Saxion Kenniscentrum Design en Technologie
lijmen: hoe p(l)ak je het aan inclusief: ‘Triatlon Lijmtechnologie’ In het kader van het RAAK project “Materialen in Ontwerp 2” uitgevoerd door:
Kenniscentrum Design en Technologie Lectoraat Industrial Design Lectoraat Smart Functional Materials partners:
Industrial Design Centre | d’Andrea & Evers | Syntens | Verenigde Maakindustrie Oost
Kom verder. Saxion. www.saxion.nl/designentechnologie
september 2010
Saxion Kenniscentrum Design en Technologie Het Kenniscentrum Design en Technologie van Saxion bundelt kennis op het gebied van product- en procesontwikkeling. Samen met bedrijven worden maatschappelijke thema’s vertaald naar concepten, producten / processen en prototypes, die uiteindelijk moeten uitmonden in marktinnovaties. Kennis uit (wetenschappelijk) onderzoek wordt hierbij als input genomen en vertaald naar praktisch toepasbare kennis. Stuurgroep Kenniscentrum D&T: Peter van Dam, Jan Wolters Lectoren: Karin van Beurden, Ger Brinks, Henk van Leeuwen, Michiel Scheffer, Piet Griffioen, Bart Meijer, Wouter Teeuw, Theo Huibers Contactpersoon: Ivanka Ruiterkamp e:
[email protected] Het lectoraat Industrial Design - Lector Karin van Beurden richt zich op het vertalen van marktwensen en mogelijkheden van de gebruiker in een maakbaar, seriematig te vervaardigen product. De mens staat centraal bij het productontwerp, doelgroepgericht ontwerpen inclusief gebruiksonderzoek is een belangrijk thema, evenals (vernieuwende) Materialen in Ontwerp. Het Lectoraat Smart Functional Materials - Lector Ger Brinks – is regionaal en waar mogelijk nationaal initiërend bij het bepalen van de innovatieagenda voor textiel en smart materials toepassingen. Het lectoraat Smart Functional Materials richt zich met name op onderzoek naar de ontwikkeling en vermarkting van hoogwaardig textiel en op onderzoek naar innovaties in functionele materialen.
Saxion Kenniscentrum Design en Technologie M.H. Tromplaan 28 7513 AB Enschede t: 053 – 487 17 31 www.saxion.nl/designentechnologie
Saxion Kenniscentrum Design en Technologie
lijmen hoe p(l)ak je het aan inclusief: ‘Triatlon Lijmtechnologie’ In het kader van het RAAK project “Materialen in Ontwerp 2”
uitgevoerd in samenwerking met:
lijmen
RAAK - materialen in ontwerp 2
Colofon
Saxion Kenniscentrum Design en Technologie
0. Colofon Auteurs :
Karin Overbeek Markus Kosse, stagiair Lectoraat Industrial Design
Vormgeving:
Maarten Swart
Eindredactie:
Ger Brinks Karin van Beurden Marike Lammers
Met een bijdrage van:
Henkel, Ron Nefs Jonkman Coating
Partners RAAK SIA Materialen in Ontwerp:
Industrial Design Centre, Tonny Grimberg D’Andrea & Evers, Tom Evers Syntens, Bas Ramaker Verenigde Maakindustrie Oost, Martin Leushuis
Saxion Kenniscentrum Design en Technologie
Karin van Beurden, lector Product Design Ger Brinks, lector Smart Functional Materials Marike Lammers, projectleider ‘Materialen in Ontwerp’ Karin Overbeek, onderzoeker Maarten Swart, lid kenniskring Jan de Vries, lid kenniskring
RAAK
Stichting Innovatie Alliantie www.innovatie-alliantie.nl
II
lijmen - colofon
inhoud
RAAK - materialen in ontwerp 2
0. Colofon
II
1. RAAK-SIA Materialen in Ontwerp 2
5
1.2 Materialen in Ontwerp 2.....................................................................6
2. Inleiding lijmen
9
2.1 Een verbinding, maar welke? ...........................................................9 2.2 Definitie lijmen.................................................................................... 10 2.3 Voordelen van lijmen t.o.v. andere verbindingstechnieken...... 10 2.4 Nadelen van lijmen t.o.v. andere verbindingstechnieken...... 11 2.5 Invloed.................................................................................................... 11
3. Markt en behoeften
13
3.1 Grootte markt....................................................................................... 13 3.2 Vraag naar lijmen per marktsegment.......................................... 13 3.3 Vraag naar lijmen per productcategorie.................................... 14 3.4 Toepassingen....................................................................................... 14 3.5 Epoxy lijmen......................................................................................... 15 3.6 Siliconenlijmen.................................................................................... 15 3.7 MS Polymeren...................................................................................... 16
4. Industrie
17
4.1 Leveranciers.......................................................................................... 17 4.2 Praktijkvoorbeeld: lijmen in de automotive industrie (Corus)................................................................................................... 17
5. Technologie
19
5.1 Lijmindelingen..................................................................................... 19 5.2 Soorten lijmen..................................................................................... 22 5.3 Toeslagstoffen...................................................................................... 22 5.4 Lijmkeuze ............................................................................................. 22 5.5 Voorbehandeling................................................................................ 24
6. Ontwerprichtlijnen lijmverbindingen
33
7. Veiligheid
37
7.1 Algemene maatregelen bij werken met lijmen ...................... 37 7.2 Wet- en regelgeving.......................................................................... 37 7.3 Bronnen & literatuur.......................................................................... 40 lijmen - inhoud
III
Inhoud
1.1 Kenniscentrum Design en Technologie.........................................6
Saxion Kenniscentrum Design en Technologie
CASE Triatlon Lijmtechnologie
41
8.1 Inleiding................................................................................................. 41 8.2 Case Jonkman Coating..................................................................... 42 8.3 Tot slot.................................................................................................... 44
B 1 Toepassingen van lijmen (Markt & Product)
45
B 2 Nationale en internationale lijmleveranciers
47
B 3 Soorten lijmen
49
11.1 Dispersielijmen................................................................................. 49 11.2 Smeltlijmen........................................................................................ 50 11.3 Contactlijmen.................................................................................... 51 11.4 Oplosmiddellijmen.......................................................................... 52 11.5 Dubbelzijdig kleefband................................................................. 53 11.6 No-mix acrylaatlijmen.................................................................... 54 11.7 Anaërobe lijmen............................................................................... 56 11.8 Cyanoacrylaatlijmen....................................................................... 58 11.9 Epoxylijmen........................................................................................ 59 11.10 Polyurethaanlijmen....................................................................... 61 11.11 Eencomponent oplosmiddelvrije systemen........................ 61 11.12 Tweecomponent oplosmiddelvrije systemen..................... 62 11.13 PUR-smeltlijmen ........................................................................... 64 11.14 PVC-plastisolen .............................................................................. 65 11.15 Ureumformaldehydelijmen....................................................... 66 11.16
Fenol-/resorcinol-lijmen............................................................. 67
11.17 Siliconenlijmen............................................................................... 68 11.18 Anorganische lijmen..................................................................... 70 11.19 MS Polymeren................................................................................. 71 11.20 Primers en bindmiddelen voor rubber / / metaalverbindingen.................................................................. 71
B 4 Toeslagstoffen
73
B 5 Indeling voorbehandelingsmethoden van lijmvlakken 75 B 6 Etikettering volgens EU-GHS systeem
76
B 7 Welke voorbehandeling bij welk materiaal?
77
IV
lijmen - inhoud
RAAK - materialen in ontwerp 2
1. RAAK-SIA Materialen in Ontwerp 2
Binnen het programma is bedrijven de mogelijkheid geboden om vragen op het gebied van de vier thema’s te stellen. Er zijn specifieke workshops en projecten georganiseerd om kennis te vergaren voor de bedrijven. Hierbij zijn naast lectoren, docenten en studenten diverse experts en deskundigen ingezet. Daarnaast is er een Saxion materialenbibliotheek en een interactieve productdatabank: www.saxionmaterialenlink.nl
Inleiding
1
Materialen in Ontwerp 2 (MiO2) is een gezamenlijk innovatieprogramma van Saxion, Verenigde Maakindustrie Oost, Industrial Design Centre, D’Andrea & Evers, en Syntens . Het MiO2 programma is gericht op het creëren van praktisch toepasbare kennis voor bedrijven op de volgende aandachtsgebieden: 1. Biopolymeren 2. Gerecyclede kunststoffen 3. Smart materials 4. Lijmen RAAK-SIA Dit boekje is gerealiseerd in het kader van het project “Materialen in Ontwerp 2”, gesubsidieerd door RAAK SIA. (Stichting Innovatie Alliantie).
RAAK
Het een en ander is mogelijk gemaakt door gelden van RAAK SIA (Regionale Aandacht en Actie voor Kenniscirculatie) en is een regeling vanuit het Ministerie van OCenW.
Doelstelling
De initiële doelstelling van deze regeling is om de kennisuitwisseling tussen hogescholen, BVE-instellingen en het midden- en kleinbedrijf in regionale innovatieprogramma’s te verbeteren. Daarbij gaat het vooral om het versterken van de kennisbrugfunctie die deze instellingen kunnen hebben in de relatie tussen MKB-bedrijven en het totaal van de kennisinfrastructuur.
raak-sia materialen in ontwerp 2
5
Saxion Kenniscentrum Design en Technologie
1.1 Kenniscentrum Design en Technologie Het Kenniscentrum Design en Technologie maakt deel uit van Saxion en bundelt kennis op het gebied van product- en procesontwikkeling. Samen met bedrijven worden maatschappelijke thema’s vertaald naar concepten, producten, processen en prototypes, die uiteindelijk moeten uitmonden in marktinnovaties. Kennis uit (wetenschappelijk) onderzoek wordt hierbij als input genomen en vertaald naar praktisch toepasbare kennis.
1.2 Materialen in Ontwerp 2 Saxion startte in 2008 samen met Verenigde Maakindustrie Oost, Industrial Design Centre, D’Andrea & Evers en Syntens het innovatieprogramma ‘Materialen in Ontwerp 2’ (MiO2), de opvolging van Materialen in Ontwerp 1. Doel van MiO2 was het creëren van praktisch toepasbare kennis in door bedrijven aangedragen projectideeën. Binnen MiO2 lag de focus op de volgende aandachtsgebieden: Biopolymeren, Gerecyclede kunststoffen, Smart Materials en Lijmen. Deze thema’s waren door de bedrijven uit MiO1 aangedragen. Saxion en partners boden bedrijven de mogelijkheid om vragen op het gebied van deze thema’s te stellen. Middels workshops en projecten werd kennis vergaard voor de bedrijven. Hierbij werden experts, deskundigen en studenten ingezet. Het een en ander werd mogelijk gemaakt door gelden van RAAK SIA (Regionale Aandacht en Actie voor Kenniscirculatie).
1.2.1 Thema lijmen In MiO1 is gebleken dat lijmen een veel voorkomend onderwerp of zelfs probleem is. Daarom is dit thema onderdeel geworden van MiO2. In het kader van dit thema is een triatlon georganiseerd. Dit is een werkvorm waarbij deelnemende bedrijven bij toerbeurt gastbedrijf zijn en de gelegenheid krijgen zich te presenteren en hun vraagstuk op het gebied van lijmen in te brengen. Naast de triatlon is dit document opgesteld om bedrijven praktische informatie te bieden over lijmen.
6
lijmen
RAAK - materialen in ontwerp 2
In de inleiding wordt een algemeen beeld geschetst over lijmen met de voor- en nadelen. Vervolgens is er in hoofdstuk 3 te lezen in welke producten en markten de technologie lijmen veelvuldig wordt toegepast. In hoofdstuk 4 wordt een overzicht van leveranciers en een praktijkvoorbeeld gegeven. Hoofdstuk 5 biedt uitgebreidere informatie over lijmindelingen, lijmkeuze, voorbehandeling en mogelijke aanbrengmethoden. Hoofdstuk 6 geeft tips voor het ontwerpen van lijmverbindingen. Tot slot wordt in hoofdstuk 7, misschien wel het belangrijkste item, de veiligheid rondom het werken met lijmen behandeld. Bijlage 3 op pagina 49 geeft uitgebreide informatie over diverse lijmsoorten.
raak-sia materialen in ontwerp 2
7
Saxion Kenniscentrum Design en Technologie
8
lijmen
RAAK - materialen in ontwerp 2
2. Inleiding Lijmen
2
2.1 Een verbinding, maar welke?
Hoofdstuk
Lijmen is naast lassen, solderen en mechanisch verbinden één van de vele technieken om materialen aan elkaar te verbinden. Ook combinaties van verbindingstechnieken zijn mogelijk: de zogenaamde hybride verbindingen. Ontwerper en constructeur staan iedere keer weer voor de keuze van een verbindingstechniek. Bij de keuze van een techniek spelen vele overwegingen een rol: eisen aan het product, aan de verbinding, het materiaal en economische afwegingen (figuur 2.1). sterkte product en verbinding duurzaamheid tegen vochtinwerking temperaturen (ook kritieke: brand, rook, enz.)
PRODUCT gerelateerd
vermoeiing schokbelasting esthetiek flexibiliteit geleiding (elektronische componenten
VERBINDING gerelateerd
bestandheid tegen UV-licht bestandheid tegen vermoeiing materiaalkeuze ook af laten hangen
MATERIAAL gerelateerd
van wenselijke verbindingstechniek
prijs lijm kosten applicatie-apparatuur doorloopsnelheid invloed op voor- en nabewerkingen besparing in ontwerp- en constructietijd ruimere maat- en oppervlaktetoleranties
Economische afwegingen
verhoging duurzaamheid en betrouwbaarheid verlaging onderhoudskosten extra benodigde tijd en kosten voor apparaten t.b.v. voorbehandeling van oppervlakken
extra inspanning en apparatuur voor procescontrole kosten m.b.t. veiligheid, arbeidsomstandheden en milieu kosten personeel en personeelsopleiding
fig. 2.1 Overwegingen bij keuze verbindingstechniek. Bron [1]
inleiding lijmen
9
Saxion Kenniscentrum Design en Technologie
2.2 Definitie lijmen Lijmen is het bevestigen van twee delen aan elkaar met behulp van een niet-metallische tussenstof die zich hecht aan het oppervlak van beide delen (adhesie) en die ook zelf voldoende sterkte bezit (cohesie). Deze tussenstof is lijm. De lijm wordt meestal in een relatief dunne laag aangebracht en gaat over van een vloeibaar of plastisch stadium in een verharde toestand. Bron [1]
2.3 Voordelen van lijmen t.o.v. andere verbindingstechnieken Bron [1]
Technische voordelen
lijmverbindingen zijn “ononderbroken” verbindingen; lijmverbindingen zorgen voor gelijkmatige spanningverdeling in de verbinding, dit resulteert in een hoge vermoeiingssterkte; mogelijkheid tot het verbinden van ongelijksoortige materialen; elektrolytische spleetcorrosie wordt voorkomen, doordat de verbindingen vloeistof- en vaak ook gasdicht zijn; mogelijkheid tot elektrisch of thermisch geleidende of isolerende verbindingen; lijmverbindingen zijn trillingdempend.
Vormgevings voordelen
de verbindingen zijn vaak onzichtbaar; verbinden van zeer dunne materialen en kleine onderdelen is mogelijk; de ontwerpmogelijkheden worden vergroot.
Economische voordelen
besparingen in de ontwerp- en constructietijd.; wanneer de lijm de juiste spleetvullende eigenschappen heeft kunnen de maattoleranties minder streng zijn; lagere onderhoudskosten door verhoging van de duurzaamheid en betrouwbaarheid van de constructie.
10
lijmen
RAAK - materialen in ontwerp 2
2.4 Nadelen van lijmen t.o.v. andere verbindingstechnieken Bron [1] Technische nadelen
achteraf is de verkregen hechting lastig niet-destructief te controleren; over het algemeen zijn de verbindingen moeilijk demonteerbaar; er moet een droog- of verhardingstijd in acht worden genomen.; de sterkte van de lijmverbinding, als constructie-element is vooraf moeilijk te berekenen.
Economische nadelen
extra tijd en kosten voor apparatuur t.b.v. voorbehandeling van oppervlakken; kosten m.b.t. veiligheid, arbeidsomstandigheden en milieu.
2.5 Invloed De meest ideale lijmverbinding ontstaat wanneer tegelijkertijd met de verschillende aspecten van het lijmproces rekening wordt gehouden. Alle aspecten beïnvloeden elkaar, zie figuur 2.2. Testen Milieu en Arbo-wet Constructie / ontwerp van de verbinding Applicatie
Type lijm Voorbehandeling Uitharden Substraatmaterialen
fig. 2.2 Keuze lijmtechniek, diverse beïnvloedingsfactoren. Bron [1]
inleiding lijmen
11
Saxion Kenniscentrum Design en Technologie
12
lijmen
RAAK - materialen in ontwerp 2
3. Markt en behoeften
De tabel 3.1 geeft een idee van de grootte van de lijmen en kitten markt in Europa. De Benelux beslaat met 136 duizend ton aan lijmen in 2007 slechts 5 à 6 % van de totale Europese lijmmarkt. Deze hoeveelheid staat voor een waarde van 319 miljoen euro. Verwacht wordt dat de hoeveelheid in 2010 gestegen zal zijn met 2,4 %. tabel 3.1 Vraag naar lijmen en kitten in Europa en de Benelux. Bron [2]
3.2 Vraag naar lijmen per marktsegment De grootste marktsegmenten waarin lijmen worden gebruikt zijn: papier en karton, bouw en civiele techniek, montage en assemblage en consument/DIY (Do It Yourself ), zie ook tabel 3.2 tabel 3.2 Vraag naar lijmen per marktsegment in de Benelux. Bron [2]
markt en behoeften
13
Hoofdstuk
3
3.1 Grootte markt
Saxion Kenniscentrum Design en Technologie
3.3 Vraag naar lijmen per productcategorie Dispersies, emulsies, smeltlijmen, op oplosmiddel gebaseerde lijmen en reactieve lijmen zijn de lijmsoorten waar de meeste vraag naar is (tabel 3.3). tabel 3.3 Vraag naar lijmen per productcategorie in de Benelux. Bron [2]
3.4 Toepassingen bron [10] Enkele voorbeelden van producten waar lijmen in worden toegepast:
3.4.1 Contactlijmen Lijmen van rubbermatten in een JCB cabine (figuur 3.1) fig. 3.1 JCB cabine
3.4.2 Cyanoacrylaatlijmen (snel- of seconde lijmen) Lijmen van nylon Pulley Wheels (figuur 3.2) in een lichtgewicht schakelmechanisme van een rolstoel. Verbinden van ABS kunststofdelen in drinkwatersystemen figuur( 3.3).
fig. 3.2 Nylon Pulley Wheels
fig. 3.3 Drinkwatersysteem
14
lijmen
RAAK - materialen in ontwerp 2
3.5 Epoxy lijmen Kurk aan plastic dop lijmen voor de sluiting van flessen (figuur 3.4). Bevestigen van PA ringen in een RVS transport plaat van ijscups (figuur 3.5). fig. 3.4 Lijmen van kurk aan dop
fig. 3.5 Bevestiging van PA ringen in RVS transport plaat voor ijscups
Verlijmen van borsteltjes voor gebruik bij tandarts- en mondhygiënistepraktijken met een warmuithardende epoxy. Verlijmen van onderdelen t.b.v. een bloedverwarmer. Verlijmen van aluminium strip op rubberen mantel van een drukpers.
3.6 Siliconenlijmen Afdichten van een lamphouder m.b.v. een siliconenkit (figuur 3.6). Afdichten en verbinden van ABS eindschot aan RVS t.b.v. een lekbak van een koffiemachine d.m.v. een siliconenkit. Afdichten en verbinden van PA 66 GF35 delen (Throttle body voor diesel motoren) (figuur 3.7). fig. 3.6 Afdichten van lamphoude
fig. 3.7 Afdichten en verbinden van delen van motoren markt en behoeften
15
Saxion Kenniscentrum Design en Technologie
3.7 MS Polymeren Lijmen en afdichten van een ABS behuizing voor een afstandbediening. Verbinden van PMMA en PA 6 voor transparante scheidingswand (figuur 3.8). Afdichten van draadverbindingen in een hydromassage bad (figuur 3.9).
fig. 3.9 Afdichten draadverbindingen in een hydromassage bad fig. 3.8 Verbinden van onderdelen van een scheidingswand
16
In bijlage 1 op pagina 45 wordt een mindmap weergegeven van markten en producten waarin lijmen worden toegepast.
lijmen
RAAK - materialen in ontwerp 2
4. Industrie
4
4.1 Leveranciers
Hoofdstuk
In bijlage 2 op pagina 47 is een lijst met nationale en internationale leveranciers van lijmen te vinden. Voor sommige leveranciers is lijmen de core business, voor anderen één van de diverse productgroepen.
4.2 Praktijkvoorbeeld: lijmen in de automotive industrie (Corus) bron [3]
Het gebruik van structurele lijmverbindingen in de automotive industrie is, vooral in Duitsland, sterk in opmars. De belangrijkste reden die het gebruik van structurele lijmverbindingen in de automotive industrie tegenhield was het gebrek aan vertrouwen in de duurzaamheid van lijmverbindingen. Een auto wordt immers jarenlang blootgesteld aan allerlei weersinvloeden (regen, zouten, enz.). Met de komst van de ‘crash durable adhesives’ in de jaren ’90 is het vertrouwen in de duurzaamheid van lijmverbindingen toegenomen. Crash durable adhesives zijn lijmen die erg goede eigenschappen hebben voor de veiligheid. Ze zijn gewicht reducerend, hebben een erg goede vochtbestendigheid en corrosie bescherming. Op basis van de inmiddels opgedane ervaring stellen de lijmleveranciers dat een levensduur van dertig jaar haalbaar moet zijn. De voornaamste redenen om lijmverbindingen toe te passen zijn: het vergroten van de stijfheid van de auto, welke bepalend is voor de rijeigenschappen; kosten: lijm- en hybride verbindingen scoren gunstig in vergelijking met veel andere verbindingstechnieken. De interesse van Corus in lijmverbindingen heeft vooral betrekking op het begrijpen van de invloed van het materiaal (mechanische eigenschappen, oppervlakte conditie) op de kwaliteit van de verbinding. fig. 4.1 Mercedes S-Klasse Serie 220: in 1998 past Mercedes constructieve verlijmingen toe in de carrosseriebouw Bron: http://de.wikipedia.org/wiki/ Mercedes-Benz_Cars
industrie
17
Saxion Kenniscentrum Design en Technologie
Corus over lijmen:
Een lijm is eigenlijk niets meer dan een kunststof en heeft slechts een beperkte treksterkte. Voor een sterke lijmverbinding is dus een voldoende grote overlaplengte noodzakelijk. Uit onderzoek is gebleken dat de verbindingssterkte toeneemt met de overlaplengte (figuur 4.2). Uiteindelijk wordt de sterkte van het basismateriaal benaderd. Voor staalsoorten met een extreem hoge sterkte is daar wel een vrij grote overlap voor nodig. fig. 4.2 Overlaplengte: des te groter de overlaplengte, des te groter de verbindingssterkte
18
lijmen
RAAK - materialen in ontwerp 2
5. Technologie
5
5.1 Lijmindelingen bron [1]
Hoofdstuk
In de praktijk worden lijmen vaak op een willekeurige manier ingedeeld. Gesprekspartners gebruiken diverse termen voor hetzelfde lijmtype. Er zijn diverse indelingen in omloop, deze zijn gebaseerd op: 1. natuurlijke vs. synthetische lijmen; 2. functie; 3. chemische karakterisering; 4. fysische karakterisering; 5. aantal componenten; 6. wijze van aanbrengen; 7. wijze van uitharden; 8. verschijningsvorm; 9. type oplosmiddel; 10. mengvormen.
5.1.1 Natuurlijke vs. synthetische lijmen Natuurlijke lijmen: alle lijmen die direct afkomstig zijn van plantaardige of dierlijke oorsprong (zie figuur 5.1), inclusief de natuurlijke gommen en rubbers. Kenmerken: lage prijs, goede kleverigheid, lage sterkte, geringe duurzaamheid. Synthetische lijmen: alle lijmen die niet onder de natuurlijke lijmen vallen. Het onderscheid wordt langzamerhand steeds vager, met name omdat bijvoorbeeld zetmelen voor zetmeellijmen in toenemende mate gemodificeerd (en dus synthetischer) worden.
fig. 5.1 Beenderlijm, een natuurlijke lijm, wordt o.a. toegepast bij productie en restauratie van muziekinstrumenten (viool, piano, kerkorgel) en bij restauratie van antieke meubels. Bron [5]
5.1.1 Functie Hierbij wordt uitgegaan van de functie van de lijm. Niet-structurele lijmen: geen zware belastingen op de lijmverbinding (verpakkingen). Structurele lijmen: voor relatief zwaar belaste verbindingen (onderdelen van vliegtuigen of dragende automobielonderdelen). Geleidende lijmen: gevuld met metaalpoeder, waardoor geleiding van stroom en/of warmte mogelijk wordt. Borgende lijmen: zorgen er bijvoorbeeld voor dat schroef/moerverbindingen niet lostrillen.
technologie
19
Saxion Kenniscentrum Design en Technologie
5.1.2 Chemische karakterisering Deze indeling is gebaseerd op de kenmerkende chemische groep of verbinding, welke het hoofdbestanddeel vormt van de lijm. Hierbinnen vallen: expoxy’s, polyurethanen, acrylaten, polyvinylacetaat, ureumformaldehyde, polysulfide, siliconen en dergelijke.
5.1.3 Fysische karakterisering Thermohardende lijm: verhardt bij/door temperatuurverhoging en verweekt niet mee. Vb.: epoxy’s, polyesters, polyurethanen. Thermoplastische lijm: bij temperatuurverhoging wordt de lijm plastisch (verweekt). Vb.: polyvinylacetaten, polyvinylalcoholen en acrylaten. Door speciale verharders of vernetters kunnen deze wel een thermohardend karakter krijgen. Elastomere lijm: rubberachtig met een hoge flexibiliteit en relatief lage sterkte. Vb.: contactlijmen, polysulfides, ééncomponent flexibele polyurethanen en siliconenlijmen.
5.1.4 Aantal componenten Eencomponentlijm: deze lijm bestaat uit slechts één op te brengen component. De tweede component die noodzakelijk is voor de reactie, wordt meestal uit de omgeving gehaald (zuurstof en vocht). Tweecomponentenlijm: hierbij komt de lijmverbinding tot stand als er twee componenten, om de reactie te starten, met elkaar in contact worden gebracht.
5.1.5 Wijze van aanbrengen Diverse methoden van aanbrengen worden gehanteerd: versproeibare lijmen, aanbrengen met kwast of spatel, film, tape, kleefband, smeltlijm, walsen, gieten, stempelen, zeefdrukken, aanbrengen met lijmpistool, enz.
20
lijmen
RAAK - materialen in ontwerp 2
5.1.6 Wijze van uitharden Uitharden: het verharden van de lijm door bijv. een chemische reactie, verdamping van oplosmiddel of stollen. Verharding van lijm kan plaats vinden onder invloed van temperatuurverhoging, harders/initiators, straling (bijv. UV-licht), vocht, zuurstof, op een drager of als film, contactdruk, smelten en stollen, verdampen van oplosmiddel of door zelf als oplosmiddel te werken. koudhardende lijm: gaat zonder temperatuurverhoging na aanbrengen over in verharde toestand; warmhardende lijm: een lijm die na temperatuurverhoging uithardt. Koudhardende lijmen Warmhardende lijmen
tabel 5.1 Koudhardende en warmhardende lijmen
5.1.7 Verschijningsvorm De vorm van aanlevering speelt hierbij een rol: vloeibaar, pasteus, vast (poeder of korrel), film of op tape. Hieronder wordt ook de indeling gemaakt in dispersielijm, oplosmiddellijm en smeltlijm.
5.1.8 Type oplosmiddel Deze indeling maakt onderscheid tussen oplosmiddelgedragen (solvent-based) en watergedragen (water-based) lijmtypen.
5.1.9 Mengvormen Er zijn steeds meer lijmen op de markt die mengvormen zijn van andere lijmen of lijmtypen.
technologie
21
Saxion Kenniscentrum Design en Technologie
5.2 Soorten lijmen In bijlage 3 op pagina 49 wordt uitgebreid ingegaan op de diverse soorten lijmen: dispersielijmen; smeltlijmen; contactlijmen; oplosmiddellijmen; dubbelzijdig kleefband; no-mix acrylaatlijmen; anaërobe lijmen; cyanoacrylaatlijmen (snel- of seconde lijmen); epoxy lijmen; polyurethaanlijmen; pvc-plastisolen; ureumformaldehydelijmen; fenol-/resorcinolijmen; siliconenlijmen; anorganische lijmen; ms polymeren; primers en bindmiddelen voor rubber / metaalverbindigen. Deze indeling is vooral gebaseerd op de wijze van uitharden. Bron [1]
5.3 Toeslagstoffen In bijlage 4 op pagina 73 wordt een overzicht gegeven van mogelijke toeslagstoffen.
5.4 Lijmkeuze bron [4] Belangrijke factoren bij de lijmkeuze
Al in de ontwerpfase moet rekening worden gehouden met de lijmkeuze. Bij deze keuze spelen een aantal belangrijke factoren een rol. De stappen die genomen moeten worden zijn als volgt:
Lijst van eisen opstellen waaraan de constructie/ / verbinding dient te voldoen. Eisen kunnen zijn:
sterkte van de lijm: hoeveel kracht moet overgedragen worden; materiaal waarop gelijmd moet worden: welke en wat zijn noodzakelijke voorbehandelingen? ;
22
lijmen
RAAK - materialen in ontwerp 2
omgevingscondities waarin de lijmverbinding moet functioneren: luchtvochtigheid, temperatuurschommelingen, etc. ook aanraking met stoffen zoals zouten kunnen van invloed zijn; andere eisen kunnen zijn: geleiding van lijm, krimpgedrag, spleetvullend gedrag, trillingsdemping, stabiliteit.
Randvoorwaarden stellen aan het productieproces, bijvoorbeeld:
productiesnelheid; uithardingtemperaturen; productiestappen na het lijmen die invloed kunnen hebben op de lijmverbinding (bijvoorbeeld puntlassen); lijmnaaddikte: een kleine lijmvloei vanuit deze lijmnaad heeft een positieve invloed op de sterkte.
Nagaan in hoeverre eventuele investeringen wel of niet terug te verdienen zijn.
Bijvoorbeeld investeringen aan applicatieapparatuur, aanpassing van productieproces en een eventuele winst in de kwaliteit van het product. Een objectieve kosten-batenanalyse is dus van belang. In overleg met een deskundige kan zo met deze achtergrondinformatie een goede lijmkeuze worden gemaakt.
Keuzetabellen
Er zijn diverse keuzetabellen beschikbaar. Er zijn algemene tabellen: lijmtypen en hun toepassings- en verwerkingstechnische eigenschappen. zie bron [1], p. 27; overzicht van de lijmen voor de diverse materiaalcombinaties. zie bron [1], p. 28. Ook hebben veel lijmproducenten hun eigen keuzetabellen. De één uitgebreider en preciezer dan de ander. De één gedacht vanuit de toepassing (figuur 5.2), de ander vanuit het probleem of te verlijmen materialen. Bij de één is de keuzetabel direct online te downloaden, bij de ander aan te vragen en bij weer een ander is het een online applicatie. Van deze laatste is Bison een voorbeeld, deze heeft voor zowel de consument als de professional een lijmadvies applicatie.
technologie
23
Saxion Kenniscentrum Design en Technologie
fig. 5.2 Keuzetabel van leverancier Jowat gedacht vanuit de toepassing. Bron: www.jowat.nl
Benader een lijmspecialist voor een goede lijmkeuze. Het advies is om niet alleen een lijmkeuze te baseren op keuzetabellen. Het is slechts een hulpmiddel om in de goede richting te komen. Het is belangrijk om samen met de lijmspecialist van de desbetreffende fabrikant tot een goede lijmkeuze te komen. De lijm van de ene fabrikant kan namelijk anders zijn qua samenstelling dan die van de andere, terwijl het in de basis gelijke lijmen zijn. Ook is de informatie in keuzetabellen vaak redelijk algemeen. Een lijmspecialist zal met zijn ervaring veel gedetailleerder tot een gefundeerde lijmkeuze kunnen komen.
5.5 Voorbehandeling Bron [6], [7], [8], [10], [13] 5.5.1 Is voorbehandeling altijd nodig? Of voorbehandeling nodig is, is sterk afhankelijk van de soort lijm die gebruikt wordt, het soort oppervlak en de eisen die gesteld worden aan de lijmverbinding. Als de eisen minimaal zijn, is alleen ontvetten soms al voldoende. Advies is om deze overweging altijd bij de lijmkeuze mee te nemen en de leverancier waarbij de lijm gekocht wordt om advies te vragen.
24
lijmen
RAAK - materialen in ontwerp 2
5.5.2 Doel van voorbehandeling De belangrijkste redenen voor voorbehandelen van te verlijmen oppervlakken zijn: verwijdering of voorkoming van de vorming van oppervlaktelagen welke een zwakke hechting met het onderliggende substraat hebben; maximalisering van de mate waarin intermoleculaire contacten plaatsvinden tussen de lijm en het substraat tijdens het lijmproces; creëren van een bepaalde oppervlaktestructuur op het substraat; bescherming van het substraatoppervlak, totdat met het lijmproces wordt begonnen; garanderen dat de adhesie krachten tussen de verschillende overgangen voldoende groot zijn voor het verkrijgen van de geëiste verbindingssterkte en levensduur.
Substraat is de ondergrond; in de meeste gevallen het te verlijmen onderdeel. Cohesie is de onderlinge aantrekking van moleculen van één stof. Adhesie is de moleculaire aantrekkingskracht van twee verschillende stoffen.
fig. 5.3 Cohesie- en adhesiekrachten tussen de verschillende lagen
5.5.3 Soorten voorbehandeling Voorbehandelingsmethoden kunnen ingedeeld worden in de volgende groepen: mechanische voorbehandeling; chemische voorbehandeling; fysische voorbehandeling.
Ontvetten
In het algemeen wordt begonnen met het ontvetten van het substraatoppervlak. Wanneer de eisen aan de lijmverbinding niet hoog zijn, is ontvetten alleen al voldoende. Ontvetten kan door: a. borstelen en/of sproeien en/of afwrijven met een bevochtigde doek (biologisch afbreekbaar reinigingsmiddel of zeepoplossing); b. een alkalisch afkook ontvettingsbad (sproeien of dompelen), eventueel gevolgd door een elektrolytische ontvetting in een alkalisch bad. Na de ontvetting worden de componenten achtereenvolgens gespoeld in leidingwater en demi-water en vervolgens gedroogd; technologie
25
Saxion Kenniscentrum Design en Technologie
c. een combinatie van methode a en b, waarbij methode a als eerste wordt uitgevoerd; d. voor kleinere oppervlakken: bevochtigde doek met isopropyl alcohol (ipa), nawrijven met een schone droge doek.
Mechanische voorbehandeling
Voor een mechanische oppervlaktebehandeling zijn vier algemeen gebruikte systemen: stralen, slijpen, schuren en borstelen. In tabel 5.2 wordt een overzicht gegeven van welk systeem bruikbaar is bij diverse vormen en seriegroottes. Proces: oppervlak ontvetten opruwen oppervlak door één van de methoden reinigen oppervlak verlijmen of beschermen door primerlaag tabel 5.2 Mechanische voorbehandeling van metalen. Bron [6]
26
lijmen
RAAK - materialen in ontwerp 2
Doel van een mechanische oppervlaktebehandeling: verwijdering van zwakke grenslagen; opruwing van het oppervlak en daardoor een sterkere mechanische verankering; verhoging van de moleculaire activiteit van het te verlijmen oppervlak door oppervlaktevergroting.
Chemische voorbehandeling
Voor een chemische oppervlaktebehandeling zijn een aantal mogelijkheden: etsen; de oppervlaktestructuur van het materiaal wordt aangepast zodat een betere mechanische adhesie wordt verkregen; beitsen; voor verwijdering van de walshuid of oxiden. Bij het beitsen worden sterke zuren of basen gebruikt, welke vaak ook het materiaal zelf aantasten. Daarom moet de tijdsduur van de behandeling goed worden nageleefd; anodiseren; vooral toegepast bij aluminiumlegeringen als vervolgbehandeling na beitsen en ter verbetering van de duurzaamheid van de lijmverbinding.
Fysische voorbehandeling
Er zijn diverse fysische voorbehandelingstechnieken: corona behandeling, vacuümplasma, atmosferisch plasma, open air plasmamethode en vlambehandeling. Er zijn diverse methoden van plasmabehandeling. Deze worden vooral toegepast bij kunststoffen ten behoeve van het verlagen van de oppervlaktespanning. Daar wordt uitgebreider op ingegaan op de volgende pagina. Een plasma bestaat uit atomen, moleculen, vrije elektronen en metastabiele deeltjes. Het genereren van plasma kan in lucht plaatsvinden: corona behandeling (figuur 5.4). fig. 5.4 Corona behandelingssysteem. Corona ontstaat als bij voldoende hoge spanning tussen twee geleiders het omringende gas ioniseert. Ionisatie zorgt ervoor dat het substraat gemakkelijker een verbinding met de lijm aangaat. Het oppervlak wordt als het ware geactiveerd. Bron [7]
technologie
27
Saxion Kenniscentrum Design en Technologie
Ook kan het genereren van plasma plaatsvinden bij gereduceerde druk: vacuümplasma (figuur 5.5). In beide gevallen worden de plasmadeeltjes in hogere atomaire energietoestand gebracht, zelfs zo hoog dat moleculen splitsen in afzonderlijke atomen en dat atomen worden geïoniseerd. Bij de vacuümplasma methode is een vacuümkamer nodig, dit limiteert de toepassing tot kleinere producten. fig. 5.5 Vacuümplasma behandelingssysteem. Bron [7]
Inmiddels is het ook mogelijk te werken onder atmosfeerdruk: atmosferisch plasma (figuur 5.6). Deze techniek kan goed in continue productieprocessen worden toegepast. Andere methoden om een plasma op te wekken zijn: “Open air” plasmamethode (figuur 5.7): er wordt een plasma opgewekt in een plasmajet waarmee het oppervlak wordt bestraald (geen vacuümkamer nodig). Vlambehandeling: brandend gas genereert een lage concentratie plasma.
fig. 5.6 Atmosferisch plasma behandelingssysteem. Bron [7]
fig. 5.7 Schoonmaken van glas met Open air plasma. Bron [8]
28
Er zijn meerdere mogelijkheden om een plasma te gebruiken, afhankelijk van het materiaal van de ondergrond en de uiteindelijk te gebruiken lijmsoort. Bijvoorbeeld: Schoonmaken en etsen. De plasmadeeltjes hebben voldoende energie om een verontreiniging met een laag moleculair gewicht te verwijderen. Het plasma kan ook het substraatoppervlak etsen, dit komt het schoonmaakproces ten goede en verbetert de oppervlaktestructuur. UV/ozon reiniging. Het oppervlak wordt belicht met kortgolvig UV-licht waarbij de koolstof-koolstof bindingen waaruit organische vervuiling voornamelijk bestaat, worden verbroken als gevolg van een bombardement met de hoge energie lichtquanta. Er vindt geleidelijke oxidatie van de organische vervuiling plaats bij simultane blootstelling aan het instabiele ozon.
lijmen
RAAK - materialen in ontwerp 2
Primers Doel
Belangrijkste redenen voor het toepassen van primers als voorbehandeling op zich of als laatste stap van een voorbehandelingproces zijn:
verbeteren van de lijmverbinding als geheel.
In deze categorie zijn primers met diverse functies onder te verdelen in: primers die de bevochtiging van de lijm op het susstraat verbeteren; primers die worden gebruikt om moeilijk lijmbare materialen toch te kunnen lijmen; primers die de duurzaamheid van een lijmverbinding verhogen.
verhogen van de flexibiliteit tijdens het productieproces. Door het aanbrengen van een primer op een voorbehandeld oppervlak, als bescherming tegen vervuiling, hoeft het oppervlak niet meteen te worden gelijmd.
tabel 5.3 Soorten primers. Bron [6]
5.5.4 Voorbehandeling van kunststoffen Voorwaarden voor goede lijmverbinding bij kunststoffen Minimale voorwaarden voor een goede lijmverbinding is de bevochtiging en een goede verspreiding van de lijm over het oppervlak. Hier is een voldoende hoge oppervlakte energie voor nodig.
technologie
29
Saxion Kenniscentrum Design en Technologie
Ter vergelijking: oppervlakte energie van kunststoffen: < 100 mJ/m²; oppervlakte energie van metalen: > 500 mJ/m². Door de hogere oppervlakte energie van metalen gaat de verspreiding van lijm bij metalen veel makkelijker. Daarom moet geprobeerd worden het oppervlak van kunststoffen te oxideren d.m.v. voorbehandeling om zo de oppervlakte energie te verhogen.
fig. 5.8 Druppeltest met onbehandeld en behandeld oppervlak. Bron [7]
De mate van bevochtiging kan worden bekeken door middel van een “waterdruppeltest” of met vloeistoffen met een gedefinieerde oppervlaktespanning (figuur 5.8 t/m 5.10). De hoek waaronder de druppel op het oppervlak ligt bepaalt of de bevochtiging voldoende is.
fig. 5.9 D.m.v. een “waterdruppeltest” kan worden bekeken of de bevochtiging voldoende is en daarmee of het lijmvlak voldoende is voorbehandeld. Bron [9] en [10]
fig. 5.10 De hoek waaronder een druppel op het oppervlak ligt helpt te bepalen of de oppervlakte behandeling voldoende is. Bron [9] en [10] 30
lijmen
RAAK - materialen in ontwerp 2
Tijdens de voorbehandelingen zijn er vele variabelen die invloed kunnen hebben op de hechtsterkte, zoals afstand, behandelingstijd en type instrument. Voor het kiezen van de juiste voorbehandelingsmethode is het aan te bevelen om vooraf een aantal testen uit te voeren om zo inzicht te krijgen in de meest optimale behandeling. Kunststoffen met relatief hoge oppervlakte energie: mechanische voorbehandelingsmethoden: opruwen van het oppervlak d.m.v. schuren of stralen (bijvoorbeeld bij epoxy). Kunststoffen met relatief lage oppervlakte energie: fysische voorbehandelingsmethoden: vlam behandeling, corona, UV/ozon, vacuüm plasma, atmosferisch plasma (open air plasma).
5.5.5 Keuze voorbehandelingsmethode In bijlage 5 op pagina 75 staat een tabel die kan helpen bij het maken van de juiste voorbehandelingsmethode. In bijlage 7 op pagina 77 is een mindmap te vinden met welke voorbehandelingsmethode toe te passen is per soort materiaal.
5.5.6 Aanbrengen van lijmen Bron [1] Voor het maken van een lijmverbinding bestaan vele technieken en gereedschappen. Er is een indeling te maken in twee groepen: handmatig en automatisch.
Voordelen handmatig aanbrengen
geschikt voor kleinere series; flexibiliteit; eenvoudige bewerking.
Voordelen automatisch aanbrengen
geschikt voor massaproductie; snel en precies proces; gelijkblijvende hoeveelheid en kwaliteit. Nadeel van automatisch aanbrengen zijn de hogere kosten door duurdere gereedschappen, kosten voor onderhoud en bijscholing van de medewerker.
technologie
31
Saxion Kenniscentrum Design en Technologie
Factoren die aanbrengtechniek bepalen De manier van aanbrengen van de lijm hangt af van:
het product dat moet worden gelijmd: formaat, aantallen, kwaliteitseisen en vervolgproces; de leveringsvorm van de lijm: vloeibaar, pasta, vast, éénof meercomponenten; milieu eisen en normen.
Aanbrengen van vloeibare lijm
Mogelijke technieken hiervoor zijn: kwasten, strijken, gieten, dompelen, drukken, spuiten, hand- en luchtdrukbekrachtigde cartouchepistolen, automatische hoge-drukpistolen, lijmrollen en –walsen en meng- en/of doseerapparaten.
Aanbrengen van lijm in vaste vorm
Deze lijmen worden geleverd als lijmfilm: aanbrengen kan door (na in vorm gesneden of geknipt te zijn) het verwijderen van de eerste laag beschermfolie, de film op het oppervlak te leggen en vervolgens de beschermfolie aan de andere zijde te verwijderen en het andere te verlijmen deel aan te brengen; poeder, staaf of pil voor verwarmde oppervlakken: geschikt voor series bij kleinere lijmoppervlakken. Druppelvormig doseren door bijvoorbeeld de lijm in pilvorm uit een verhittingskoker te laten vallen of de staaf over het verwarmde oppervlak te strijken, zijn mogelijkheden voor het gebruik van dit soort lijmen.
Totstandkoming lijmverbinding
Bij het tot stand komen van de lijmverbinding (het bereiken van de cohesiesterkte van de aangebrachte lijmnaad tijdens de verharding) spelen de verhardingsdruk, verhardingstemperatuur en de verhardingstijd een belangrijke rol.
32
lijmen
RAAK - materialen in ontwerp 2
6. Ontwerprichtlijnen lijmverbindingen [9] [10]
Hoofdstuk
6
Het doel van een optimaal ontwerp van een lijmverbinding is het bereiken van een zo’n gelijkmatig mogelijke verdeling van de spanning. Daarom is een goed inzicht in hoe spanning verdeeld wordt over een verbinding waarop kracht wordt uitgeoefend van belang. Richtlijnen voor het ontwerpen van een goede lijmverbinding 1. minimaliseer afpel- en splijtbelasting; 2. maximaliseer het lijmoppervlak; 3. optimaliseren van elkaar overlappende verbindingen.
1. Minimaliseer afpel- en splijtbelasting
In figuur 6.1 is aan de curven van de spanningsverdeling te zien dat afpel- en splijtbelastingen zoveel mogelijk moeten worden voorkomen. fig. 6.1 Soorten belasting en spanningsverdeling over de lijmlaag. Bron [9] en [10]
ontwerprichtlijnen lijmverbindingen
33
Saxion Kenniscentrum Design en Technologie
In figuur 6.2 worden een aantal ontwerpoplossingen gegeven. fig. 6.2 Afpelbelastingen en ontwerpoplossingen. Bron [9] en [10]
34
lijmen
RAAK - materialen in ontwerp 2
2. Maximaliseer het lijmoppervlak
Bij een te klein lijmoppervlak wordt er teveel afpel- of splijtbelasting uitgeoefend. De stijfheid van de onderdelen en de lijm zijn van invloed op de faalbelasting van de lijm. Hoe stijver een onderdeel, hoe minder de sterkte van de verbinding wordt beïnvloed door de vorm van de verbinding. Zie ook figuur 6.3. fig. 6.3 Belastingen op gelijmde samenstellingen. Hoe groter het lijmoppervlak, hoe beter. Bron [9] en [10]
3. Optimaliseren van elkaar overlappende verbindingen
Vermijd excentrische krachten. Er zijn verscheidene mogelijkheden om de negatieve invloed van een buigmoment veroorzaakt door excentrische krachten op de verbindingsnaad te minimaliseren, zie figuur 6.4. Het vergroten van de breedte van de verbinding. Met het vergroten van de breedte van de verbinding verandert de verdeling van de schuifspanning niet. Daarmee wordt de faalbelasting van overlapverbindingen in dezelfde mate vergroot als dat de breedte van de verbinding toeneemt.
ontwerprichtlijnen lijmverbindingen
35
Saxion Kenniscentrum Design en Technologie
Optimaliseer de overlap van de verbinding. De faalbelasting neemt niet recht evenredig toe met de lengte van de verbinding of het lijmoppervlak. Door de lengte van de overlap te vergroten vermindert de gemiddelde waarde van de schuifspanning, maar de faalbelasting neemt onevenredig toe. Als grotere verbindingsoppervlakken nodig zijn om de belasting te dragen, dan is het beter de verbindingsbreedte te vergroten dan de verbindingsoverlap. Dikte van de lijmverbinding. Een dikkere lijmverbinding geeft makkelijker toe aan schuifspanning. De extra dikte verdeelt de schuifspanning over een grotere lengte, waardoor er minder piekspanning op de lijm wordt uitgeoefend. Dit resulteert in minder concentratie van spanning. fig. 6.4 Mogelijke oplossingen voor het oplossen van problemen veroorzaakt door excentrische krachten. Bron [9] en [10]
36
lijmen
RAAK - materialen in ontwerp 2
7. Veiligheid
7
7.1 Algemene maatregelen bij werken met lijmen
Hoofdstuk
Met de volgende maatregelen moet rekening worden gehouden tijdens het werken met lijmen (dit is afhankelijk van soort lijm): afzuigen van vrijkomende dampen; persoonlijke bescherming: veiligheidsbrillen, handschoenen en beschermende kleding; bij opslag: niet plaatsen in direct zonlicht of bij warmtebronnen, voldoende ventilatie, bij voorkeur in een afsluitbare ruimte; werkplek: niet eten, drinken of roken, schoonhouden van de werkplek, gemorste lijm z.s.m. verwijderen; ehbo: ehbo-materialen beschikbaar stellen (o.a. oogspoelflessen), direct frisse lucht bij inhaleren van lijmdampen, bij ehbo-zaken: hulp inroepen van gediplomeerd ehbo’er en bij twijfel contact opnemen met een arts. Dit zijn slechts enkele algemene maatregelen voor het werken met lijmen. Het is aan te bevelen altijd per lijm type of merk na te gaan welke voorschriften en eisen van belang zijn.
7.2 Wet- en regelgeving Bij het werken met lijmen moet goed rekening worden gehouden met wet- en regelgeving. In deze paragraaf worden de belangrijkste wet- en regelgevingen behandeld.
7.2.1 Arbeidsomstandighedenwet De Arbowet beschrijft de rechten en plichten van werkgever en werknemer op het gebied van de arbeidsomstandigheden. Sinds 1 januari 2007 hanteert de overheid een nieuwe arboaanpak. Werkgevers en werknemers hebben meer verantwoordelijkheid en meer mogelijkheden gekregen om samen het arbeidsomstandighedenbeleid binnen de sector of de onderneming in te vullen en op deze wijze de veiligheid en gezondheid op de werkvloer te verbeteren. Voor meer informatie over de Arbowet, zie: www.arboportaal.nl; wetten.overheid.nl/BWBR0010346/geldigheidsdatum_23-03-2010.
veiligheid
37
Saxion Kenniscentrum Design en Technologie
7.2.2 REACH REACH is de nieuwe Europese regelgeving (sinds 1 juni 2007) voor chemische stoffen die in de Europese Unie geproduceerd of geïmporteerd worden. REACH staat voor: Registratie, Evaluatie, Autorisatie en beperkingen van CHemische stoffen. Bedrijven die chemische stoffen produceren, verwerken of doorgeven aan klanten moeten informatie geven aan hun klanten en leveranciers over de stoffen en hun gebruik om een veilig gebruik te bevorderen. Voor meer informatie over REACH, zie: www.reach-helpdesk.nl
7.2.3 EU-GHS Het Globally Harmonised System (GHS) is een nieuw wereldwijd systeem voor de indeling en etikettering van chemische stoffen en mengsels op basis van hun gevaareigenschappen. Dit systeem is vastgesteld door de Verenigde Naties. Voor de invoering van de regels over het leveren en het gebruik van chemische stoffen in de Europese Unie stelt de Europese Commissie een nieuwe Europese verordening op (EU-GHS). Voor meer informatie over GHS, zie: www.ghs-helpdesk.nl
EU-GHS-etikettering
fig. 7.1 Pictogram volgens Stoffenrichtlijn (oude systeem)
EU-GHS vervangt na een overgangsperiode de oude richtlijnen over indeling en etikettering van stoffen en mengsels (Stoffenrichtlijn 67/548/EG en Preparatenrichtlijn 1999/45/ EG). EU-GHS-etikettering bevat de volgende elementen: eén of meer pictogrammen. Voorheen waren dit zwarte symbolen op een oranje achtergrond (figuur 7.1). tegenwoordig zijn dit zwarte symbolen op een witte achter grond en met een rood kader (figuur 7.2); een signaalwoord: “gevaar” of “waarschuwing”, afhankelijk van de gevarencategorie van de stof; gevarenaanduidingen: de “h(azard)-zinnen”. deze beschrijven de risico’s van de stof. voorheen waren dit r(isk)-zinnen; voorzorgsmaatregelen: de “p(recautionary)-zinnen”. deze geven veiligheidsvoorschriften voor het omgaan met de stof. er zijn vijf soorten veiligheidsvoorschriften: algemeen, preventie, respons, opslag en afval. de p-zinnen vervangen de s(afety)-zinnen.
fig. 7.2 Pictogram volgens EU-GHS (nieuwe systeem) 38
lijmen
RAAK - materialen in ontwerp 2
Voor zuivere stoffen zijn de nieuwe aanduidingen op de etiketten verplicht vanaf 1 december 2010. Voor mengels is dit vanaf 1 juni 2015. Voor meer informatie over: EU-GHS-etikettering, zie: www.ghs-helpdesk.nl/onderwerpen/indelen-etiketteren tijdlijn overgangsperiode, zie: www.ghs-helpdesk.nl/onderwerpen/introductie/tijdlijn pictogrammen, zie bijlage 6 op pagina 76 H- en P-zinnen, zie bijlage III en bijlage IV van de EU-GHS verordening: www.ghs-helpdesk.nl/onderwerpen/wetgeving
7.2.4 Veiligheidsinformatiebladen Leveranciers van gevaarlijke stoffen of producten met gevaarlijke stoffen zijn verplicht een veiligheidsinformatieblad (VIB te leveren van hun producten. Op een VIB is te vinden welke gevaren het product met zich meebrengt en hoe deze gevaren zijn te voorkomen en te beheersen in geval van ongelukken. Veel bedrijven stellen tegenwoordig de veiligheidsinformatiebladen van hun producten ook ter beschikking op hun website. Het VIB (in Engels: Safety Data Sheet, afgekort: SDS) wordt specifiek gebruikt voor het Europese systeem van veiligheidsinformatiebladen. Deze is grotendeels gelijk aan het Amerikaanse systeem van Material Safety Data Sheet (MSDS). Een ander veiligheidsinformatieblad is de International Chemical Safety Card (ICSC). Deze geeft veiligheids- en gezondheidsinformatie over een aantal chemische stoffen.
7.2.5 Werkplekinstructiekaart Een werkplekinstructiekaart (WIK) is een praktische samenvatting van de belangrijkste informatie van het uitgebreidere VIB. Een WIK is een kort overzicht (van maximaal 1 A4) met informatie die de werknemer moet weten over een gevaarlijke stof: mogelijke gezondheidsschade en wat gedaan moet worden om dit te voorkomen. WIK’s worden op de werkplaats opgehangen of meegenomen naar projecten op locatie.
veiligheid
39
Saxion Kenniscentrum Design en Technologie
7.3 Bronnen & literatuur 1. Lankreijer, R.M., Logtenberg, E.H.P., Kwakernaak, A., Poulis, J.A., Regt de, P.A. (2008). Lijmen algemeen, VM 86. Zoetermeer: Vereniging FME-CWM. 2. FEICA (2008). The European Adhesives and Sealants Market 2007-2010. A Quantitative Demand Analysis and Trend Forecast. Frankurt am Main (DL): CHEM Research GmbH. 3. Vrenken, J. (Corus, 2009). Lijmen in de Auto Industrie. De trend in het gebruik van structurele lijmverbindingen. Themadag: Lijmverbindingen in breed perspectief 23 september 2009. Eindhoven: Mikrocentrum. 4. Poulis, H. Lijmverbindingen. Belangrijke facetten van het ontwerpproces. Lastechniek, december 2005, pp 18-21. 5. Eugster, S. (2008). Beenderlijm. nl.wikipedia.org/wiki/ Bestand: knochenleim_granulat.jpg. 6. Kaasschieter, C.C.J., Sluis van der, H.H., e.a. (2008). Lijmen van metalen. VM 87. Zoetermeer: Vereniging FME-CWM. 7. www.tantec.com 8. www.plasmatreat.com 9. Reis, P., Grundmüller, S. (1998). Loctite Worldwide Design Handbook. München (DL): Loctite. 10. Nefs, R. Innovaties in kunststofverlijming. Henkel. 11. Lankreijer, R.M., Logtenberg, E.H.P. (1991). Lijmen van kunststoffen, VM 88. Zoetermeer: Vereniging FME-CWM. 12. Kaasschieter, C.C.J., Sluis van der, H.H., e.a. (2008). Keuren van lijmen en lijmverbindingen. VM 89. Zoetermeer: Vereniging FME-CWM. 13. Wegman, R.F. (1989). Surface preparation techniques for adhesive bonding. Ledgewood, New Jersey: Adhesion Associates.
40
lijmen
RAAK - materialen in ontwerp 2
8. CASE
Triatlon Lijmtechnologie
8.1 Inleiding
Case
Net als in het project RAAK-SIA Materialen in Ontwerp 1 werd in MiO2 het door Syntens ontwikkelde instrument Triatlons gebruikt om een cluster van MKB bedrijven te vormen rondom een gemeenschappelijk thema. In overleg met de projectpartners is het thema “lijmtechnologie” gekozen voor de Triatlon binnen MiO2. Hiervoor is mede gekozen omdat bij de Triatlon reeks binnen MiO1 is gebleken dat het bij veel bedrijven ontbreekt aan kennis over de (on-) mogelijkheden van deze verbindingstechnologie. Hierdoor wordt soms voor een andere oplossing gekozen terwijl lijmen een beter alternatief is of dat door de verkeerde lijmkeuze de kwaliteit van de huidige lijmverbinding te wensen over laat waardoor uitval en klachten ontstaan.
Opzet van een Triatlon
Het instrument Triatlons is te vergelijken met een triatlon in de sport: duurzaam zijn in verschillende disciplines om zo gezamenlijk de eindstreep te kunnen halen. De deelnemers aan de Triatlon zijn bij toerbeurt gastbedrijf. Het gastbedrijf geeft een presentatie over het bedrijf gevolgd door een rondleiding. Kern van iedere bijeenkomst is de mogelijkheid om kennisvragen rondom het thema voor te leggen aan collega MKB ondernemers. De meeste deelnemers kozen hiervoor een probleem uit rondom een bepaald product of een bepaalde techniek.
Deelnemers
De bedrijven die deelnamen aan deze Triatlon waren: Goma Hameland Techniek & Projecten Jonkman Coating Kors Groep Lepper Pecocar Holland Rubitech Alucast Unipro Wewo Europe.
triatlon lijmtechnologie
41
Saxion Kenniscentrum Design en Technologie
De kennisleveranciers waren lijmfabrikanten en producenten van lijmapparatuur: Henkel, LC Maan Engineering SABA Dinxperlo BV. Als projectpartners waren Syntens en Saxion aanwezig.
Kennisvragen
De vragen van de deelnemers waren heel divers. Vragen over het soort lijm dat ze konden gebruiken, welke aanbrengtechniek de beste keuze zou zijn tot en met vragen die meer betrekking hadden op het productieproces. De vragen hadden eveneens met zeer uiteenlopende producten te maken: wat zijn de mogelijkheden voor het verlijmen van een uit PE gemaakte mal voor de productie van bakstenen? op welke manier kan polyurethaanlijm beter aangebracht worden bij de productie van sandwichconstructies? hoe zijn gepoedercoate aluminium delen van luiken op jachten onderling en met hout te verlijmen? is er een oplossing voor het niet meer handmatig hoeven leeg storten van zakken vulmiddel in mengketels voor de productie van lijmen en gietvloeren? zijn er alternatieve lijmen en mogelijkheden om het proces van de productie van lederen fietszadels te automatiseren? welke opties zijn er bij de montage van een lockersysteem voor het verlijmen van abs spuitgiet onderdelen onderling of met glas? wat zijn de mogelijkheden voor het afdichten van waterkanalen en verbrandingsgassen in een warmtewisselaar? zijn er alternatieve oplossingen voor de productie van nachtkastjes van gepoedercoat staalplaat als vervanger van de huidige tape bevestiging?
8.2 Case Jonkman Coating Jonkman Coating is specialist in oppervlaktebehandelingen en werkt o.a. voor bedrijven in de bouw, industrie, defensie/ marine, overheid/infrastructuur, High-end audio en de transportsector. Heel gevarieerde producten worden door hen behandeld. Van bogen voor een fietsenstalling voor treinstations tot en met de kunststofbehuizing van een koffiezetapparaat.
42
lijmen
RAAK - materialen in ontwerp 2
Kennisvraag Jonkman Coating
Voor de jachtenbouw behandelt Jonkman Coating dekluiken en de bijbehorende kozijnprofielen. De kennisvraag van Jonkman Coating had met deze luiken te maken: hoe is teakhout gecontroleerd te verlijmen op de gepoedercoate aluminium kozijndelen en luiken? Ondanks uitgevoerde testen is de hechting van het teak op de gepoedercoate ondergrond in de praktijk niet altijd optimaal. Hoe kan getest worden of het gepoedercoate oppervlak geschikt is voor verlijming? Oorzaken die voor dit probleem werden aangedragen waren o.a. de soort voorbehandeling en een mogelijke verandering van het lijmmengsel en/of de poedercoating. Ook zijn testmethoden en ondergrond analysemogelijkheden besproken.
Voorbehandeling
In de bijeenkomst bij Jonkman Coating, maar ook gedurende de andere bijeenkomsten hebben de MKB ondernemers meer geleerd over voorbehandelen en hoe belangrijk het is dit in overweging te nemen. Of voorbehandeling nodig is, is sterk afhankelijk van de soort lijm die gebruikt wordt, het soort oppervlak en de eisen die gesteld worden aan de lijmverbinding. Als de eisen minimaal zijn, is soms alleen ontvetten al voldoende. Advies is om voorbehandelen altijd in overweging te nemen bij de lijmkeuze en de leverancier waarbij de lijm gekocht wordt om advies te vragen. Taak voor de lijmfabrikant: bekendmaken van wijzigingen in het lijmmengsel Ook voor fabrikanten van lijmen blijkt er een taak te liggen. Het mengsel van de lijm verandert wel eens van samenstelling doordat grondstoffen niet meer verkrijgbaar of leverbaar zijn. Het is de verantwoordelijkheid van de fabrikant die verandering in samenstelling te melden. Dit gebeurt lang niet altijd. De techneuten binnen het bedrijf weten het, maar de afdeling Sales geeft het niet door aan de klant. Er is een keer een bepaalde soort lijm geadviseerd, maar dit wordt niet opnieuw gedaan op het moment van wijziging van de grondstoffen. Wanneer de klant niet vaak genoeg testen uitvoert kan dit leiden tot problemen. Melden van wijziging van de samenstelling kent een tweeledig doel: enerzijds informatie aan de klant en anderszijds de bescherming van jezelf als leverancier.
triatlon lijmtechnologie
43
Saxion Kenniscentrum Design en Technologie
De klant zelf kan ook maatregelen nemen om onverwachte mengsel veranderingen te onderscheppen. Bijvoorbeeld met behulp van een spectrummeter, hiermee kan verandering in het lijmmengsel worden gemeten.
Testmethoden
Tijdens de Triatlon bijeenkomsten kwam naar voren dat er bij de verschillende MKB bedrijven weinig kennis is over testmethoden voor lijmverbindingen. Ook de vraag of het oppervlak van te voren te beoordelen of te controleren is speelde een rol. De kennisleveranciers gaven aan dat praktijktesten de simpelste manier van testen zijn: niet zomaar afgaan op wat de theorie of de gebruiksaanwijzingen vertellen, maar altijd ook zelf testen in de praktijk. Mogelijke testmethoden zijn: het gebruik van een spanningsmeter (vooral geschikt bij kunststoffen), het uitvoeren van een contacthoekmeting voor een indicatie van de oppervlaktespanning, een stiff meting of trekproeven voor het meten van mechanische eigenschappen.
8.3 Tot slot De deelnemers waren enthousiast over de opzet van de Triatlons: het is interessant om bij een ander “in de keuken te kijken”. Terwijl het vaak een totaal ander bedrijf was dan het eigen bedrijf, zowel qua soort producten als qua organisatie, kon men veel van elkaar leren. Iedere deelnemer gaf vanuit zijn of haar eigen ervaringen een visie op het probleem. Dat zorgde ervoor dat iedere keer weer het gastbedrijf veel nieuwe input kreeg om het aangedragen probleem op te lossen. De deelnemers waardeerden de aanwezigheid van kennisleveranciers. Andersom vonden de kennisleveranciers de Triatlon ook een succes: voor hen vormden de bijeenkomsten een kans om op een andere manier in aanraking te komen met de klant.
44
lijmen
RAAK - materialen in ontwerp 2
B1 9. - Toepassingen van lijmen (Markt & Product)
Bijlage
1
Mindmap over de toepassingen van lijm (markt en product), verdeeld over deze en volgende pagina.
toepassingen van lijmen (markt & product)
45
Bijlage
1
Saxion Kenniscentrum Design en Technologie
46
lijmen
RAAK - materialen in ontwerp 2
Bedrijf
Website
Omschrijving
Avebe Adhesives
www.avebe.com
Producent en leverancier van oplossingen op zetmeelbasis voor voedings-, papier-, bouw-, textiel-, kleefstoffen- en diervoedingsindustrieën. Diverse groene lijmsooorten, voor o.a. aluminiumfolie, papieren zakken, kartonnen kokers, behang en billboard posters.
Bison International
www.bison.nl www.bisonprof.nl
Groot assortiment lijmen voor zowel consument als professional. Lijmwijzer op de website
Bostik BV
www.bostik.com
Lijmen voor o.a. non woven disposable producten, automotive en transport industrie, flexibele verpakkingsindustrie, tapes en labels, isolerend glas, textiel, leer, schoenen, meubels en elektronica.
Collall BV
www.collall.nl
Fabrikant van lijmen, verven, inkten, hobby- en schoolproducten. Diverse lijmsoorten, o.a. alleslijm, houtlijm, boekbinderslijm, textiellijm, vernislijm, zelfklevende tapes en plakgum.
Eurovite Nederland BV
www.foby.nl www.eurovite.nl
Foby® zijn door Eurovite zelf geproduceerde tegellijmen en voegmortels.
Forbo Adhesives NL BV
www.forbo.com
Lijmen voor in hout- en meubelindustrie, verpakkingen, transport, automotive, caravans en campers, textiel, schoenen en leer. Ook voor vloeren: tegels, vloerbedekking en parket.
Forbo Eurocol BV
www.eurocol.nl
Gespecialiseerde tak van Forbo in tegellijmen, voeg- en gegalisatiemiddelen en daarbij behorende hulpmiddelen. Daarnaast ook een serie lijmen voor vloerbedekking en wandbekleding.
Frenken Fabrieken BV
www.frenckenweert.nl
Professioneel specialist op het gebied van lijmen, vullen, sealen en lakken. Houtlijmen, constructielijmen, contact- en montagelijmen. Lijmwijzer op de website
HB Fuller Benelux BV
www.hbfuller.com
Lijmen voor consument en professional. Wereldwijde producent van lijmen, seals, verven en andere speciale chemische nationale en internationale lijmleveranciers 47 materialen.
Bijlage
Bron: Vereniging Nederlandse Lijmindustrie (VNL). www.nrk.nl/vnl/leden2/Pages/default.aspx Contactgegevens van de diverse leveranciers zijn op de websites te vinden.
2
10. - Nationale en internationale lijmleveranciers B2
Bijlage
2
wandbekleding.
Frenken Fabrieken BV
Saxion Kenniscentrum www.frenckenweert.nl ProfessioneelDesign specialisten opTechnologie het gebied van lijmen, vullen, sealen en lakken. Houtlijmen, constructielijmen, contact- en montagelijmen. Lijmwijzer op de website
HB Fuller Benelux BV
www.hbfuller.com
Lijmen voor consument en professional. Wereldwijde producent van lijmen, seals, verven en andere speciale chemische materialen.
Henkel Nederland BV
www.henkel.nl
Kleefstoffen, afdichtingsmiddelen en producten voor oppervlaktebehandeling voor consument, professional en industriële toepassingen.
Jowat
www.jowat.nl
Industriële lijmen, voor o.a. meubelproductie, houtverwerkende industrie, papier- en verpakkingsindustrie, grafische industrie, gestoffeerde meubelen, matrassen, schuim, textiel, automotive, bouw, constructie en montage.
Kiesel Benelux
www.kiesel.nl
Producent van lijmsystemen voor tegels, natuursteen, vloerbedekking en parket.
Mapei Benelux NV
www.mapei.be
Producent van lijmen voor de bouw, o.a. keramiek, hout- en vloerbedekking, parket, industriële vloeren, hulpstoffen voor beton, wandbekleding.
Omnicol Nederland BV
www.omnicol.info
Groot assortiment professionele lijmen voor in de bouw: constructieve lijmen, tegellijmen, voeg- en egaliseermortels, voorbehandelingen, toeslagmiddelen en kitten.
Paramelt BV
www.paramelt.com
Assortiment lijmen voor papier- en kartonindustrie, constructies en labels.
SABA Dinxperlo
www.saba.nl
Internationale toeleverancier van lijmen en kitten voor professionele toepassingen. Specialist op gebied van lijmen voor schuimdelen en kitten voor de bouw, marine, transport, milieu & infrastructuur.
Schönox GmbH
www.schoenox.de www.schonox.nl
Lijmen voor tegel-, vloer- en parkettechniek.
Soudal SA
www.soudal.com
Fabrikant van siliconen, lijm, PU schuim en ander producten voor bouw, industrie en Doe-Het-Zelf. Diverse lijmen, o.a.: hout, constructie-, montage-, contact-, seconden- en parketlijmen.
Tweha BV
www.tweha.nl
Lijmsystemen voor bouw en industrie. Lijmen voor o.a. steenachtige materialen, glas en metalen.
Unipro BV
www.unipro.nl
Lijmen en egalisaties voor vloer- en wandbekleding.
48
lijmen
RAAK - materialen in ontwerp 2
11. - Soorten lijmen B3
Bijlage
3
Bron: Lankreijer, R.M., Logtenberg, E.H.P., Kwakernaak, A., Poulis, J.A., Regt de, P.A. (2008). Lijmen algemeen, VM 86. Zoetermeer. Vereniging FME-CWM
11.1 Dispersielijmen (ook wel “witte lijmen” genoemd) Beschrijving
Dispersielijmen bestaan uit een kunsthars die is gedispergeerd in water. Meest gebruikte kunstharsen zijn: polyvinylacetaat, acrylaat, PUR en afleidingen daarvan. Uitharding geschiedt door het onttrekken van het dispersiewater aan de lijm.
Toepassing
Houtverwerkende-, textiel-, papier-, kartonnage- en verpakkingsindustrie. Ook steeds vaker in bekledingsindustrie (meubels en automotive) i.v.m. milieu-eisen ter vervanging van oplosmiddelhoudende lijmen.
Ontwerpcriteria
Eén van de te lijmen delen moet vocht kunnen opnemen of doorlaten (i.v.m. onttrekken dispersiewater aan lijm). Niet geschikt voor hoge statische belastingen. Temperatuurbestendigheid is max. 100 °C. Deze kan worden verhoogd door vernetters. Tijdens uitharding moet druk uitgeoefend worden op de te lijmen delen.
Te verlijmen materialen
Hout, papier en textiel. Zowel onderling als op andere ondergronden zoals metaal, kunststof en isolatiemateriaal. Ook geschikt voor poreuze keramiek.
soorten lijmen
49
Saxion Kenniscentrum Design en Technologie
Oppervlaktebehandeling
Eisen: oppervlakken moeten vetvrij zijn. Speciale voorbehandeling: apolaire kunststoffen zoals PP, siliconen rubbers en PTFE (Teflon).
Aandachtspunten bij verwerking
De applicatie mag niet op koude oppervlakken plaatsvinden.
Veiligheid en hygiëne
Gangbare dispersielijmen: geen speciale eisen. Bij gebruik van speciale toevoegingen om via chemische bindingen extra sterkte te geven, is extra aandacht vereist i.v.m. giftigheid, gevoeligheid van de huid en corrosieve eigenschappen.
11.2 Smeltlijmen Beschrijving
De in vaste vorm aangeleverde smeltlijmen worden door verhitting vloeibaar gemaakt om ze te verwerken. Uitharding vindt plaats door afkoeling van de vloeibare lijm. De verbinding is na afkoeling direct op sterkte.
Toepassing
Daar waar snelle uitharding gewenst is. En op oppervlakken die ondoorlaatbaar zijn voor water of oplosmiddelen.
Ontwerpcriteria
Lijmverbinding is snel te produceren. Eigenschappen bij hoge belasting en hogere temperatuur zijn beperkt i.v.m. kruip.
Te verlijmen materialen
Bijna alle materialen, mits deze bestand zijn tegen de aanbrengtemperatuur (150 - 170 °C).
50
lijmen
RAAK - materialen in ontwerp 2
Oppervlaktebehandeling
Eisen: oppervlakken moeten vet- en stofvrij zijn.
Aandachtspunten bij verwerking Geen.
Veiligheid en hygiëne
Oppassen met gesmolten smeltlijm (kan brandwonden veroorzaken).
11.3 Contactlijmen Beschrijving
Contactlijmen zijn op rubbers gebaseerde lijmen. De lijm wordt op beide te verlijmen oppervlakken aangebracht en zitten direct vast na in contact brengen.
Toepassing
O.a. panelen, matrassen, schuimverlijmingen, etiketten, schoenen en vloerbedekking.
Ontwerpcriteria
Zeer geschikt voor het maken van elastische verbindingen. Contactlijmen op basis van polychloropreen: goed bestand tegen water, zuren en loog. Wachttijd na aanbrengen. Vervolgens de twee oppervlakken op elkaar drukken om de rubberdeeltjes uit de twee lijmfilms te laten vernetten.
soorten lijmen
51
Saxion Kenniscentrum Design en Technologie
Te verlijmen materialen
Metalen en de meeste kunststoffen.
Oppervlaktebehandeling
Eisen: oppervlakken moeten vet- en stofvrij zijn.
Aandachtspunten bij verwerking
Persdruk (met kalander, pers of lijmtang) is afhankelijk van het materiaal. Brandbaar, daarom goed ventileren en nooit in gesloten ruimten werken.
Veiligheid en hygiëne
Vermijd inademing van oplosmiddelen; gebruik een afzuiging bij binnengebruik. Geen open vuur en niet roken in de werkruimte.
11.4 Oplosmiddellijmen Beschrijving
Lijmen op basis van oplosmiddelen zijn oplossingen van rubber en hars in organische oplosmiddelen. De oplosmiddelen dienen als drager tijdens het opbrengen van het mengsel op de werkstukken. Daarna verdwijnen de oplosmiddelen uit de lijmlaag, door verdamping of soms door opname in het oppervlak.
Toepassing
Voor laag belaste verbindingen op grotere oppervlakken. Een aantal toepassingsmethoden: contactverlijming, natte verlijming, verlijming door reactiveren, open tijd verlijming, drukgevoelige verlijming en diffusieverlijming.
52
lijmen
RAAK - materialen in ontwerp 2
Te verlijmen materialen
Dun plaatmateriaal, rubbers, schuimrubbers, kunststofschuim, kunststoffen, enz.
Verwerking
In vele viscositeiten verkrijgbaar. Toepasbaar met grootste deel bestaande aanbrengapparatuur (lijmkam, lijmwals en spuiten).
Oppervlaktebehandeling
Eenvoudige voorbehandelingsmethoden zijn meestal voldoende, zoals ontstoffen, opruwen en ontvetten.
Veiligheid en hygiëne
Alle gebruikelijke voorzorgsmaatregelen m.b.t. toepassing van oplosmiddelen dienen te worden genomen.
11.5 Dubbelzijdig kleefband Beschrijving
Dubbelzijdig kleefband bestaat uit zelfklevende lijmfilms en wordt afgedekt door een gemakkelijk te verwijderen beschermfolie. Ze harden niet uit en gaan ook niet over in een andere vorm. De lijmverbinding komt tot stand door het uitoefenen van druk op de contactoppervlakken.
Toepassing
Dubbelzijdige kleefbanden worden daar toegepast waar men kan werken met vastliggende banddiktes, die slechts beperkte toleranties van de lijmnaad toelaten.
soorten lijmen
53
Saxion Kenniscentrum Design en Technologie
Samenstelling
Opbouwmogelijkheden: lijmfilm en beschermfolie; lijmfilm met drager en beschermfolie. Drager: kunststofschuim (PE, PVC, PU, rubber, acrylaat, enz.), non-woven, papier en kunststof- of metaalfolie. Beschermfolie uit: gesiliconeerd papier, kunststoffolie (bijv. PE of PVC). Lijmen: op basis van natuurrubber, blokcopolymeren (bijvoorbeeld SBS), PIB of butylrubber, acrylaten, siliconen en polyvinylethers.
Ontwerpcriteria
Gevoeliger voor kruip onder constante belasting door het visco-elastische gedrag dan andere lijmsystemen.
Oppervlaktebehandeling
Oppervlak dient zo glad mogelijk, schoon, droog en vetvrij te zijn.
Verwerking
Meestal aangebracht vanaf de rol. Bij aanbrenging op het eerste oppervlak blijft de andere zijde van de kleefband nog bedekt met de beschermfolie. Na verwijdering hiervan kan het tweede oppervlak worden verlijmd. Goed aandrukken is nodig voor goede bevochtiging, aanvangshechting en eindsterkte.
Veiligheid en hygiëne
Geen speciale veiligheidseisen.
11.6 No-mix acrylaatlijmen Beschrijving
De acrylaatlijmen kunnen globaal worden ingedeeld in drie hoofdgroepen: anaërobe lijmen (zie 11.7 op pagina 56); conventionele (1e generatie) tweecomponenten acrylaatlijm; (2e generatie) tweecomponenten acrylaatlijm, de taai gemaakte (Engels: ‘toughened’) acrylaatlijmen.
54
lijmen
RAAK - materialen in ontwerp 2
Toepassing
Vele toepassingen, van micro tot constructieve verlijming van dragende constructies. Voor hoogbelaste lijmverbindingen worden meestal de taaie tweecomponentensystemen gebruikt.
Ontwerpcriteria
Tweezijdig aanbrengen brengt vereisten met zich mee. Voor zeer dunne spleten is applicatie moeizaam. De lijmverbinding moet direct na het in contact brengen van de twee delen, gedurende enkele minuten goed gepositioneerd blijven. Bij hogere temperaturen en belastingen kan kruip voorkomen.
Te verlijmen materialen
De lijm hecht op vele substraten. Apolaire oppervlakken laten zich slecht verlijmen: rubber, PP, siliconen en dergelijke.
Oppervlaktebehandeling
Eisen: goede reiniging (ontvetten) van het oppervlak. Speciale voorbehandeling: metalen, epoxy’s en polyurethanen. Bij kunststoffen vragen alleen de apolaire kunststoffen om een polariteitsverhogende voorbehandeling. De no-mix acrylaten zijn minder gevoelig voor op het oppervlak aanwezige vetten dan andere lijmen, doordat de lijm deze vetten redelijk goed opnemen.
Aandachtspunten bij verwerking
Pot-life kan beperkt zijn. Niet altijd duidelijk hoeveel tijd er tussen applicatie en binding mag zitten.
soorten lijmen
55
Saxion Kenniscentrum Design en Technologie
Veiligheid en hygiëne
De meeste acrylaatlijmen hebben een sterke geur. Oplossing: goed afzuigsysteem of minder sterk ruikende lijm (“low odor” types). Sommige bestanddelen kunnen huidirritaties veroorzaken.
11.7 Anaërobe lijmen (ook wel snellijm of seconde lijm genoemd)
Beschrijving
Anaërobe lijmen zijn vloeibare kunstharsen, die bij kamertemperatuur verharden wanneer zij in contact komen met metaal en verstoken zijn van zuurstof. Er zijn eencomponent- en tweecomponentsystemen (met activator). Ze bevatten geen oplosmiddelen en verdragen temperaturen van –55 °C tot circa 200 °C. Uitharding vindt plaats wanneer er geen zuurstof meer bij de lijm kan komen. Anaërobe lijmen
Toepassing
Anaërobe lijmen: magneten, dunne metaalplaat- of –folie, glas, kleine metalen delen, sintermaterialen of combinaties hiervan. Impregnatieproducten: poreuze materialen om hun materiaalstructuur af te dichten (in druk/vacuümsysteem). UV-uithardende anaërobe lijmen: glas-, optische, elektronische en automobielindustrie.
Ontwerpcriteria
Voor maximale sterkte: diametrale speling van 0,05 mm. Voor minder zwaar belaste verbindingen: 0,07 tot 0,15 mm. Afdichtingen: spleetruimte van 0,5 mm is toelaatbaar. Voor een chemische belasting, alsmede voor gas- en vloeistofdrukken, wordt een maximale speling van 0,05 mm wenselijk geacht. 56
lijmen
RAAK - materialen in ontwerp 2
Te verlijmen materialen
Metalen hebben een actief oppervlak, dit bevordert de uitharding. Minder actieve materialen: goud, zilver, cadmium, zink, chroom en zuiver aluminium. Passieve materialen: kunststoffen, keramiek en glas. Bij de minder actieve en passieve materialen is een activator noodzakelijk.
Oppervlaktebehandeling
Ontvetten, vrij maken van oxide, verontreinigingen en verf.
Aandachtspunten bij verwerking
Zorg voor een totaal gevulde lijmspleet. Houdt rekening met materiaalaantasting van sommige thermoplastische kunststoffen. Vervang nooit de originele verpakking of laat kwastjes, schroeven of andere metalen delen in de flacons achter. De producten mogen nooit onderling of met activatoren gemengd worden. Breng het teveel aangebrachte product nooit terug in de flacon.
Veiligheid en hygiëne
Niet giftig bij inname, niet tot matig oogirriterend, geen primaire huidirritatoren. Bij kapotte huid kan overgevoeligheid optreden. Goede ventilatie is aan te bevelen. Keuringsinstanties heb sommige anaërobe producten goed gekeurd voor direct contact (in verharde toestand) met voedingsmiddelen, drinkwater en medische apparatuur.
soorten lijmen
57
Saxion Kenniscentrum Design en Technologie
11.8 Cyanoacrylaatlijmen (ook wel snellijm of secondelijm genoemd) Beschrijving
Een combinatie van snelheid, sterkte en eenvoud typeren de cyanoacrylaatlijmen. Deze hechten bij kamertemperatuur binnen enkele seconden waarbij de treksterkte enorm kan oplopen. Ze zijn direct doseerbaar uit de verpakking en/of te verwerken met eenvoudige doseerunits. Een lichte contactdruk is voldoende.
Toepassing
Cyanoacrylaatlijmen verschillen sterk van elkaar waardoor ieder type weer bij andere materialen toepasbaar is. Methylester: metalen. Grote sterkte en stijfheid. Ethylester: kunststoffen en rubbers. Grotere flexibiliteit. Butylester: bij verlijmingen onder hoge luchtvochtigheid en geringe luchtbewegingen, ook bij verlijming van onderdelen die tijdens montage nog gepositioneerd moeten worden. Alkoxy-ethylester: decoratieve verlijmingen en verlijmingen waaraan hoge visuele eisen worden gesteld. Sterkte en vochtbestendigheid na uitharding zijn wat minder goed.
Ontwerpcriteria
Vullend vermogen is beperkt, niet-vlakke producten moeten dus goed worden gedimensioneerd.
Te verlijmen materialen
Metalen, hout, kunststoffen, rubbers, leer, papier, kurk, sintermaterialen. Teflon, PE, PP en siliconenhoudende stoffen hebben voorbehandeling nodig vanwege apolaire oppervlakken.
58
lijmen
RAAK - materialen in ontwerp 2
Oppervlaktebehandeling
Eisen: goede reiniging en ontvetting. Plasma- of coronavoorbehandeling voor Teflon, PE, PP. Of speciale primers voor PE en PP.
Aandachtspunten bij verwerking
Verpakkingen in verticale stand bewaren bij temperatuur lager dan 25 °C. Houdbaarheid verlengen door te bewaren bij temperaturen tussen 0 °C tot 5 °C. Acclimatiseren van lijm voor gebruik is aan te bevelen.
Veiligheid en hygiëne
Nauwelijks giftig bij inname. Oppassen bij oogcontact. Bij onvoldoende ventilatie en lage luchtvochtigheid kan irritatie van het oog- en neusslijmvlies optreden.
11.9 Epoxylijmen Beschrijving
Epoxy’s zijn lijmen die met een aparte harder bij kamertemperatuur uitharden en zonder harder bij hogere temperaturen (rond 120 °C). Een aparte toepassingsvorm is de epoxyfilm, deze wordt geleverd in de vorm van een flexibele folie. Ook epoxy’s in poedervorm zijn verkrijgbaar. Zowel folie als poeder hardt uit door temperatuurverhoging. Kationische epoxy’s zijn epoxy’s die uitharden onder ultraviolet licht. Na belichten worden de materialen samengevoegd en vindt verdere uitharding plaats.
Toepassing
Geschikt voor sterke duurzame verbindingen. Epoxy is ook toepasbaar voor gereedschapshars of als hars voor het maken van vezelversterkte kunststoffen.
soorten lijmen
59
Saxion Kenniscentrum Design en Technologie
Ontwerpcriteria
Vanwege stijfheid niet geschikt voor flexibele verbindingen (vaak bij kunststoffen). Verwijderen van epoxy’s is niet gemakkelijk, door hoge sterkte en goede hechting. Minder geschikt voor kleine delen en/of delen met nauwe pasvorm door hoge viscositeit. Bij warmuithardende epoxy’s: zijn de te verbinden materialen bestand tegen de uithardingtemperatuur? En ontstaan er geen overmatige thermische spanningen in de verbindingen?
Te verlijmen materialen
Zeer geschikt: metalen, thermohardende kunststoffen en keramiek. Vaak primer gewenst tegen corrosievorming. Minder geschikt: thermoplastische kunststoffen en rubbers (vanwege flexibiliteit en apolaire materialen, eventueel te verhelpen met voorbehandeling).
Oppervlaktebehandeling
Eisen: goede reiniging, soms een primer.
Aandachtspunten bij verwerking
Bij handmatige menging: de twee componenten moeten zeer goed worden gemengd. Eenvoudiger is het gebruik van een mengpistool voorzien van statische of dynamische mengers. Nadeel hiervan kan zijn dat de uitharding van de lijm leidt tot verstoppen van de spuitmond.
60
lijmen
RAAK - materialen in ontwerp 2
Veiligheid en hygiëne
Mogelijke huidirritaties. Bij mensen die hier erg gevoelig voor zijn, kunnen vooral op de langere duur, heftige irritaties optreden. Dit treedt vooral op bij onzorgvuldig mengen en/ of aanbrengen van de epoxy’s. Epoxyfilms en –poeders geven deze problemen niet.
11.10 Polyurethaanlijmen Polyurethaanlijmen worden opgedeeld in vijf groepen: oplosmiddelhoudende systemen (zie bijlage 4 op pagina 73), dispersielijmen (zie 11.1 op pagina 49), eencomponent oplosmiddelvrije systemen (zie11.11 op pagina 61), tweecomponenten oplosmiddelvrije systemen (zie 11.12 op pagina 62), polyurethaansmeltlijmen (zie 11.13 op pagina 64).
11.11 Eencomponent oplosmiddelvrije systemen Beschrijving
Eencomponent PUR-lijmen hebben een ingebouwde harder, die d.m.v. vocht reageert. Door wijziging van de samenstelling kunnen de eigenschappen, zoals sterkte, adhesie, elasticiteit, temperatuurbestendigheid, uithardingsnelheid en dergelijke worden beïnvloed.
Toepassing
Bouwindustrie: o.a. voor bouw- en dakpanelen, tussenwanden, fabricage en montage van panelen voor koelhuizen. Wagenbouw: o.a. voor koelwagens, isolatiecontainers en caravans. Technische isolatie: o.a. scheepbouw, tankerbouw en opslagtanks. Filterindustrie, o.a. lucht-, olie-, benzine- en industriefilters. Diverse toepassingen zoals gietmassa’s voor venster-profielen en de elektronicaindustrie. soorten lijmen
61
Saxion Kenniscentrum Design en Technologie
Ontwerpcriteria
Geschikt voor verbindingen die aan dynamische belastingen blootstaan door hun geringe treksterkte (10 MPa) en goede elastische eigenschappen. PUR-systemen bezitten een goede lage temperatuur- en chemische bestandheid.
Te verlijmen materialen
Geschikt voor elastische, buigvaste verlijmingen van metalen, hout, beton, keramiek en kunststoffen.
Oppervlaktebehandeling
Eisen: droog, stof- en vetvrij. Aanbevelingen: Substraten ontvetten met reinigingsmiddel. Bij metalen oppervlakken: wash-primer gebruiken. Kunststofoppervlakken: vrij van lossingsmiddelen en licht opgeruwd. PE en PP: goed voorbehandelen (bijv. corona).
Aandachtspunten bij verwerking
Vocht nodig voor de uithardingsreactie. De reactie van de eencomponent PUR-systemen begint direct na het verwerken c.q. openen van de luchtdicht afgesloten verpakking.
Veiligheid en hygiëne
Zorg voor goede ventilatie en afzuigapparatuur. Beschermende maatregelen voor handen en ogen. Bij huidcontact: spoelen met water en zeep. Bij oogcontact: minimaal 10 minuten spoelen met water en een arts raadplegen.
11.12 Tweecomponent oplosmiddelvrije systemen Beschrijving
Tweecomponenten PUR-systemen bestaan uit een A-component op basis van een polyol en een B-component op basis van een isocyanaat. Door gebruik van diverse vulstoffen kunnen de eigenschappen worden beïnvloed. Uitharding vindt plaats door het mengen van de A en de B component in een voorgeschreven mengverhouding.
62
lijmen
RAAK - materialen in ontwerp 2
Toepassing
Deze systemen worden in dezelfde industrietakken ingezet als de eencomponent oplosmiddelvrije systemen (zie 11.11 op pagina 61).
Ontwerpcriteria
Geschikt voor constructies die aan dynamische belastingen blootstaan door hun hoge treksterkte (meer dan 10 MPa) en flexibiliteit. Goede lage temperatuur- en chemische bestendigheid. Voordeel t.o.v. de meeste eencomponent PUR-lijmen is dat de tweecomponent PUR-lijmen een gecalculeerde uithardingstijd hebben en sustraten kan verbinden, die geen vocht bevatten of waar geen vocht kan intreden, bijv. grote oppervlakken van kunststof of metaal.
Te verlijmen materialen
Geschikt voor elastische, buigvaste verlijmingen van metalen, hout, beton, keramiek en kunststoffen.
Oppervlaktebehandeling
Dezelfde behandeling als eencomponent oplosmiddelvrije systemen (zie 11.11 op pagina 61).
soorten lijmen
63
Saxion Kenniscentrum Design en Technologie
Aandachtspunten bij verwerking
Beide componenten moeten homogeen en volgens voorschrift worden gemengd. Pot-life dient in de gaten te worden gehouden. Zo kan bij machinale verwerking de lijm niet uitharden in de machine. Bij menging met de hand moet niet meer lijm aangemaakt worden dan verwerkt kan worden binnen de pot-life.
Veiligheid en hygiëne
Dezelfde maatregelen als bij eencomponent oplosmiddelvrije systemen (zie 11.11 op pagina 61). Bij verwerking van de lijm op hogere temperaturen dan 70°C dan moet worden afgezogen.
11.13 PUR-smeltlijmen Beschrijving
Levering van de PUR-smeltlijmen is in vaste vorm. In verband met het speciale karakter van deze lijm is de verpakking luchtdicht afgesloten. Smeltlijmen harden uit door de vloeibare lijm (hoge temperatuur) terug te brengen in zijn vaste vorm (lage temperatuur).
Toepassing
De lijmen worden door de specifieke eigenschappen (zeer korte uithardingtijd, hoge temperatuur- en chemische bestendigheid) toegepast voor het lijmen van diverse kunststoffen, metalen, hout en textiel.
Ontwerpcriteria
PUR-schuimsmeltlijmen: er moet vocht aanwezig zijn in één van de substraten. Bij niet vochthoudende substraten moet het verbindingsoppervlak zodanig zijn, dat vocht van buitenaf kan toetreden. Verandering van uithardingsnelheid, vernettingssnelheid, flexibiliteit en dergelijke zijn mogelijk door de keuze van de lijm. 64
lijmen
RAAK - materialen in ontwerp 2
Te verlijmen materialen
Automobiel-, elektronica- en textielcacheringsindustrie. Speciaal daar waar lage temperatuur- (–40ºC tot 120ºC) en chemische bestendigheid wordt verlangd. PUR-smeltlijmen zijn weekmakerbestendig en kunnen worden gebruikt voor toepassingen welke later gesteriliseerd moeten worden.
Oppervlaktebehandeling
Eisen: vetvrije oppervlakken. Speciale voorbehandeling: apolaire kunststoffen (PE en PP). Metalen hebben voorverwarming nodig om goede bevochtiging en vloei van de lijm op het oppervlak te verkrijgen.
Aandachtspunten bij verwerking
Een geopende verpakking moet worden bewaard onder een inert gas of stikstof, omdat PUR-smeltlijmen ook bij kamertemperatuur reageren met vocht.
Veiligheid en hygiëne
Houdt u aan de veiligheidsvoorschriften voor isocyanaathoudende stoffen. Het NCO gehalte ligt tussen de 2 6%. Als gevarenstof komt het vrije monomeer MDI in aanmerking. De MAC-waarde voor MDI ligt op 0,01 ppm. De werkelijk optredende MDI-concentratie is afhankelijk van de verwerkingstemperatuur, het verbruik en de opstelling van de apparatuur. Het afzuigen van dampen wordt aangeraden ter plekke van het lijmopbrengstation. Het gehalte vrije MDI monomeer ligt beneden 2%.
11.14 PVC-plastisolen Beschrijving
PVC-plastisolen zijn gelerende polymeer/weekmakermengsels, waarbij het PVC-poeder is gedispergeerd in een vloeibare weekmaker. Hieraan worden drie middelen toegevoegd: hechtmiddel; nodig omdat de pvc-plastisol zelf geen uitgesproken hechtvermogen vertoont op substraten; stabilisatoren; nodig om te voorkomen dat het chloorhoudende molecuul van pvc bij hoge temperaturen (vanaf circa 210°c) zich afsplitst als chloorwaterstof; vulstoffen; nodig voor het juiste vloeigedrag, waardoor een exacte en schone dosering mogelijk is, terwijl de opgebrachte pasta niet meer uit de voegdelen wegvloeit.
soorten lijmen
65
Saxion Kenniscentrum Design en Technologie
Toepassing
Automobielindustrie: hechtings- en afdichtingsdoeleinden van de carrosserie, deuren, motorkap en kofferdeksel. Geschikt voor gebruik op vette en geoliede platen.
Oppervlaktebehandeling
Eisen: metaaloppervlak dient optisch schoon en glad te zijn. Veiligheid Alleen bij puntlassen dient men erop te letten, dat de daarbij voorkomende temperaturen ver boven de toegestane temperaturen liggen en men dient dan ook voor afzuiging te zorgen.
11.15 Ureumformaldehydelijmen Beschrijving
Ureumformaldehydelijmen, behorend tot de thermohardende lijmen, worden geleverd in poedervorm om op te lossen of reeds opgelost in een waterige oplossing. Soms is het toevoegen van een versneller gewenst.
Toepassing
Houtverwerkende industrie: spaanplaat, triplex, meubels.
Ontwerpcriteria
Verkrijgbaar in vele variëteiten, met diverse viscositeiten, uithardingsnelheden, enz. Tenminste één van de ondergronden moet poreus zijn, om het water van de oplossing en/of het bij de reactie vrijkomende water te kunnen afvoeren. Hoge druk bij uitharding is noodzakelijk, omdat het spleetvullend vermogen gering is.
66
lijmen
RAAK - materialen in ontwerp 2
Te verlijmen materialen
Zeer geschikt voor sterke bindingen met hout. Voor toepassing bij metalen zijn speciale primers vereist. Niet geschikt voor kunststoffen (met uitzondering van kunststof lamineerfolies op hout).
Oppervlaktebehandeling
Hout: geen voorbehandeling nodig, op de juiste wijze schuren levert een optimaal resultaat. Metalen: speciale hechtprimer nodig.
Aandachtspunten bij verwerking
De verwerking van de lijm levert over het algemeen geen problemen op. De lijm in oplossing is niet stabiel over langere tijd; met opslag moet hiermee rekening worden gehouden.
Veiligheid en hygiëne
Goede afzuiging bij productie is vereist. Veelvuldig contact met de huid kan leiden tot huidirritaties.
11.16
Fenol-/resorcinol-lijmen
Beschrijving
De lijmen zijn beschikbaar als middel- of hoogviskeuze, vaak donkerbruine, vloeistoffen, als films en in poedervorm. Met name de fenollijmen zijn bijzonder duurzaam. Bij uitharding is een verhoogde temperatuur en hoge druk noodzakelijk. Er zijn ook koudhardende varianten.
Toepassing
Houtbouw: spanten, triplex, vooral voor zeer duurzame verbindingen. Ook in de vliegtuigbouw worden deze lijmen toegepast. Soms worden de lijmen toegepast bij het verlijmen van keramiek of kunststoffen voor hoge temperatuur toepassing.
soorten lijmen
67
Saxion Kenniscentrum Design en Technologie
Ontwerpcriteria
Door de benodigde druk bij uitharden worden vooral relatief vlakke verbindingen met fenol-/resorcinollijmen gerealiseerd. Toepassing in flexibele verbindingen wordt afgeraden, door brosheid van de gangbare typen. Er zijn wel gemodificeerde fenollijmen op de markt met een verhoogde taaiheid. Te verlijmen materialen Geschikt voor staal, aluminium, hout en thermohardende kunststoffen. Niet geschikt voor thermoplastische materialen.
Oppervlaktebehandeling
Hout: geen speciale behandeling, schuren vergt wel nodige aandacht. Metalen: speciale voorbehandeling nodig voor een duurzame verbinding, afhankelijk van het type metaal.
Aandachtspunten bij verwerking
Veelvoorkomende problemen met deze lijmen worden veroorzaakt door slechte menging, slechte voorbehandeling en gelijkmatige opwarming en persdruk tijdens het uitharden.
Veiligheid en hygiëne
Geen bijzondere voorzorgsmaatregelen. Bij herhaalde blootstelling aan de huid kan huidirritatie optreden. Vrijkomende dampen dienen afgezogen te worden.
11.17 Siliconenlijmen Beschrijving
Siliconenlijmen worden vooral gebruikt voor het lijmen van glas, als afdichtingkit en voor toepassingen waar vooral een hoge bestandheid van belang is.
Toepassing
Veelal als afdichtingkit. De specifieke elektrische eigenschappen, zoals lage diëlektrische verliezen en constante, als ook de hoge flexibiliteit, bij zeer lage temperaturen kunnen bij speciale toepassingen van belang zijn. Niet vaak toegepast als “gewone” lijmen, vanwege de prijs/prestatieverhouding. Eerder toegepast wanneer hoge eisen worden gesteld aan bestendigheid tegen vocht, olie, ozon en extreme temperaturen.
68
lijmen
RAAK - materialen in ontwerp 2
Ontwerpcriteria
Bij eencomponentsiliconenlijmen moet toetreding van lucht van niet te lage luchtvochtigheid mogelijk zijn. Relatief geschikt voor constructievormen waarbij veel afpelbelasting kan optreden.
Te verlijmen materialen
Metalen, glas, papier, kunststoffen en rubbers (inclusief de apolaire materialen). Voor het lijmen van kunststofbeglazing moet zuurvrije siliconenlijm worden gebruikt.
Oppervlaktebehandeling
Eisen: reinigen. Aanbeveling: primer gebruiken bij sterk zuigende ondergronden en bij het gebruik van siliconenlijm op azijnzuurbasis bij kunststoffen.
Aandachtspunten bij verwerking
Geen speciale aandachtspunten bij verwerking
Veiligheid en hygiëne
Huidirritatie is mogelijk door de zure afsplitsingproducten van siliconen. Deze kunnen eveneens stank veroorzaken.
soorten lijmen
69
Saxion Kenniscentrum Design en Technologie
11.18 Anorganische lijmen Beschrijving
Anorganische lijmen worden veelal daar toegepast waar de verbinding aan hoge temperaturen moet worden blootgesteld. Bekend zijn vooral de silicaten, fosfaten, aluminium-, magnesium- en zwavelcementen. Anorganische lijmen kunnen soms langdurig tot temperaturen boven 1000ºC worden toegepast (in tegenstelling tot organische lijmen, die een lange temperatuurbelasting boven 150°C niet goed aan kunnen). De lijmen zijn hard en krimpen zeer weinig, reden waarom ze dan ook veel worden toegepast als basismateriaal in de tandheelkunde.
Toepassing
Glas of keramiek onderling of met staal voor hoge temperatuur toepassingen (lampen, thermo-elementen, ovens).
Ontwerpcriteria
Lage uitzettingscoëfficiënt en zeer lage flexibiliteit. Daarom moet rekening worden gehouden met spanningsopbouw ten gevolge van het uitzetten van de te verbinden materialen. De lijm is slecht bestand tegen schokbelasting. De te verbinden materialen moeten tegen de hoge temperaturen kunnen waaronder sommige van deze lijmen moeten uitharden.
Te verlijmen materialen
Glas, keramiek, soms metalen.
Oppervlaktebehandeling
Meestal niet nodig voor op hoge temperatuur uithardende lijmen. Voor de waterige lijmen moet het oppervlak schoon en vetvrij zijn.
70
lijmen
RAAK - materialen in ontwerp 2
Aandachtspunten bij verwerking
Voor aanbrengen goed roeren van producten die in waterige vorm zijn aangeleverd om een goede verdeling van alle componenten te krijgen. Het uitharden bij hoge temperaturen stelt speciale eisen aan de positionering en het fixeren van de lijmverbinding. De temperatuurschema’s voor opwarming en afkoeling dienen nauwlettend te worden vastgesteld en aangehouden.
Veiligheid en hygiëne
Geen speciale maatregelen vereist.
11.19 MS Polymeren Beschrijving
MS Polymeren zijn verkrijgbaar als eencomponent- en tweecomponentlijmsysteem. De eerste harden uit onder invloed van vocht bij kamertemperatuur. Bij de tweede wordt het vocht toegediend via een parallelle cilinder.
Toepassing
Breed toepassingsgebied door lage gevoeligheid van het lijmsysteem voor de oppervlaktebehandeling.
Te verlijmen materialen
Geschikt voor metalen, hout, glas en kunststoffen (behalve PP en PE). MS Polymeren zijn erg goed vocht- en UV-licht bestendig en overschilderbaar.
Oppervlaktebehandeling
Goed reinigen en in een paar gevallen reinigen in combinatie met aanbrenging van een primer is vaak voldoende.
11.20 Primers en bindmiddelen voor rubber / / metaalverbindingen
Beschrijving
Voor de verbinding van rubber aan metaal of aan andere harde kunststoffen worden zogenaamde samengestelde bindmiddelen gebruikt. Bij het verbinding maken met rubber wordt ook gebruik gemaakt van de gelijktijde vulkanisatie van het rubber. Het gaat om opgeloste polymeren met toevoegingen van gedispergeerde stabilisatoren, activatoren, vulstoffen en één of twee geschikte verhardingssystemen. Vaak wordt bij de productie van rubber/metaalverbindingen een tweesoorten lijmen
71
Saxion Kenniscentrum Design en Technologie
laags hechtingssysteem toegepast. De primer is voor corrosiebescherming en/of als tussenlaag ter verbetering van de hechting van het bindmiddel op het dragermateriaal.
Toepassing
Daar waar zeer hoge hechtingen en resistenties worden vereist, vaak in moderne constructie-elementen, zoals o.a.: trillingsdemping, bijv. motorenophanging; krachtoverdrachtssystemen, bijv. koppelingen; dichtingtechniek, bijv. golfdichtringen; transportsector, bijv. lopende band.
Oppervlaktebehandeling
Eisen: stof- en vetvrije oppervlakken. Substraten kunnen chemisch of mechanisch (vooral bij metalen: stralen) worden voorbehandeld. Ontvetten wordt vooral gedaan met koolwaterstoffen in de dampfase. Alkalische reinigingsmiddelen zijn ook mogelijk (ook bij glas en kunststoffen voor zover mogelijk). Textiel (katoen, rayon, nylon of polyester) kunnen door een ontsluitingsbad worden gereinigd.
Veiligheid en hygiëne
Brandbaar doordat de bindmiddelen organische oplosmiddelen bevatten. Goed ventileren en niet in afgesloten ruimte werken. In de werkruimte: niet roken en geen open vuur. Milieuproblematiek: men is op zoek naar bindmiddelen met minder schadelijke oplosmiddelen of zelfs op waterbasis.
72
lijmen
RAAK - materialen in ontwerp 2
12. - Toeslagstoffen B4
Bijlage
4
Bron: Lankreijer, R.M., Logtenberg, E.H.P., Kwakernaak,A., Poulis, J.A., Regt de, P.A. (2008). Lijmen algemeen, VM 86. Zoetermeer: Vereniging FME-CWM Toeslagstoffen kunnen de eigenschappen van lijmen positief beïnvloeden. Door middel van deze stoffen kunnen o.a. snellere droogtijden en betere sterkte worden bereikt. Negatieve neveneffecten bij gebruik van deze toeslagstoffen zijn de mogelijkheid op aantasting van het materiaal en schadelijkheid voor de gezondheid.
Harsen
Toepassen voor het verschaffen van extra kleverigheid of hechting.
Verharders
Een harder is het bestanddeel van de lijm die zorgt voor vernetting van de lijm.
Vernetters
Zorgen ervoor dat een verknoping van de bindmiddelmoleculen niet in één richting plaatsvindt (draadvormige structuur), maar dat er juist zijtakken in de ketens ontstaan.
Versnellers en katalysatoren
De functie van versnellers en katalysatoren is om de reactie tussen hars en harder sneller te laten verlopen en/of een reactie tussen deze bestanddelen bij lagere temperaturen mogelijk te maken.
Stabilisatoren
Stabilisatoren gaan ongewenste en voortijdige reacties in de lijm tegen, waardoor het mogelijk wordt om de lijm langer te bewaren.
Vulstoffen
Vulstoffen kunnen gebruikt worden om mechanische, fysische en chemische eigenschappen van de lijm in te stellen. Ook kunnen ze dienen om de prijs van de lijm (per kg) laag te houden.
Weekmakers
Weekmakers zijn vloeistoffen, die de elasticiteit van een lijm kunnen verhogen. toeslagstoffen
73
Saxion Kenniscentrum Design en Technologie
Hechtverbeteraars
4
Een hechtverbeteraar is een chemische stof welke zich hecht aan het oppervlak. Deze wordt vaak in een niet of nauwelijks zichtbare laag opgebracht.
Bijlage
Primers
Een primer is een lijm- of verfachtige laag in verdunde vorm en/of van speciale samenstelling. Deze wordt vaak in een duidelijk zichtbare laag aangebracht.
Oplosmiddelen
Voor het minder viskeus en beter verwerkbaar maken van de lijm, kunnen oplosmiddelen aan de lijm worden toegevoegd.
Dispeergeermiddelen
Dispergeermiddelen worden gebruikt in lijmen op waterbasis en voorkomen dat de lijmdeeltjes voortijdig vervloeien.
Verdunningsmiddelen
Voor het minder viskeus en beter verwerkbaar maken van de lijm, kunnen verdunningsmiddelen aan thermohardende lijmen worden toegevoegd.
74
lijmen
RAAK - materialen in ontwerp 2
5
13. B5 - Indeling voorbehandelingsmethoden van lijmvlakken
Bijlage
Bron: Nefs, R. Innovaties in kunststofverlijming. Henkel.
toeslagstoffen
75
Saxion Kenniscentrum Design en Technologie
14. - Etikettering volgens EU-GHS systeem B6
Bijlage
6
Bron: EU-GHS Helpdesk. Indelen en etiketteren. Verkregen via www.ghs-helpdesk.nl/onderwerpen/indelen-etiketteren/ www.unece.org/trans/danger/publi/ghs/pictograms
76
lijmen
RAAK - materialen in ontwerp 2
Bijlage
7
15. B7 - Welke voorbehandeling bij welk materiaal?
welke voorbehandeling bij welk materiaal?
77
Bijlage
7
Saxion Kenniscentrum Design en Technologie
78
lijmen
Bijlage
7
RAAK - materialen in ontwerp 2
welke voorbehandeling bij welk materiaal?
79
Saxion Kenniscentrum Design en Technologie
Karin van Beurden
Lectoraat Industrial Design
Inspelen op de veranderende behoeften van de klant door productvernieuwing is van levensbelang voor bedrijven. Het omzetten van een kansrijk productidee in een succesvol product in de markt is geen toevalstreffer. Het is een systematisch proces waarbij zeer uiteenlopende kennis bij nodig is: kennis van de markt, kennis van behoeftes en gedrag van de gebruikers en afnemers, maar ook kennis van techniek, materialen en productietechnieken, van vormgeving en ergonomie. Het lectoraat Industrial Design richt zich met name op de onderzoekslijnen Materialen in Ontwerp, Productanalyse en Doelgroepgericht Ontwerpen.
Materialen in Ontwerp Kern van ontwerpen is het vertalen en materialiseren van een idee naar een maakbaar en aantrekkelijk product. Als gevolg van de enorme ontwikkelingen op het gebied van materialen en technologieën (denk aan smart en nano) is het voor een ontwerper steeds moeilijker om zinvolle en bruikbare opties te identificeren en te evalueren. Samen met bedrijven worden de nieuwe mogelijkheden ontsloten. Zo heeft het lectoraat Industrial Design de beschikking over een materialen- en productietechniekenbank waarbij een monstercollectie is gekoppeld aan een database waar bedrijven gebruik van kunnen maken. Er kan geëxperimenteerd en getest worden. Bedrijven kunnen gebruikmaken van het productanalyse lab waar mechanisch/functionele testen en simulaties met producten worden gedaan.
Doelgroepgericht ontwerpen De mens staat centraal bij het ontwerpen van producten. Maar wie is die mens, die klant en die gebruiker en wat wil zij nou echt? Het lectoraat Industrial Design verdiept zich in tools en methodieken zoals codesign, persona’’s en-, gebruiksonderzoek en samen met bedrijven wordt daar ervaring mee opgedaan.
80
lijmen
RAAK - materialen in ontwerp 2
Ger Brinks
Lectoraat Smart Functional Materials
In het creatieve proces spelen nieuwe materialen en hun mogelijke vormgeving een grote rol. Nieuwe materialen kunnen immers leiden tot creaties die voordien niet denkbaar waren. Functionaliteit is daarbij een sleutelbegrip, want de materialen waarmee gewerkt wordt kunnen enerzijds kernmaterialen zijn, maar ook materialen die samen met het kernmateriaal composieten of samengestelde producten vormen, bijvoorbeeld door speciale coating- of andere veredelingsprocessen. Door de kennis op deze gebieden te combineren, komt een bedrijf tot materiaalkeuze. En daaruit ontstaan direct gerelateerde vraagstukken op het gebied van duurzaamheid, industrialisering, maakbaarheid, kostprijs en supply chain.
Verbinding tussen creativiteit, techniek en businessmodellen Het lectoraat Smart Functional Materials richt zich met name op onderzoek naar de ontwikkeling en vermarkting van hoogwaardig textiel en op onderzoek naar de voorwaarden voor innovaties in functionele materialen. De onderzoekslijnen van het lectoraat Smart Functional Materials concentreren zich op de vraag hoe die keuzes plaatsvinden. Bedrijven kunnen zich onderscheiden door kennis, innovatie en creativiteit toe te passen in de ontwikkeling van hun producten. Het leggen van de verbinding tussen creativiteit, techniek en businessmodellen is de kern van succesvol en onderscheidend ondernemen, waarbij functionaliteit hét sleutelbegrip is. Deze driehoek is de kern van het lectoraat Smart Functional Materials. Verder speelt ‘Smart Functional Materials’ in op de erkenning van het belang van kennis en creativiteit van deze branche voor de Nederlandse economie en het grote belang van materiaaltechnologie
lijmen