Lijmen
Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
 Zie ook Lijst van lijmsoorten |
Lijmen, plakken of kleven is een proces met als doel twee of meer materialen met elkaar te verbinden.
Inhoud |
[bewerk] Algemeen
Lijmen is, anders dan lassen en solderen, een verbindingstechniek die bijna alle materialen met elkaar verbinden kan. Bij lijmen hoeven, in tegenstelling tot bij lassen en solderen, de te verbinden materialen niet verwarmd te worden (uitgezonderd enkele toepassingen waarbij de uitharding in een autoclaaf plaats vindt bijvoorbeeld in de vliegtuigbouw). Ook wordt de kracht gelijkmatig van het ene materiaal naar het andere materiaal overgebracht. Voor een goede lijmverbinding is een juiste lijmkeuze en een beheerst lijmproces belangrijk.
Het lijmproces bestaat uit:
- het reinigen van de substraten (ondergrond)
- het geschikt maken van de ondergrond
- het aanbrengen van de lijm
- het reageren van de lijm
Verschillende hechtingsmechanismen zorgen ervoor dat de materialen na het lijmen tegen elkaar aan blijven kleven.
In de natuur komen verschillende toepassingen van lijmen voor.
[bewerk] Lijmproces
[bewerk] Reinigingstechnieken
Het doel van de reinigingstechnieken is om “vreemde” stoffen (vuil of roest) van het substraat (ondergrond) te verwijderen. Deze vreemde stoffen hebben een negatieve invloed op de hechting van de lijm aan het substraat.
De reinigingstechnieken zijn onder te verdelen in:
Mechanische reiniging;
- Stralen: straalgrid (metalen kogeltjes) wordt met grote snelheid op het substraat geschoten. Hierdoor wordt het vuil mechanisch verwijderd. Vroeger werd zand als straalmedium gebruikt. Vanwege het gevaar op asbestose (stoflongen) is zand als straalmiddel verboden.
- Water onder hoge druk: (warm) water waar soms zeep aan toegevoegd is, wordt met een hogedrukspuit op het substraat gespoten.
- Schuren: met behulp van schuurpapier kan mechanisch het vuil van het substraat worden verwijderd. Bij deze reinigingsmethode bestaat het gevaar dat het vuil in de poriën wordt (uit)gesmeerd. Daarom is het aan te bevelen om voor het schuren eerst het substraat (chemisch) te reinigen.
Chemische reiniging (kan schadelijk voor de gezondheid zijn)
- Oplosmiddelen: met behulp van een oplosmiddel wordt het vuil in oplossing gebracht, waarna het mechanisch (met een doek) kan werden verwijderd. Oplosmiddelen kunnen bestaan uit koolwaterstoffen, alcoholen, esters of ketonen. (Verfafbijt is een oplosmiddel). Voorbeelden van oplosmiddelen zijn MEK, thinner, terpentine, xyleen, aceton, wasbenzine, chlorotheen.
- Tensiden: tensiden zijn oppervlakte-actieve stoffen met moleculen waaraan aan een zijde water en aan de ander zijde vet of olie zich kan hechten. Als een tenside op het substaat wordt aangebracht, hecht deze zich aan het vet of de olie. De vuildeeltjes weken zich dan los, waarna ze gemakkelijk met water kunnen worden weggespoeld.
- Alkaliën: alkaliën zijn basen of logen die een chemische reactie aangaan met (plantaardige) vetten. Uit de reactie ontstaat zeep (organisch zout). Doordat de zeep oplosbaar in water is, kan het vuil gemakkelijk met water worden weggespoeld.
- Zuren: een zuur reageert met een mineraal (oxide of kalk). Met het beitsproces wordt door het opbrengen van een verzwakt (verdund) zuur het mineraal dat op het substraat aanwezig chemisch omgezet in een gas.
[bewerk] Geschikt maken van de ondergrond
Niet elke schone ondergrond is geschikt om daarop direct de lijm aan te brengen. Metalen als (staal en aluminium) moeten eerst tegen corrosie (oxidatie) beschermd worden. Bij de fabricage van kunststof voorwerpen worden soms hulpstoffen (lossingsmiddelen) gebruikt om het werkstuk gemakkelijker uit het gereedschap te laten komen; deze stoffen dienen voor het lijmen verwijderd te worden van het oppervlak. Ook zijn er kunststoffen met een zo hoge oppervlaktespanning dat de lijm niet op het oppervlak kan uitvloeien. Dit is het geval bij ((polypropeen (PP), polyetheen (PE), teflon (PTFE), polyoxymethyleen (POM), silicone en thermoplastische elastomeren (TPE’s). Het oppervlak wordt dan geïoniseerd om een betere hechting van de lijm mogelijk te maken.
Om de te lijmen ondergrond voor te behandelen worden diverse materialen en technieken ingezet:
- Primer : primers zijn vaak verdunde lijmen die goed in de poriën van het materiaal kunnen dringen en voor een goede hechting zorgen. Vaak worden hechtverbeteraars en corrosiewerende bestanddelen aan de primers toegevoegd. Voor meer informatie zie primers.
- Plasma: een gas wordt door een radio- of hoogfrequent veld geëxciteerd tot een plasma. Dit plasma zal het oppervlak beschadigen (verbreken van de buitenste C-H bindingen van de polymeren) en zo een betere hechting met de lijm mogelijk maken.
- Mechanisch verruwen: met het mechanisch verruwen wordt het hechtoppervlak vergroot waardoor de lijm zich beter mechanisch kan verankeren. Omdat de lijmkracht hoofdzakelijk door de Van der Waalskrachten tot stand komt, is deze methode weinig effectief. Zie Lijmfaalmechanisme
- Bevlammen: door met een vlam over het oppervlak te gaan, wordt de oppervlakte beschadigd. De polymeren worden op deze manier opengebroken om een betere hechting met de lijm mogelijk te maken.
- Coronabehandeling: Een corona ontstaat als bij voldoende hoge spanning tussen twee geleiders het omringende gas geïoniseerd raakt. Deze ionisatie zorgt ervoor dat het substraat gemakkelijker een verbinding met de lijm aangaat. Het oppervlak wordt als het ware geactiveerd. Deze techniek wordt veel toegepast bij folies.
- Galvaniseren: bij het galvaniseren wordt het substraat bedekt met een dun laagje metaal. Dit laagje voorkomt dat de lijm het onderliggende metaal doet oxideren (roesten).
- Lakken: het lakken van het substraat wordt veel toegepast om te voorkomen dat de substraten tussentijds gaan oxideren. Het lijmproces kan op deze manier later plaats vinden.
[bewerk] Technieken om lijm aan te brengen
- kwast
- lijmkam, voor lijmen die in banen opgebracht moeten worden, bijvoorbeeld bij tegelzetten.
- Industriële lijmdoseerinstallaties (dispensers) en allerlei huiselijke varianten hierop, zoals het lijmpistool, lijmflessen met doseertuit en de Prittstift.
- Lijmfilm en (dubbelzijdig) plakband
[bewerk] Lijmreacties
De lijmreacties zijn onder te verdelen in twee soorten:
- Fysische lijmreacties
- Chemische lijmreacties
[bewerk] Fysische lijmreacties
Bij dit type lijmen vindt er geen chemische reactie plaats. De fysische reacties zijn weer onder te verdelen in:
- Verlies van oplosmiddel: men laat gedurende een bepaalde tijd het oplosmiddel verdampen en vervolgens worden de oppervlakken pas tegen elkaar gedrukt. Voorbeelden van deze lijmsoorten zijn; bandenplaklijm, houtlijm en papierlijm. Zie oplosmiddelenlijm
- Uitharding door afkoelen: bij dit type lijmen wordt de lijmmassa als een hete vloeistof op het te lijmen oppervlak aangebracht. Door afkoeling ontstaat er een hechting. Voorbeelden van deze lijmsoorten zijn; thermoplasten zoals EVA, PA en polyesterlijm. Zie zelfklevende lijm en plastisollijm.
- Kleeflijmen: bij dit type lijmen is de lijmmassa rubberachtig en is de kleefkracht blijvend. Zie zelfklevende lijm.
- Smeltlijmen: bij dit type lijmen smelten de componenten samen. Zie smeltlijm.
[bewerk] Chemisch lijmreacties
Het kenmerk van deze lijmen is dat er meerdere componenten aanwezig zijn die, nadat ze samengevoegd zijn, een chemische reactie tot stand brengen.
De chemische reacties zijn weer onder te verdelen in;
- Tweecomponentenlijmen: de reactie vindt plaats doordat de componenten onderling met elkaar reageren. Voorbeelden van deze lijmen met chemische reacties zijn: epoxy-, fenolische-, acrylaat-, cyanoacrylaat- en polyurethaanlijmen. Zie Lijst van lijmsoorten.
- Reactie door vocht: het kenmerk van deze lijmen is dat de tweede component die noodzakelijk is voor de chemische reactie in de omgeving aanwezig is. Voorbeelden van lijmen die de tweede component uit de omgeving halen zijn urethanen-, siliconen- en cementlijm.
- Anaerobe reactie: het kenmerk van deze lijmen is dat bij uitsluiting van zuurstof de lijm reageert. Zie anaerobe lijm.
- UV of elektronenstraling uithardend: het kenmerk van deze lijmen is dat door UV- of elektronenstraling een polymerisatie op gang komt.
- No mix: het kenmerk van de no-mixlijmen is dat elke component apart op een van de twee te lijmen delen wordt aangebracht. De uitharding van de lijm vindt pas plaats als de delen met elkaar in contact komen. Zie acrylaatlijm
[bewerk] Faalmechanisme
De meeste falende lijmverbindingen zijn te wijten aan adhesieve breuken. Voor meer informatie zie lijmfaalmechanismen.
[bewerk] Voor- en nadelen
De voordelen van een lijmverbinding zijn;
- Een gelijkmatige spanningsverdeling in de verbinding. In tegenstelling tot een boutverbinding draagt het gehele lijmvlak bij in de krachtenoverdracht ervan. Hierdoor wordt de spanning in en op de verbinding gelijkmatig over het oppervlak verdeeld.
- Geen structuurverandering: de materiaalstructuur van de te lijmen materialen wordt niet veranderd of beschadigd. Dit in tegenstelling tot lassen of solderen waarbij de structuur van het materiaal wordt veranderd.
- Gewichtsbesparing: doordat, in tegenstelling tot een boutverbinding, het gehele oppervak bijdraagt in de krachtoverdracht, kan per saldo de constructie lichter worden uitgevoerd.
- Gasdicht: in tegenstelling tot een boutverbinding is een lijmverbinding gasdicht.
- Verschillende materialen zijn verlijmbaar. Materialen zoals glas en aluminium kunnen met elkaar verbonden worden.
- De verbinding is losneembaar zonder het verlijmde materiaal te beschadigen. In veel gevallen kan de lijmverbinding eenvoudig ongedaan gemaakt worden.
- Contactcorrosievrij: doordat de materialen van elkaar gescheiden zijn, reageren ze niet met elkaar, zodat er geen (galvanische) contactcorrosie optreedt.
- Verlijming van grote oppervlakten is vrij eenvoudig mogelijk.
- Lijmverbindingen zijn in beperkte mate elastisch waardoor ze trillingen dempen.
De nadelen van een lijmverbinding zijn;
- De lijmkeuze is afhankelijk van het soort materiaal, de toepassing en de omgeving waarin het gebruikt wordt. Het lijmproces is door haar vele processtappen complex.
- Beperkt inzetbaar: de beïnvloeding van statische en dynamische krachten, chemische (vochtigheid, oplosmiddelen, schoonmaakmiddelen, zouten, zuren, ... ), en fysische (temperatuur, trilling, UV- en andere straling) processen hebben een nadelige invloed op de levensduur van de lijmverbinding. Een juiste lijmkeuze is daarom zeer belangrijk.
- Vooraf niet controleerbaar op sterkte: een lijmverbinding is niet vooraf, zonder deze te stuk te maken, controleerbaar op sterkte. Beheersing van het lijmproces maakt het waarschijnlijk dat de lijmverbinding de vereiste kwaliteit bereikt.
- Constructief niet overal inzetbaar: doordat de lijmverbinding een beperkte kracht kan overbrengen, is een relatief groot lijmoppervlak noodzakelijk om de vereiste krachten over te brengen. Een lijmverbinding is niet bestand tegen afpelkrachten.
[bewerk] Begrippen
In het lijmproces worden de volgende begrippen gebruikt:
- Opbrengtijd. Dit is de tijd benodigd om de lijm op het oppervlak aan te brengen.
- Opentijd. Dit is tijd waarin de lijm nog niet reageert. Binnen deze tijd dient de lijm aangebracht te worden. Als de lijm later wordt aangebracht, komt er geen volledige sterke verbinding tot stand.
- Perstijd. Dit is de minimale tijd benodigd om de te verlijmen delen, relatief gezien, op hun plaats te houden.
- Afbindtijd. Dit is de gehele procestijd benodigd om een 100% sterke lijmverbinding tot stand te brengen. Meestal volgt de krachtopbouw de in de figuur afgebeelde “S” curve.
- Tweecomponentenlijm of 2K lijm. Geeft aan dat de lijmverbinding tot stand komt als er twee componenten, om de reactie te starten, met elkaar in contact komen.
- Eencomponentenlijm of 1K lijm. Geeft aan dat de lijmverbinding bestaat uit slechts een op te brengen component. Meestal wordt de tweede component, noodzakelijk voor de reactie, uit de omgeving ( zuurstof en vocht) gehaald.
[bewerk] Geschiedenis
De ontdekking van twee met bitumen aan elkaar gelijmde stenen van tenminste 36.000 jaar oud bewijst (volgens Eric Boeda, Universiteit Parijs) dat het gebruik van lijm waarschijnlijk zo oud als de mensheid is. De volgende mijlpalen zijn bekend;
- Na 4000 v.Chr.: Archeologen vinden met plantaardige lijm gelijmde vazen. Ze ontdekken ook dat in Babylon de ivoren ogen van standbeelden met lijm vastgemaakt zijn.
- Na 2000 v.Chr.: In de literatuur wordt voor het eerst melding gemaakt van ontdekte dierlijke lijm-toepassingen.
- Vanaf 15e eeuw v.Chr.: In deze periode ontdekte voorwerpen, schilderingen en stucwerk vertonen sporen van lijm. De graftombe van Tut (Tutankhamun) was met lijm afgedicht.
- Vanaf de 1e eeuw wordt door de Grieken en de Romeinen lijm toegepast bij inlegwerk, bij het fineren en bij het waterdicht maken van schepen.
- Na 1000: Mongoolse legers, zoals dat van Dzjengis Khan gebruikten met lijm gelamineerde handbogen.
- 1644-1737 Antonio Stradivari gebruikte voor het bouwen van zijn wereldberoemde violen speciale lijm bij het lamineerproces.
- Omstreeks 1700 werd de eerste dierenlijm fabrieksmatig in Nederland vervaardigd.
- In 1750 werd het eerste patent in Engeland op een vislijm uitgeschreven.
- Vanaf 1900 werd lijm op verschillende plaatsen in de wereld industrieel geproduceerd.
- Na 1910 werd cellulosenitraat (celluloid) gebruikt als vervanger voor de ivoren biljartballen en werd het bakeliet op de markt gebracht.
- Vanaf 1920 werden de synthetisch vervaardigde lijmen ontdekt.
- In 1942 werd het cyanoacrylaat door Eastman Kodak ontwikkeld voor lenzen in richtapparatuur, maar bleek het onbruikbaar omdat het aan alle productiemachines plakte. Deze eigenschap werd vanaf 1958 benut in Eastman 910, de eerste secondelijm.
