23948sdkhjf

Värmebeständiga lim

Vi behöver ett lim som ska användas i temperaturer över 100oC. När man läser i databladen för lim finns det ofta en temperaturintervall som anger vid vilken temperatur limmet kan användas. När man sedan belastar limmet i det högre temperaturintervallet blir man ofta grymt besviken. Finns det några uppgifter om hållfastheten hos belastade limfogar som ska användas vid högre temperatur?

När man läser databladet från limtillverkaren får man ofta en uppfattning att limmet har ett stort temperaturintervall där det bör fungera. Med temperaturbeständighet avses vanligen den temperatur som limmet kan användas - obelastat - utan att förstöras. Med andra ord: "Limfogen har (i stort sett) samma egenskaper som den hade från början, när den återtar rumstemperatur." Även detta är en sanning med modifikation. Har man limmat med ett 2-komponentlim vid rumstemperatur, kan det hända att den härdar vidare om den utsatt för högre temperatur. Detta gäller t ex ofta för epoxilim. Man har då en hårdare limfog efter den första uppvärmningen. Vad man vanligen inte får veta är hur belastade limfogar håller. Som bäst har man provat hållfastheten vid högre temperatur, dock med samma höga belastningshastighet. Alla materials egenskaper påverkas av temperaturen. Plastbaserade material påverkas mer än metaller och mineraler. Frågan kanske inte är så lätt att besvara. Det är inte alltid, som vi ens vet hur stor limmets hållfasthet är vid rumstemperatur. Dessutom så påverkas hållfastheten också av belastningshastigheten. (Plaster är "viskoelastiska".) Ett vanligt, 2-komponent epoxilim med polyamidhärdare klarar lätt en skjuvbelastning på 25 N/mm2 - vid belastning i rumstemperatur, med "normal" draghastighet (numera 1,3 mm/min). Samma lim kryper till brott inom 24 timmar, om belastningen överstiger 0,5 N/mm2, - om temperaturen är 70oC! Två lim kan uppvisa lika hållfasthet vid belastning i rumstemperatur och vid 70oC - om draghastigheten är 10 mm/minut. Belastar man istället med 0,1 mm/minut, så kan hållfastheten endast bli en tredjedel. Läser man databladen för lim, så är max användningstemperatur ofta inte angivet högre än till +80oC, - ibland ännu lägre (60oC gäller t ex för flera 2-komponent epoxilim.) Man bör då inte räkna med något större motstånd mot krypning ens vid avsevärt lägre temperaturer. Det finns dock flera "plastbaserade lim", som har hållfasthet även vid temperaturer runt 200oC. Flygplansindustrin använder t ex värmehärdande limfilmer som har god kryphållfasthet i temperaturer upp emot 200oC. Det har även presenterats lim, för vilka hållfasthet redovisas vid temperaturer upp emot 400-500oC. Normalt är det dock så, "att det man vinner på gungorna, förlorar man på karusellen". Vill man ha ett lim med en hög värmebeständighet, så får man ofta betala det med en lägre hållfasthet vid rumstemperatur. Detta kan låta konstigt. Man bör då ha i minnet att de hållfasthetsdata som presenteras, vanligen är utförda på enkla överlappsfogar på aluminiumplåt. Då uppstår spänningskoncentrationer i förbandets kanter. Det är ytterst sällan som belastningen är jämnt fördelad över hela fogytan. Limmets hållfasthet redovisas dock normalt, som om så skulle vara fallet. Ju hårdare lim desto större blir spänningskoncentrationerna. Man bör försöka att "se kraftflödet över limfogen" för att förstå innebörden av hållfasthetskurvorna. Med denna bild för ögonen kan man kanske förstå varför hållfastheten blir lägre vid lägre temperatur. Limmet fördelar lasten sämre och spänningskoncentrationerna blir större. Den minskade hållfastheten vid de högre temperaturerna beror av att limmet får minskad styvhet, men också på krypning i limfogen. Värdena blir också beroende av belastningshastigheten. Vid dessa prov är draghastigheten normalt 1,3 mm/minut. Vid ökad belastningshastighet visas ökad hållfasthet och vid lägre belastningshastighet blir värdet lägre. Tänker man sig användning av den limmade konstruktionen, i det högre temperaturområdet, då bör man söka data för värmeåldring. Det är inte alltid dessa data redovisas i datablad, för många lim saknas de helt, för andra finns de om man efterlyser dem. Tyvärr blir man ofta tvungen att göra egna provningar av temperatur/belastningshållfastheten. Hållfasthet över 80oC uppnås sällan utan värmehärdning för epoxilim och inte heller för polyuretan- och cyanoakrylatlim. För de modifierade metakrylatlimmen (modifierade akryllim, "låsvätskor" och SGA-lim) kan man komma upp till temperaturer mellan 120 och 150oC. Rumstemperaturhärdande epoxilim brukar sällan kunna användas vid temperaturer över 120oC, även om de härdats i värme. Även de flesta 1-komponent, värmehärdande epoxi brukar få en övre användningstemperatur i närheten av 120oC. Det har dock presenterats 1-komponent, värmehärdande epoxilim som uppges klara temperaturer på 200oC (Bond Master EP11HT). För långvarigt belastade fogar som används vid högre temperaturer blir kryphållfastheten troligen avgörande för livslängden. För de flesta lim redovisas den sällan i datablad. För lim med användning inom flygindustrin har den dock en avgörande betydelse. Det förekommer dock epoxilim (353 ND, från Epotek) som påstås vara kontinuerligt användbar vid 200oC. Kortvarig användning, vid temperaturer upp till 300-400oC, påstås också vara möjlig. Härdaren är en polybenzimidasol, vilket talar för god beständighet. Detta lim är ovanligt lågvisköst (2 000 mPa.s) för att var så värmebeständigt. Det har ett blandningsförhållande på 10:1 och måste värmehärdas. Detta kan dock ske vid så låg temperatur som 65oC. Härdningen tar då cirka 90 minuter. Vid 80oC tar det 15 minuter och vid 150oC går det på en minut. (Temperatur i limfogen) Limmet är inte avsett för användning i stora volymer. Det är i första hand avsett för "småapplikationer". Man rekommenderar inte tillblandning av större limsatser än 25 gram. Större limsatser ger en mycket kraftig värmeutveckling och limmet härdar för fort och blir sprött. Det härdade limmet får en hårdhet på 87o Shore D, vilket är tämligen hårt. Glastransitions temperatur (Tg) ligger på 124oC (efter härdning vid 150oC under 60 minuter). Hållfastheten på en 'enkel överlappsfog' aluminium/aluminium är vid rumstemperatur cirka 11 N/mm2. Detta visar att vi har en hård limfog, med små möjligheter att sprida lasterna. Limmet uppvisar dock en ovanligt hög fläkhållfasthet för att ha så hög värme-beständighet. Vattenupptagningen i limmet brukar vara en indikation på kemikaliebeständigheten. (Vattenmolekylerna är mindre än molekylerna i lösningsmedel och kemikalier. "Kommer inte vatten in i polymeren, så kommer inte heller kemikalien in".) Vattenupptagningen för 353ND, under sju dagar vid 96% relativ luftfuktighet, är 0,03%, vilket är relativt lite. Under härdningen ändrar detta lim färg; från "bärnsten" till rött. DP760 är ett, tixotropt, 2-komponent epoxilim från 3M, med blandningsförhållande 1:1. Limmet har förhållandevis god värmebeständighet vid 175oC, - även utan värmehärdning. I en klass för sig hamnar silikonlimmen. De kan komma upp i kontinuerliga användningstemperaturer runt 200oC - utan värmehärdning. Vissa silikonlim uppges ibland ha användningstemperaturer upp emot 350oC. I detta användningsområde bör man fråga leverantören om silikonlimmets viktförlust. Ett värmebeständigt silikonlim rekommenderas för en maximal användningstid på 72 timmar vid 300oC. Efter 1000 timmar vid 275oC har samma lim förlorat 20 % av sin vikt. Man kan kanske fråga sig varför viktminskningen uppstår. Troligen beror det på att lågmolekylärt material avgår och på att dekomponering sker vid höga temperaturer. (Risk för "silikonsmitta"?) Det har också formulerats lim på bas av polyimid och polybenzimidasol. Med dessa kan man komma upp i användningstemperaturer på 300 till 500oC. Nackdelen med dessa lim är, att de har en ganska besvärlig härdningscykel och att de bli relativt spröda. Hållfastheten vid rumstemperatur är betydligt lägre, än många av de andra konstruktionslimmen. (Fortfarande med den enkla överlappsfogen använd som måttstock.) I praktiken hör man inte talas om polyimid- och polybenzimidasol-lim särskilt ofta. Skall man upp i riktigt höga temperaturerna (1000oC), så är man hänvisad till oorganiska lim, ofta baserade på silikater och oxider. . Slutligen: Det man som regel är intresserad av är troligen limmet kryphållfasthet vid högre temperatur. Dessa prov blir man ofta tvungen att genomföra själv

Kommentera en artikel
Utvalda artiklar

Nyhetsbrev

Sänd till en kollega

0.063