Voorbehandeling
Schone materialen met een goed hechtend oppervlak, of een kleine belasting, kunnen vaak zonder enige vorm van voorbehandeling worden gelijmd. Niet elke ondergrond is geschikt om daarop direct de lijm aan te brengen. Bij het lijmen van metalen zoals staal en aluminium is het goed uitvoeren van een geschikte oppervlaktevoorbehandeling heel belangrijk, voor de kwaliteit van de lijmverbinding. Bij het lijmen van kunststoffen moeten er soms hulpstoffen worden verwijderd die tijdens het fabricage proces gebruikt zijn. Ook zijn er kunststoffen die een hoge oppervlaktespanning hebben, zodat de lijm niet goed op het oppervlak kan uitvloeien. Verder kunnen steeds meer materialen, die voorheen niet te lijmen waren, door een slechte hechting met de lijmlaag, toch gelijmd worden door een goede voorbehandeling van het lijmoppervlak. Dus zijn er een aantal technieken of materialen om te zorgen voor een optimale lijmverbinding
Figuur 44. Schoonmaken door reinigingsvloeistof of d.m.v. schuren
Doel van de voorbehandeling
Het voorbehandelen van oppervlakken voor het lijmen is belangrijk om:
1. Het oppervlak schoon te maken:
Door het verwijderen of voorkomen van de vorming van oppervlaktelagen op het materiaal, die een zwakke hechting hebben met het basismateriaal. Dit kunnen bijvoorbeeld een oxidehuid, stof of olie zijn, waardoor de verbindingssterkte klein zal zijn.
Het is ook mogelijk dat zwakke oppervlaktelagen ontstaan, nadat de lijmverbinding al is gemaakt. Dit kan bijvoorbeeld ontstaan bij het lijmen van aluminium, waar de oxidehuid water kan opnemen vanuit de lijmlaag en hierdoor een zwakke oppervlaktelaag vormt.
Figuur 45. Oppervlaktelagen op een substraat (basismateriaal)
2. Oppervlak vergroten:
Door opruwen van het contactoppervlak wordt het onderlinge contact tussen de lijm en het substraat (basismateriaal) verbeterd. Dit kan ook gebeuren door bijvoorbeeld een vezelachtige structuur te gebruiken die de verbindingssterkte verhoogt.
3. Afschermen van het lijmoppervlak:
Het beschermen van het lijmoppervlak, totdat met het lijmproces wordt begonnen. Dit betekent dat het voorbehandelen van het oppervlak en het lijmen binnen een bepaalde tijd moet plaatsvinden. Om toch nog enige flexibiliteit in het productieproces te behouden, kan er een primer opgebracht worden om het oppervlak te beschermen, nadat de voorbehandeling heeft plaatsgevonden. Hierdoor kan het oppervlak in sommige gevallen tot enkele maanden worden bewaard, voordat het wordt gelijmd.
Figuur 46. Afschermen lijmoppervlak met een primer
Methodes van voorbehandelen
We kunnen een oppervlak op verschillende manieren reinigen of beschermen. Het type voorbehandeling is afhankelijk van het materiaal, de toepassing van de gelijmde component en de gebruiksomstandigheden. We gaan een aantal van deze methoden toelichten.
Ontvetten
Welke oppervlaktebehandeling men ook kiest, in het algemeen beginnen we met het ontvetten van het lijmoppervlak. Als er geen hoge eisen aan de lijmverbinding worden gesteld, is ontvetten alleen vaak al voldoende. Vanwege de strenge milieuwetgeving zijn gechloreerde koolwaterstoffen en dus ook dampontvettingsbaden, niet meer toepasbaar. Nu worden hoofdzakelijk biologisch afbreekbare, niet brandbare reinigingsmiddelen op waterbasis toegepast en deze hebben een langere verdampingstijd.
Ontvetten kan gebeuren door:
1. Borstelen en/of sproeien en/of afwrijven met een bevochtigde doek. Hierbij wordt gebruikgemaakt van een biologisch afbreekbaar reinigingsmiddel of een zeepoplossing.
2. Ontvetten in een alkalisch ontvettingsbad, door te sproeien of te dompelen.
Na de ontvetting worden de componenten achtereenvolgens gespoeld in leidingwater, demi-water en vervolgens gedroogd.
3. Een combinatie van deze beide methoden, waarbij ontvettingsmethode a. het eerst wordt uitgevoerd.
4. Voor kleinere oppervlakken: met een bevochtigde doek met Isopropyl alcohol (IPA) en daarna nawrijven met een schone droge doek.
Figuur 47. Ontvetten in een bad of m.b.v. een kwast
Mechanisch voorbehandelen
Voor de mechanische voorbehandeling moet het oppervlak eerst ontvet worden. Op deze wijze voorkomen we dat oppervlakteverontreinigingen door de mechanische bewerking diep in de oppervlaktestructuur komen. Er zijn vier algemeen gebruikte systemen voor een mechanische oppervlaktebehandeling, namelijk gritstralen, slijpen, schuren en borstelen. De keuze van het te gebruiken systeem is afhankelijk van de materiaalsoort, de vorm en de seriegrootte. Na het opruwen moet het oppervlak worden ontdaan van het schuurstof of straalmiddel. Dit kan gebeuren door afvegen met het oorspronkelijk gebruikte ontvettingsmiddel, of door schoonspuiten met olievrije perslucht. Door de mechanische oppervlaktebehandeling krijgen we de volgende resultaten:
- het verwijderen van zwakke grenslagen (bijvoorbeeld een oxidehuid)
- opruwing van het oppervlak en daardoor een sterkere mechanische verankering
- oppervlaktevergroting van het te lijmen vlak
Het door opruwen verkregen oppervlak kan door de gebruikte korrelgrootte en methode, variëren van een ruwe structuur met bramen en relatief weinig inkervingen per oppervlakte-eenheid, tot een fijn patroon met veel inkervingen. Het eerste voorbeeld komt voor bij grove schuurbanden en slijpstenen en is goed voor een optimale mechanische verankering. Het tweede voorbeeld vindt men bij borstelen met de zogenaamde 3-dimensionale schuurmaterialen, een bekende merknaam hierbij is Scotch-Brite en dit geeft een goede moleculaire hechting.
Figuur 48. Scotch-Brite Figuur 49. Schuren van romp
Chemische behandeling
In veel gevallen is ontvetten en daarna mechanisch reinigen gevolgd door weer ontvetten al voldoende voor het verkrijgen van de geëiste verbindingssterkte. Sommige materialen eisen echter meer complexe behandelingsmethoden om een verbinding met voldoende sterkte of chemische resistentie tot stand te brengen. We hebben hiervoor een aantal mogelijkheden:
Etsen:
Met een etsbehandeling kan de oppervlaktestructuur van het materiaal worden aangepast, zodat een betere mechanische adhesie wordt verkregen. Met het etsen wordt hoofdzakelijk het basismateriaal aangetast door de chemische reactie met een vloeistof.
Figuur 50. Etsen van rvs
Beitsen:
Een beitsbehandeling wordt toegepast om de walshuid of de aanwezige oxiden te verwijderen. Het beitsen vindt plaats met tamelijk sterke zuren of basen, die echter vaak ook het materiaal zelf aantasten. De voorgeschreven tijdsduur van de beitsbehandeling moet dan ook goed in de gaten worden gehouden.
Figuur 51. Voor het beitsen Na het beitsen
Anodiseren:
Anodiseren wordt vooral bij aluminiumlegeringen toegepast als een vervolgbehandeling na het beitsen en om de duurzaamheid van de lijmverbinding te verbeteren. De bedoeling is om een oxidehuid te vormen die microporeus is. Het poreuze oppervlak zorgt voor een goede fysische hechting van de lijm.
Figuur 52. Anodiseerbad Figuur 53. Geanodiseerd product
Voorbehandelen met primers
Het gebruik van een primer kan twee verschillende functies hebben:
1. Het verbeteren van de lijmverbinding door:
a. Primers die de bevochtiging van de lijm op het substraat verbeteren. Bij hoge temperatuur lijmen hebben we een slechte bevochtiging, omdat de viscositeit van de lijm tijdens het lijmproces hoog blijft. Om deze bevochtiging te verbeteren, zijn er primers ontwikkeld die bestaan uit een lijm, opgelost in een vluchtig oplosmiddel. Met deze primers kan men de te lijmen oppervlakken goed bevochtigen. Tijdens het proces hardt de lijm gedeeltelijk uit en verdampt het oplosmiddel. Hierna pas wordt de lijmlaag aangebracht, die de te lijmen delen verbindt.
b. Primers die worden gebruikt om moeilijk lijmbare materialen toch te kunnen lijmen. Het doel van deze primers is om een laag aan te brengen die zowel aan het materiaal als aan de lijm goed hecht.
c. Primers die de duurzaamheid van een lijmverbinding verhogen. Dit soort primers vormen sterke en vochtwerende verbindingen die het oppervlak tegen vocht en oxidatie beschermen.
2. Het verhogen van de flexibiliteit tijdens het productieproces.
Materialen met een hoge oppervlakte-energie worden snel door de omgeving vervuild. Na een bepaalde tijd kan dit zelfs leiden tot een geweldige afname van vooral de duurzaamheid van een lijmverbinding. Om ervoor te zorgen dat voorbehandelde oppervlakken niet meteen behoeven te worden gelijmd, kan er een primer worden aangebracht die het materiaal tegen vervuiling beschermt. De primers moeten wel direct na het reinigen worden aangebracht. Na het drogen kunnen de behandelde substraten soms maandenlang worden bewaard voordat ze gelijmd worden.