Limning av trä

Fråga:

Det skrivs i denna spalt mycket om limning av plaster och metaller, men ganska lite om det kanske mest limmade materialet i världen. Skall man limma ”vanlig, simpel gran” får man inte mycket tips.

Åke Dolks svar:

Redaktionen antog att trä var ett material som är mindre intressant för läsarna av denna tidning. Detta kan möjligen vara fel. Kombinationen av material ökar ju. Ett av dessa material kan naturligtvis vara trämaterial, som ju också förekommer i många varaianter. Här följer några rader om limning av trä.

Trä är ett material som har limmats i 1000-tals år. Trä är ett poröst material. Trälimning bygger normalt på att limmet skall ”sugas in” i träfibrerna. För att detta skall ske måste limmet väta fibrerna. Detta gäller vid all limning: Limmet måste väta materialet om det ska fastna.

Trä är ju poröst och borde ju därmed vara lätt att limma!”, är en vanlig inställning.

För att det ska uppstå någon adhesion (”vidhäftning”) måste emellertid limmet väta materialet. Detta gäller även för trä.

Trä gulnar! Detta syns inte förrän efter ganska lång tid, men gör vätningen med limmet svårare redan efter kort tid. Trä bör vara bearbetat inom 24 timmar före limning. Detta sker för att avlägsna de yttersta träfibrerna. Dessa är impregnerade med lignin, som är trämaterials naturliga bindemedel.

Tabellen nedan ger en uppfattning om ytspänningen för några träslag och gamla respektive nybearbetade träytor.

Ytspänning, mN/m

Tabellen är lånad ur ”trälimning” av Eirik Raknes, ISBN 91-970513-7-3, (vilken också kan rekommenderas för den som är mer intresserad av trälimning). Eirik Raknes har i sin tur lånat tabellen från Forest Products Journal, sept. 1962…

Den synnerligen låga ytspänning som anges för obearbetad ek kan man ställa sig tveksam till. (Möjligen har några siffror kastats om vid ”lånen”.) Detta saknar dock praktiskt betydelse, skillnaden är ändå mycket stor mellan obearbetade träytor och nybearbetade.

Trälimmen innehåller nästan alltid vatten. Vatten har relativt hög ytspänning. Limning med vattenhaltiga lim har svårare att väta trä om detta inte har befriats från träfibrer med lignin. Även vid limning med andra lim, som t ex polyuretanlim, är det fördelaktigt att bearbeta ytorna före limning.

Det förekommer många typer av trälim och även dessa har naturligtvis en ytspänning. För att väta (och ha möjlighet att fastna) måste limmets ytspänning vara lägre än materialets.

Följande tabell visar ytspänningen för några vanliga trälim

Alla trälim som innehåller vatten kräver presstryck. Vattnet i limmet måste avgå genom trämaterialet och torrhalten på limmet ger en antydan om hur stor stelningskrympningen är. (Torrhalt = kvarvarande fasta beståndsdelar efter torkning.)

De s k ”vitlimmen” är dispersioner av polyvinylacetat (PVAc). De har relativt dålig fuktbeständighet.

Vattenbeständigheten kan dock ökas avsevärt för några av dessa genom att en ”härdare” tillsätts. Torrhalten är vanligen cirka 50-70 % för trälim.

De ”gamla kaseinlimmen” i pulverform, som blandades upp med vatten, har god fuktbeständighet. De är dock numera mindre vanliga. En del pulver blandas med 2 delar vatten.

Limträbalkarna som höll uppe taket över perrongerna på den gamla Stockholms Central (limmade 1935) är limmade med kaseinlim.

Karbamidhartslimen har stor användning inom den massproducerande träindustrin.

Värmehärdning kan ske på 30-60 sekunder vid 100^oC. (Vid varmpressning brukar man lägga 1 minut till presstiden för varje millimeter trä mellan pressyta och limfog.)

Det finns en stor mängs olika härdare utvecklade för karbamidlim.

Några karbamidlim kan användas för separatspridning, d v s lim sprids på ena ytan och härdare på den andra.

Karbamidlim blir relativt spröda.

För att motverka sprödheten och risken för sprickbildning brukar man ibland använda s k fyllnadshärdare med inblandning av t ex trämjöl, kokos- eller valnötsmjöl.

Blandas cirka 25 % PVAc-lim in i karbamidlimmet blir fogen mindre spröd.

Torrhalten, d v s det som inte torkar bort, för karbamidlim är cirka 65-70 %.

Det finns också melaminlim och kombinationer av karbamid och melamin.

Tidigare användes syrahärdande fenollim för trälimfogar som skulle användas utomhus. Även dessa gav hårda, spröda limfogar. De rena fenollimmen används inte numera.

De trälim som ger bäst beständighet för träkonstruktioner som skall användas utomhus är resorcinollim eller blandningar av fenol och resorcinol. Dessa fogar blir väderbeständiga och kokfasta.

De ovan nämnda limmen lämpar sig vanligtvis bäst för limning av trämaterial mot trämaterial. De krymper i samband med härdning. Man strävar därför efter att ha tunna limfogar. Detta kräver presstryck.

Förutom polyuretanlimmen används sällan (eller aldrig) de lim som används till trä för några andra material än just trä och träfiber. Detta beror på att de innehåller en viss andel vatten och också som regel krymper under härdning. De blir också förhållandevis hårda. Resultatet brukar bli att de krymper loss från hårda ytor, som t ex från metall.

Fenol/resorsinol- melamin- och karbamidhartslim kan dock användas mot metall om metallen beläggs med en speciell primer. Denna används t ex när aluminium- och rostfri plåt limmas med trälim. Det förekommer också dubbelsidigt primad aluminiumfolie, som är limbar med de härdande trälimmen, vilken bl a används som fuktspärr i ytterdörrar.

Det förekommer också s k EPI-lim. Det är vattendispersioner som används med  en isocyanathärdare av MDI-typ. Dessa lim möjliggör limning av trä mot andra material, som t ex några plaster.

För trälim finns fastställda normer för vad limmen ska klara.  Test enligt DIN EN 204 klass D4 föreskriver en hållfasthet på 10 N/mm² för torra limfogar, 4 N/mm² för kall-vattenlagrade och kokade fogar. Efter återtorkning av de limmade proverna ska hållfastheten vara minst 8 N/mm². Det finns EPI-lim klarar mer än det dubbla.

Polyuretanlimmen är t ex både bra lim för trä och de är lämpliga för många andra material. De har ingen stelningskrympning.

1-komponent polyuretanlim marknadsförs som ”trälim för utomhusbruk”. Flera av dessa uppfyller DIN EN 204 klass D4 (se ovan).

2-komponent polyuretanlim kan ibland vara bättre lämpade när man behöver ha fyllande lim och längre öppentider. Det är dock inte många polyuretanlim av 2-komponent-typ som är klassade enligt normerna för trälimning.

Epoxilim är mindre vanliga för limning av trä. Det finns dock undantag, bl a bakas mindre båtar av faner och epoxi.

Fördelarna med epoxi- och polyuretanlim är att de kan användas till fyllande fogar och att de har försumbar stelningskrympning. Presstryck blir därför inte ett absolut krav. Det räcker att fixera detaljerna, ”så att man får lim – och inte luft i fogen…”.

Trä som ska limmas bör ha en fuktkvot mellan 8 och 15 %. Limmade träkonstruktioner som ska användas inomhus bör ha den lägre fuktkvoten. Konstruktioner som står under tak utomhus bör ha den högre fuktkvoten.

Vid limning vintertid kan trämaterialet bli för torrt, så att virket slår sig. Ofta måste man tillsätta kubikmetervis med vatten i lokalerna varje dag.

Trä med olika fuktinnehåll har olika storlek, d v s trä rör sig. Detta får betydelse både vid konstruktion och vid limning av trämaterial. Trä rör sig många gånger mer tvärs fiberriktningen än längs. Korslimmar man trä (som t ex i plywood) måste limmet hålla emot rörelserna eller fogarna vara så tjocka och elastiska att de töjer sig och följer med materialets rörelser.

De styva trälimmen (karbamid-, melamin- och fenol/resorcinol) töjer sig inte för de aktuella krafterna, medan PVAc-lim kan krypa under belastning.