Open tijd, uithardingstijd en eindsterkte uit elkaar gehaald

Vier momenten op één tijdlijn

De verwerking van een lijm kent vier momenten: de periode waarin de lijm nog kan vloeien en hechten, het punt waarop de delen zichzelf op hun plaats houden, het punt waarop de reactie in hoofdzaak voltooid is, en het moment waarop alle eigenschappen hun eindwaarde bereiken. Die momenten liggen soms seconden uit elkaar en soms dagen.

De begrippen worden niet overal gelijk gebruikt. Potlife slaat bij tweecomponentensystemen op de tijd na het mengen waarin de massa in de bus verwerkbaar blijft, terwijl open tijd geldt voor lijm die al op het werkstuk ligt. Die twee lopen uiteen doordat een dikke hoeveelheid in een pot de reactiewarmte vasthoudt.

Open tijd

De open tijd loopt van het aanbrengen tot het moment waarop de delen uiterlijk samengebracht moeten zijn. Zolang die loopt kan de lijm vloeien, het oppervlak bevochtigen en zich aan beide delen hechten. Wordt de voeg later gesloten, dan is het lijmoppervlak al deels gereageerd en ontstaat een zwakke hechting die van buiten niet zichtbaar is.

De ordegrootte verschilt per lijmtype. Dispersielijmen voor hout houden 5 tot 15 minuten open, epoxysystemen enkele minuten tot ruim een uur, cyanoacrylaat slechts seconden. Contactlijmen keren de logica om: die worden eerst afgelaten tot ze handdroog zijn en hebben daarna soms uren speling.

Fixatietijd en handsterkte

De fixatietijd, ook perstijd of klemtijd genoemd, geeft aan hoelang de delen ondersteund of onder druk blijven. Daarna houdt de verbinding zichzelf op zijn plaats en kan het werkstuk voorzichtig worden verplaatst. Dat is geen belastbaarheid.

Bij handsterkte is vaak pas 10 tot 50 procent van de eindsterkte opgebouwd. Dat volstaat om klemmen weg te nemen, niet om te belasten. De klemtijd ligt bij houtlijm meestal tussen 15 en 60 minuten, bij montagekitten op enkele uren en bij secondelijm op tien tot zestig seconden.

Uithardingstijd en eindsterkte

De uithardingstijd beslaat de periode waarin de reactie in hoofdzaak verloopt. Voor veel systemen wordt 24 uur aangehouden, maar die vuistregel dekt niet alles. Vochtuithardende lijmen en kitten op basis van polyurethaan of gemodificeerde silaanpolymeren harden vanaf het oppervlak naar binnen door, in de orde van 2 tot 3 millimeter per etmaal. Een dikke voeg heeft dus dagen nodig.

Eindsterkte ligt daar nog achter. De laatste procenten sterkte, en vooral de bestendigheid tegen warmte, vocht en chemicaliën, volgen bij veel reactieve systemen pas na 3 tot 7 dagen. Een verbinding die na een etmaal mechanisch in orde lijkt, is dan nog niet bestand tegen heet water of blijvende belasting.

• Open tijd bepaalt wanneer de voeg uiterlijk gesloten moet zijn
• Fixatietijd bepaalt wanneer klemmen weg mogen
• Uithardingstijd bepaalt wanneer de reactie grotendeels klaar is
• Eindsterkte bepaalt wanneer de verbinding volledig belastbaar is

Temperatuur en luchtvochtigheid verschuiven alle vier

Alle genoemde tijden gelden bij een referentieklimaat, meestal 20 graden Celsius en 50 procent relatieve luchtvochtigheid. Als vuistregel verdubbelt de reactiesnelheid bij elke stijging van 10 graden en halveert die bij elke daling van 10 graden. Een epoxy die bij 20 graden na een etmaal belastbaar is, heeft bij 10 graden ongeveer het dubbele nodig.

Onder ongeveer 5 graden komen veel systemen nauwelijks op gang. Dispersielijmen op waterbasis lopen daarbij tegen een harde grens: onder de minimale filmvormingstemperatuur vloeien de deeltjes niet meer samen en ontstaat een poederige laag die door later opwarmen niet wordt hersteld.

Luchtvochtigheid werkt in twee richtingen. Vochtuithardende systemen hebben water nodig en vertragen in droge lucht, terwijl lijmen die water moeten afstaan trager worden bij hoge luchtvochtigheid of op niet zuigende ondergronden. Warmte bekort bovendien de open tijd, zodat een warme werkplaats minder speling geeft.

Plannen en te vroeg belasten

Een verlijming wordt van achteren naar voren gepland. Eerst staat vast wanneer de constructie belast moet worden, daarvan gaat de tijd tot eindsterkte af, en pas daarna volgt de vraag hoeveel voorbereiding en klemtijd er nog voor passen. Daarbij telt het klimaat in de ruimte, niet dat op de verpakking. Alles ligt klaar voor het aanbrengen: schone droge delen, passende klemmen, een droogpas zonder lijm, en niet meer mengsel dan binnen de potlife verwerkbaar is.

De meest voorkomende fout is de verbinding gebruiken zodra die stevig aanvoelt. Het polymeernetwerk is dan nog onvolledig, en een belasting die de voltooide verbinding moeiteloos draagt veroorzaakt kleine scheuren aan de voegranden. Die schade heelt niet: de resterende uitharding vindt plaats in een beschadigde laag en het draagvermogen blijft lager.

Kwalijk daaraan is dat de verbinding het aanvankelijk gewoon houdt. Het gevolg toont zich later als sluipende vervorming of als bezwijken bij een op zichzelf bescheiden wisselbelasting. Wachten tot de opgegeven eindsterkte, met marge bij lage temperatuur, voorkomt een verzwakking die niet te repareren valt.