Lijmen

Artistieke afbeelding van een lijmverbinding

Lijmen is een proces met als doel om twee of meer materialen te verbinden.

Lijmen is, zoals lassen en solderen, een verbindingstechniek welke bijna alle materialen met elkaar verbinden kan. Het voordeel van lijmen is dat de te verbinden materialen, in tegenstelling tot het lassen of het solderen, niet verwarmd dienen te worden. 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 (uit)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.

Waterhogedruk: (warm) water waar soms zeep aan toegevoegd is wordt met hoge druk 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 (pas op uw gezondheid)

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 M.E.K., thinner, terpentine, xyleen, aceton, wasbenzine, chlorotheen.

Tensiden: tensiden zijn oppervlakteactieve stoffen met moleculen waaraan aan een zijde water en aan de ander zijde vet of olie zich kan hechten. Als deze tensie op het substaat worden aangebracht dan hechten deze aan het vet of olie. De vuildeeltjes weken zich dan los waarna ze gemakkelijk met water kunnen worden weggespoeld.

Alkaliën: alkaliën zijn 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 mat 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

Geschikt maken van de ondergrond: niet elke schone ondergrond is geschikt om daarop direct de lijm op aan te brengen. Metalen (staal en aluminium) moeten eerst tegen corrosie (oxidatie) beschermd worden. Bij kunststoffen kunnen hulpstoffen (lossingsmiddelen) aan het oppervlak aanwezig zijn, om het kunststof gemakkelijker uit het gereedschap te laten komen, die eerst verwijderd dienen te worden. Ook is het noodzakelijk om bij sommige kunststoffen ((polypropyleen (PP), polyethyleen (PE), polytetrafluorethyleen (PTFE), polyoxymethyleen (POM), silicone en thermoplastische elastomeren (TPE’s)) het oppervlak te ioniseren om een betere hechting van de lijm mogelijk te maken. Deze materialen hebben een (te) hoge oppervlakte spanning waardoor de lijm niet op het oppervlak uit kan (uit)vloeien.

De ondergrond kan geschikt gemaakt worden voor het lijmen door de ondergrond voor te behandelen met;

Primer : primers zijn vaak verdunde lijmen die goed in de poriën van het materiaal kunnen dringen om voor een goede hechting te 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) om een betere hechting met de lijm mogelijk te 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 v/d Waals-krachten tot stand komen 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.

Corona behandeling: 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 het oxideren (roesten) van het metaal.

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] Lijmaanbrengtechnieken

kwast
lijmdoseerinstallatie (dispensers)

[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 Polyerester. Zie zelfklevendelijm en plastisollijm.

Kleeflijmen: bij dit type lijmen is de lijmmassa rubberachtig en is de kleefkracht blijvend. Zie zelfklevendelijm.

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 samen zijn gevoegd 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 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. Zie lijmsoorten.

Anaerobische reactie: het kenmerk van deze lijmen is dat bij uitsluiting van zuurstof de lijm reageert. Zie anaerobelijm.

UV of elektronenstraling uithardende: het kenmerk van deze lijmen is dat door de UV- of elektronenstraling de lijmreactie (polymerisatie) op gang brengt.

No mix: het kenmerk van de no mix-lijmen is dat elke component apart op het substraat (ondergrond) wordt aangebracht. De uitharding van de lijm vindt pas plaats als de te delen lijmen met elkaar in contact komen. Zie acrylaatlijm

[bewerk] Faalmechanisme

De meeste oorzaken van een falende lijmverbinding zijn te wijten aan adhesive 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 op het oppervlak verdeeld.

Geen structuurverandering: de materiaalstructuur van de te lijmen materialen wordt, in tegenstelling tot die bij het lassen of solderen, niet veranderd of beschadigd. Bij het lassen of solderen wordt de structuur van het materiaal 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.

Contactcorrosie vrij: doordat de materialen van elkaar gescheiden zijn treedt er geen contact (galvanische) corrosie op.

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. Door het lijmproces te controleren is het waarschijnlijk dat de lijmverbinding de vereiste kwaliteit bereikt.

Constructieve 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] 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;

4000 B.C. Archeologen vinden met plantaardige lijm aan elkaar gelijmde vazen. Ze ontdekken ook dat in Babylon, in standbeelden de ivoren ogen met lijm vast zitten.
2000 B.C. In de literatuur wordt voor het eerst melding gemaakt van ontdekte dierlijke lijm-toepassingen.
1500-1000 B.C. De in deze periode ontdekte voorwerpen, schilderingen en stucwerk, vertonen sporen van lijm. De graftombe van Tut (Tutankhamun) was met lijm afgedicht.
0 – 1500 Door de Grieken en de Romeinen wordt lijm toegepast bij inlegwerk, bij het fineeren en bij het waterdicht maken van schepen.
1000 Het leger van Genghis Khan gebruikte met lijm gelamineerde handbogen.
1644-1737 Antonio Stradivari gebruikte, bij het lamineerproces speciale lijm, bij het bouwen van zijn wereldberoemde violen.
1700 Werd de eerste dierenlijm fabrieksmatig in Nederland vervaardigd.
1750 Werd het eerste patent in Engeland op een vislijm uitgeschreven.
1900+ Werd de lijm op verschilde plaatsen in de wereld industrieel geproduceerd.
1910+ Werd cellulosenitraat (celluloid) gebruikt als vervanger voor de ivoren biljartballen en werd het bakeliet op de markt gebracht.
1920+ Werden de synthetisch vervaardigde lijmen ontdekt.
1951 is het cyanoacrylaat ontdekt door Fred Joyner.

[bewerk] Zie ook

Categorieën: Techniek | Lijm | Bevestigingsmiddel