклеюються двокомпонентним поліуретановим або епоксидним клеєм, а також спеціальним клеєм для металу. Щоб збільшити силу адгезії, бажано видалити антикорозійне покриття на тильній стороні композитної панелі з місць приклеювання.

Якщо деталь виготовлена термоформуванням, на «крила» наклеюються додаткові смуги пластика для збільшення міцності. Витягування зазвичай робить пластик на кутах тоншим. Це місце залишається напруженим і може розтріскуватися. Крім того, «крила» найчастіше залишаються нерівними. Для зняття напруги бажано термоформовані букви відпалювати в печі. Зміцнювальні смужки краще приклеювати із використанням герметика на основі модифікованого силану, який не містить реактивних розчинників і не викликає розтріскування напружених деталей.

Кріплення світлорозсіювального пластику до тильної сторони композитного листа

В зовнішні рекламні конструкції, зокрема тумби, стойки, пілони, стели, вивіски у вигляді світлових коробів, часто доводиться вставляти світлорозсіювальний пластик, приєднаний до тильної сторони композитної панелі, в якій вирізаний по контуру отвір.

Найпростіший спосіб кріплення за допомогою двостороннього скотча або клею придатний тільки для невеликих форматів зображення і тільки для внутрішнього застосування. Зовні не рекомендується з’єднувати акрил і композиту у такий спосіб. У спекотну погоду сила адгезії скотча слабшає і лист акрилу може відклеїтися. Ще більш проблематичним є приклеювання на скотч пружно зігнутого листа акрилу до вигнутої на вальцях композитної панелі.

Часто деталі з кольорового акрилу вставляються в отвір в композиті так, що лицьова поверхня акрилу знаходиться на одному рівні з поверхнею композиту. Для цього в товстій (5-6 мм) акриловій деталі по зовнішній крайці букви фрезою вибирається шар товщиною 3-5 мм і глибиною не менше 3 мм. Утворена крайка на кожній літері виконує функцію «крил», описаних вище.

Однак є більш простий спосіб кріплення з вибіркою частини матеріалу з тильного боку композитної панелі. Оскільки координатно-фрезерний верстат виконує таку роботу за один цикл й не потребує знімання композитної панелі з робочого столу, то подвійний прохід фрези не займає багато часу. Ширина смужки алюмінію зазвичай не перевищує 3 мм, інакше важко забезпечити її площинність. Далі в отриманий паз вставляється акрилова деталь, що не випадає завдяки алюмінієвій смужці по краю лицьової частини композиту. Спосіб усунення чорної кромки композиту є цілком прийнятним, але на практиці його реалізація часто супроводжується явними дефектами.

На рис. 6 показані типові випадки кріплення акрилу до композитної панелі з встановленням акрилової деталі впритул до композитної панелі та із термічним зазором, заповненим еластичним герметиком. На рис.6, б і г показані можливі дефекти.

Еластичний герметик не повинен потрапити на зворотну сторону акрилу, інакше нерівна крайка клейового шва призведе до затінення та нерівного контура світіння. Тому герметик приклеюється тільки до торцевої частини акрилової деталі і ширина контактної області клею становить лише 1-2 мм (для акрилу 3-4 мм).

Звичайно, можна захистити тильну поверхню акрилу самоклейною плівкою і накласти акуратну рівну смугу герметика з нахльостуванням на акрил 2-3 мм, після чого плівку видалити. Однак в габаритних виробах циклічне здавлювання і розтягування силіконового заповнювача призводить до його відшарування і роз'єднання акрилу і композиту. Крім того, недостатньо міцне з’єднання може спричинити пошкодження під час сильного вітру. Але головним недоліком є відносно жорстке кріплення і деформація (рис.6, б і г).

Можливі варіанти кріплення акрилових букв до тильної сторони композитної панелі показані на рис. 7. Найбільш міцне і надійне кріплення, а також привабливий зовнішній вигляд забезпечуються у випадках б) і в).

Незважаючи на деякі складності з фрезеруванням і компонуванням цих виробів, ця технологія добре зарекомендувала себе на практиці. Виготовлені у такий спосіб вироби тривалий час застосовуються на вулиці.

Висновок

У статті розглянуті не всі можливі варіанти кріплення пластику до композиту в зовнішній рекламі, а лише найпопулярніші. Описані рішення, що запобігають появі проблем відриву пластику або деформації, звичайно, не є універсальним засобом на всі випадки життя і багато виробників можуть запропонувати свої способи.