Limning av gummi

En läsarfråga:

Jag är på mitt företag konstruktionsansvarig för stålkomponenter, som utsätts för mycket stor mekanisk förslitning. Jag tror att vi för några konstruktioner, på vissa bruksområden skulle uppnå en avsevärt ökad livslängd, om vi klädde slitytorna med gummi. Vi har hittat ett bra gummimaterial. Det som nu återstår är att få fast det mot stålet. Efter vad vi kan förstå är det endast limning som kan ifrågakomma. Finns det några möjligheter?

Åke Dolks svar:

”Gummi” är ett vitt begrepp. Eftersom det rör sig om ett gummimaterial som skall tåla nötning, så kan man kanske gissa vad det skulle kunna vara. Det vanligaste gummimaterialet är kloroprengummi (eller ”neopren”, som det ofta kallas). Det skulle också kunna vara naturgummi, som har god nötningsbeständighet. Naturgummi klarar dock kemiska påkänningar och UV-ljus sämre. Ett annat gummimaterial med mycket god nötningsbeständighet är polyuretangummmi.

Låt oss börja med sättet att limma. Gummimaterial limmar man ofta med gummilösningar, d v s gummi som är löst i lösningsmedel. Ofta användes dessa som kontaktlim. Man sprider alltså lim på båda ytorna, väntar tills limmet är ”lagom klibbigt” och pressar dem samman. Det här brukar fungera bra, om man har relativt tunna gummimaterial och inte alltför stora fogytor. När man sprider ett lösningsmedelsbaserat kontaktlim, så bli limytorna aldrig särskilt jämna. Det går åt mycket stor kraft att pressa ner de toppar som först kommer i kontakt med varandra. Sällan får man 100 % kontakt mellan limytorna.

Ett annat problem kan vara att de limbelagda, halvtorra ytorna ”hugger ihop”, så snart de kommer i kontakt med varandra. Det gäller alltså att få ihop ytorna rätt från början. Någon justering är inte möjlig. Detta kan man kanske klara genom att vika över gummimaterialet 180^o och successivt pressa samman ytorna. Man kan också placera ett kraftigt pappersmaterial mellan fogytorna och dra det ur fogen i den takt man justerat in materialet. Det bästa sätter att få god kontakt mellan de limbelagda ytorna är troligen att valsa dem samman hårt. Man bör då valsa från ett håll, så att man inte stänger inne luft, som blir svårt att få ur fogen.

Ett annat sätt att limma är att använda ett värmeaktiverbart lim. Detta appliceras på båda fogytorna, på samma sätt som kontaktlimmen. Skillnaden är att ytorna efter torkning blir helt klibbfria. När man sedan vill att fogytorna skall förenas så värmer man upp (minst en av) dem till cirka 90^oC. Riktigt tunna material kan möjligen värmas rakt igenom, – från ovansidan, – efter montering. Det är dock vanligare att man värmer i den halvöppna fogen och rullar över materialet 180^o. Man kan också tänka sig att värma upp stålkonstruktionen, så att limmet på denna blir aktiverat. Det kalla, limbelagda gummimaterialet kan då stålrollas, eller hamras fast. Dessa limfogar får normalt en betydligt bättre kontakt än de med kontaktlim.

Värmeaktiverbara lim är vanligen baserade på polyuretangummi och används som regel tillsammans med en härdare av isocyanattyp. Vid användning av värmeaktiverbara lim måste man – av arbetsmiljöhänsyn – vara uppmärksam på att inte värma limmet till högre temperatur än till cirka 100^oC.

Inget av de ovanstående limmen lämpar sig, när man behöver ett lim som ger fyllande fogar, t ex vid ojämna, grova fogytor. Kanske lämpar sig ett lösningsmedelsfritt härdlim, som går att använda i hur stora spalter som helst, bättre även ur andra synvinklar. Dels så slipper man lösningsmedel eller vatten, (som både värmeaktiverbara lim och kontaktlim till största delen består av). Man behöver heller inte var så ”påpasslig”, som man måste vara då kontaktlim användes. Inte krävs någon uppvärmning, som de värmeaktiverbara limmen kräver.

Speciellt när det gäller tjockare gummimaterial, så är detta limningssätt att föredra.

De vanligaste 2-komponent härdlim, som ger fyllande fogar, är epoxi- och polyuretanlim. Vanligast för limning av gummimaterial är nog polyuretanlimmen. ”Gummi” är, som tidigare sagts, ett vitt begrepp. En kvalitet av ett kloroprengummi kan vara limbart med t ex ett epoxilim, – medan samma lim inte fäster alls, mot ett annat gummi, som kallas likadant. Det som ger gummimaterialet dess namn är polymeren/elastomeren. Förutom denna så innehåller materialet fyllnadsmaterial i olika mängd och ”en massa andra kemikalier”. Sammansättningen påverkar limbarheten. Här blir man helt enkelt tvungen att göra en provlimning på det gummimaterial man vill använda.

Ett från – hållfasthetssynpunkt – ”säkert” limsystem, som har använts i flera krävande applikationer, är primning med polyuretangummilösning (tillsatt med isocyanathärdare) och därefter limning med lösningsmedelsfritt, 2-komponent polyuretanlim.

Vid tillverkning av plast- och gummimaterial, får man ofta en yta på materialet som har lägre hållfasthet än materialet i övrigt. Det kan också förekomma släppmedel och föroreningar på ytan. Det är som regel nödvändigt att avlägsna detta ytskikt för att få fogar med hög hållfasthet.

Bäst görs detta genom att man slipar materialet med en mycket grov sliprondell. Avverkningshastigeten skall inte vara så stor, att man smälter materialet – då kan nya svaga ytskikt uppstå.

När man slipar ett gummimaterial blir det lätt rester av det bortslipade materialet sittande kvar i ytan. Dessa rester kan inte lätt borstas eller sugas bort. (Provar med en tejp på ytan, ser man att det fastnar rester i tejpen.) Det är därför säkrast att borsta ytan efter grovslipningen. Detta görs lättast med en roterande cirkulär borste. (Ren stålborst, eller nylonfiber med inbakat slipmaterial.)

Som alternativ till grovslipning, borstning och primning kan man istället välja att etsa gummimaterialet i koncentrerad svavelsyra. Detta ger ett angrepp och en reaktion med gummimaterialet. Resultatet blir en yta med högre ytspänning, som är limbar med praktiskt taget alla lim. Behandlingstiderna varierar mellan några sekunder till några minuter, beroende på gummikvalitet. Resterande svavelsyra måste sköljas bort noga och ytan torkas före limning.

Man kan också göra en ”betpasta” av svavelsyra och bariumsulfat (tungspat). Denna pasta kan spacklas på och efter etsning spolas bort. På detta sätt slipper man utsätta hela detaljen för svavelsyra.

Hantering av koncentrerad svavelsyra kräver naturligtvis mycket stor försiktighet och arbetsmiljöhänsyn.

Består gummimaterialet av naturgummi, är svavelsyraetsning oftast den enda metoden, att göra detta limbart. (Om det inte gäller små limställen och man använder cyanoakrylatlim eller använder lösningsmedelslim av typen ”solution”).

Det finns numera tekniska möjligheter att använda 2-komponent MS-polymerer. Användning av MS-polymerer kan vara en möjlighet att minska arbetsmiljöriskerna.

För att uppnå beständiga fogar mot stål för utomhusanvändning, måste man också tänka på att hålla borta vatten från gränsskiktet stål/lim. Stålet bör sandblästras noga. Ytan primas därefter lämpligen med en 2-komponent wash-primer. Är stålkonstruktionen målad – med en färg som ger god utomhusbeständighet – går det ofta bra att limma direkt på denna. Färgen bör då mattslipas med en slipnylon eller med cirkulär roterande borste med nylonfiber innehållande aluminiumoxider. Dessa båda materiel ger en följsam, lätt avverkning av färgens yta – utan att slipa igenom färgen.

Man gör klokt i att provlimma mot den aktuella färgen före limning av de stora ytorna.

Innan det slutliga valet AV LIM görs är det klokt att studera varuinformationsbladen för limmen och ta del av AFS 2005:18, Härdplaster.