Industriële lijmverbindingen, een vorm van preventief onderhoud

Verlijmen als antwoord waar klassieke verbindingstechnieken tekortschieten

Lijmen zijn eigenlijk niet meer weg te denken uit de industrie. Ze worden steeds vaker ingezet, aangezien ze over eigenschappen beschikken die heel erg ver­schillen van de traditionele verbindingsmethodes. Het gebruik van lijm vraagt echter een zorgvuldige voorbereiding, zowel tijdens het kiezen van het juiste product als tijdens het lijmproces zelf. 

Voor- en nadelen van een lijmverbinding

Nadelen

Allereerst, eerlijk is eerlijk: een lijmverbinding vraagt iets meer zorgen dan andere verbindingstechnieken. De voorbehandeling van het substraat is immers van essentieel belang, waardoor dergelijke reparatie toch iets arbeids- en tijdsintensiever wordt. Daarnaast moet ook rekening worden gehouden met de droog- en hardingstijd. 

• Temperatuurbereik:
  Het leeuwendeel van alle lijmsoorten haalt een temperatuurbereik van -30 °C tot 150 °C. Een minderheid haalt
  250 °C, enkele uitzonderingen 300 °C. Het niet kunnen worden blootgesteld aan extremere temperaturen vormt de voornaamste beperking van lijmen.
  
  
• Uithardingstijd:
  Hybride lijmen bieden soelaas voor de lange droogtijden van lijmverbindingen, voor klassieke structurele lijmen lopende van een tiental minuten tot enkele uren. Met uv-lijm kun je lijmen en laten uitharden op commando. Uv-lijm is een lijmsoort die in enkele seconden uithardt o.i.v. uv-licht. Een andere mogelijkheid is de toevoeging van warmte, bv. inductie.
  
  
• Bestendigheid:
  Een lijmverbinding is permanent, waardoor het demonteren van verlijmde oppervlakken niet lukt. Hoewel reversibele lijmsoorten felbegeerd zijn, zijn ze momenteel nog niet in aantocht.
  
  
• Chemische resistentie:
  Een belangrijk item, zeker in de petrochemie of de procesindustrie. Hier moet speciale aandacht worden gericht aan epoxy, een van de weinige lijmsoorten die niet onderhevig zijn aan chemische (vloei)stoffen. Secondelijm daarentegen verliest zelfs zijn sterkte bij contact met warm water.
  
  
• Veroudering:
  Afhankelijk van de gebruikscondities kan lijm verouderen en aan kracht inboeten. Hoewel versnelde verouderingstesten een indicatie kunnen geven, blijft het moeilijk om de levensduur van een lijmverbinding exact te bepalen.

Voordelen

De nadelen ten spijt, getuigt de techniek ook van heel wat voordelen. Wanneer de materie zich ertoe leent, dan is een lijmverbinding zeker het overwegen waard. Op die manier wordt het immers eenvoudiger om bv. dunne materialen makkelijk te verbinden, waar je bij een las onvrijwillig de materiaalstructuur kan beïnvloeden door de warmte-inbreng. Of, de las is niet consistent: wat dan weer consequenties zal hebben op de stevigheid. Gezien een lijmverbinding ononderbroken is, is er geen verzwakking door gaten mogelijk. Er treedt tevens geen structuurverandering op bij een opwarming van het materiaal en door de dichtheid van de lijmvloeistof is de verbinding steeds gasdicht, waardoor er geen spleetcorrosie kan optreden.

• Esthetisch:
  De lijm, en dus de verbinding, is na uitharding vrijwel onzichtbaar en hoeft niet te worden nabewerkt.
  
  
• Tolerantie:
  Lijmen vangt het tolerantieverschil tussen de verschillende materialen op.
  
  
• Spanning:
  Bij gelijmde verbindingen is de spanning gelijkmatiger verdeeld (geen puntbelasting).
  
  
• Afdichting:
  Veel lijmsoorten combineren een structurele en afdichtende functie. Ze zijn vloeistof- en/of gasdicht, waardoor spleetcorrosie wordt voorkomen.
  
  
• Uitzetting:
  Lijm vangt een verschil in uitzettingscoëfficiënten op, waardoor hij dient voor de verbinding van bv. twee verschillende metaalsoorten.
  
  
• Isolatie:
  Lijm is meestal goed elektrisch en thermisch isolerend. Bepaalde lijmen zijn thermisch of elektrisch geleidend.
  
  
• Dempend:
  Het isolerende vermogen van lijm zorgt voor minder geluidsoverlast.
  
  
• Vermoeiing: 
  Lijmverbindingen hebben een hogere resistentie tegen vermoeiing dan mechanische verbindingen en lassen.
  
  
• Gewicht:
  Gewichtsbesparing speelt een steeds grotere rol in sectoren zoals de automotive en de luchtvaart. Door te verlijmen, kan er met dunner materiaal worden gewerkt.
  
  
• Prijs: 
  De opvatting dat lijmen een dure verbindingsmethode is, is relatief. De prijs van lijm per eenheid ligt inderdaad hoog, maar door te lijmen, worden er kosten bespaard. Lijm zorgt namelijk voor een waterdichte seal en laat dunnere materialen toe. Lichter samengestelde machines betekenen ook een besparing op lange termijn.
  
  
• Normering:
  In bepaalde sectoren, bv. de petrochemie, mag er niet worden gelast. Ook hiervoor is lijmen een waardig alternatief.
  
  
• Ononderbroken:
  Een lijmverbinding wordt niet verzwakt door gaten.
  
  
• Substraten:
  Ongelijke en dunne materialen kunnen worden verbonden door het vullende vermogen en de fijne applicatie.

Lijmhechting en -samenhang

De sterkte van de lijmverbinding wordt beïnvloed door twee factoren. Enerzijds is dat de sterkte van de lijmlaag, de cohesiesterkte, en anderzijds de sterkte van de hechting tussen lijmlaag en lijmvlakken, de adhesie. Het is dus belangrijk om, naast een goede keuze van de lijm, er ook voor te zorgen dat de lijm goed aan de te lijmen oppervlakken zal hechten.

Cohesie

De samenhang van de lijm steunt op de moleculaire en atomaire krachten in de lijm. De lijm moet eerst aan de te lijmen oppervlakken hechten en mag pas daarna uitharden. Hierbij is het belangrijk dat er in de lijm tijdens de verharding zo weinig mogelijk inwendige spanningen ontstaan.

Adhesie

Bij de hechting van een lijm op een oppervlak hebben we te maken met drie verschillende principes of een combinatie ervan:

• Mechanische verbinding:
  Hierbij dringt de vloeibare lijm zo in de poriën van het te lijmen oppervlak dat de lijm na de overgang in vaste toestand in de poriën van het lijmvlak verankerd blijft.
  
  
• De vermenging van de stoffen (diffusie):
  De hechting kan in sommige gevallen eveneens voor een deel steunen op de vermenging van de lijm en het te lijmen materiaal, waarbij er een verankering op basis van moleculen en atomen ontstaat.
  
  
• Adsorptie:
  Dit is een verschijnsel van de lijm op het lijmvlak als gevolg van enkele intermoleculaire krachten. Deze vorm van adhesie speelt een uiterst belangrijke rol bij het lijmen van metalen. Een voorwaarde voor adsorptie is dat het lijmmateriaal zo goed mogelijk in de oppervlakteonregelmatigheden kan dringen. Ook de viscositeit van de lijm speelt hierbij een belangrijke rol, omdat deze bij een lage viscositeit voor een betere bevochtiging zorgt. Door de temperatuur te verhogen, krijgen we dus meestal een betere bevochtiging, omdat de viscositeit lager wordt.

Lijmselectie

Eens de keuze voor verlijming is gemaakt, zal de selectie van de specifieke lijmsoort essentieel zijn. Hier mag niet te licht over worden gegaan. Vooraf moeten alle eisen opgesteld worden waarin alle aspecten inherent aan de installatie en bv. gebruiksbelasting verwerkt zijn. Daarnaast zullen er lijmsoorten aangeprezen worden met de positieve aspecten van de lijm, maar het is aan te raden dat u eerder rekening houdt met de beperkingen van de lijmsoorten. Een eenvoudige simulatie van een bepaalde lijm, en andere tests, is zeker geen zinloze vorm van voorbereiding.

Voorbereiding & applicatie

Zoals eerder al aangehaald, moet het substraat goed gereinigd worden, zodat de lijm atomair kan hechten. Wees tevens voorzichtig met reinigingsproducten. Toets eerst af waartegen de lijm bestand is. Soms kan een eenvoudige ontvetter, in combinatie met een specifieke lijmsoort, geen optimale verbinding garanderen. Er zijn reinigers die een residu achterlaten op het oppervlak, waardoor de hechting wordt beïnvloed in negatieve zin.

De oppervlaktebehandeling is een belangrijk item in het proces. Zorg ervoor dat de behandeling controleerbaar is. Door middel van eenvoudige trucjes kun je weten of een oppervlak al dan niet lijmklaar is. Bijvoorbeeld: markeer vooraf een streep of stip op het te behandelen oppervlak. Wanneer de streep tijdens de behandeling weg is, kan er gesteld worden dat het oppervlak lijmklaar is. Zo hou je de oppervlaktebehandeling controleerbaar en ga je niet overbehandelen.

Ter voorbereiding moet de lijm klaargemaakt worden. Bij tweecomponentenlijmen is het van belang dat het mengen goed verloopt. Het is belangrijk dat er voldoende van beide lijmcomponenten wordt gebruikt, ook al is er maar een minieme hoeveelheid nodig. Het mengproces kan niet grondig gebeuren wanneer er te weinig lijm wordt gemengd. Voorkom tevens luchtinslag bij het mengen. Ook dat is nefast voor de lijm. Breng steeds voldoende lijm aan en gebruik daarvoor praktische hulpmiddelen. Zorg steeds voor voldoende pen- of contactdruk, ook voor het vastklemmen van de te verlijmen onderdelen. Uiteraard is het niet aan te raden om de lijmdelen tijdens de uithardingsduur van de onderdelen van elkaar op te liften.

Met medewerking van 3M en Henkel