NLT 4H - Lijmen en hechten - St. Bonifatiuscollege

NLT 4H - Lijmen en hechten - St. Bonifatiuscollege

De wondere wereld van lijmen en hechten

Deze NLT-module gaat over het gebruik van lijm en hoe je het beste verschillende voorwerpen aan elkaar kunt hechten. Je zult zien dat lijm een heel belangrijke functie inneemt in veel hedendaagse producten en dat veel producten zonder lijm niet eens gemaakt zouden kunnen worden. Het gekke is eigenlijk dat iedereen heeft leren plakken met lijm in groep 0 of 1 en later nooit meer iets heeft bijgeleerd. Dit zou kunnen betekenen dat het erg eenvoudig is of dat wij lijmen niet serieus nemen. Na afloop van deze module mag je zelf het antwoord geven.

 

1. Introductie

Veel van onze gebruiksvoorwerpen zijn gemaakt door heel goed naar de natuur te kijken. Met name allerlei manieren om verschillende voorwerpen aan elkaar te bevestigen. Zo komt het idee voor klittenband voor onze sportschoenen en kleding van de zaaddozen van de klis, een distelachtige plant.
 
Verbindingsmethodes
In het volgende filmpje zijn veel verschillende verbindingsmethodes opgenomen.
 
Het raadsel van de Gekko
Zo kijken we momenteel met veel belangstelling hoe een Gekko langs de muur en het plafond loopt en dienen mosselen tegenwoordig als voorbeeld bij onderzoek naar een nieuwe lijmsoort.
 
Lijm van mosselen
Een ingewikkelde botbreuk bijvoorbeeld of een geperforeerde darm zijn tot nu toe niet met lijm te repareren. De huidige medische lijmsoorten zijn niet bruikbaar in het waterige en zoute milieu van het lichaam. Wetenschappers zijn nu bezig om de lijm te onderzoeken die de blauwe mossel produceert om zichzelf in zee (waterige zoute omgeving) te kunnen vastmaken. Het resultaat zou kunnen zijn dat er op den duur een lijmsoort wordt uitgevonden die het mogelijk maakt om botbreuken, inwendige kwetsuren en wonden weer vast te plakken.
 
Sportartikelen
Bij veel sportartikelen wordt lijm gebruikt:
 
Klokhuis over lijmen
Deze uitzending gaat over:
  • Waardoor plakt lijm?
  • Hoe kun je lijm maken.
  • Hoe wordt een vliegtuig gelijmd?
 
 

2. Chemische bindingen

Chemische binding is de verzamelnaam voor de krachten tussen atomen, ionen en/of  moleculen. Daarbij wordt onderscheid gemaakt:

  • atoombinding (of covalentie binding).
  • polaire binding
  • vanderwaalsbinding
  • dipoolbinding
  • waterstofbruggen
  • ionbinding

Voor de werking van lijmen zijn al die krachten belangrijk. Voor een uitgebreide beschrijving kun je beter je lesboek voor scheikunde raadplegen.

 

Krachten tussen atomen

De binding tussen atomen hangt af van de elektronegativiteit van de atomen: de aantrekkingskracht op elektronen. Daarbij is er een groot verschil tussen metaal- en niet-metalen. Niet-metaal-atomen trekken harder aan de elektronen. (BINAS 40A).

Dit leidt tot de volgende hoofdgroepen:

  • Metaalbinding: elektronen horen niet bij één bepaald metaalatoom maar bewegen zich vrij van het ene naar het andere metaalatoom in het metaalrooster
  • Covalente binding (of atoombinding): elektronen vormen elektronenparen die tussen twee niet-metaal- atomen voor binding zorgen. De elektronenparen horen specifiek bij de twee atomen waar ze tussen in zitten. graphic
  • Polaire binding: covalente binding tussen niet-metaalatomen van verschillende electronegativiteit ontstaan. Daardoor ontstaan kleine ladingsverschillen (‘polen’) .
  • Ionbinding: binding tussen metaalion en niet-metaal-ionen (zouten). Dan verschuiven één of meer elektronen vanaf het metaal-atoom naar het niet-metaal-atoom. Tussen de ionen werkt een aantrekkende elektrische kracht werkzaam.

In zouten en in metalen verklaart het bindingstype ook de eigenschappen van deze stoffen (geleiding van warmte en stroom, hoogte van het kook- en smeltpunt enz.)

 

Krachten tussen moleculen

Voor de moleculaire stoffen zijn ook de krachten die de moleculen op elkaar uitoefenen van belang. De inter-moleculaire krachten bepalen de de kracht van een lijm, maar ook het kook- en smeltpunt:

  • tussen alle deeltjes werkt de van der Waals-kracht: van belang als kracht die moleculen in een vaste stof of een vloeistof bij elkaar houdt.
  • de dipool-dipool-interactie door de aanwezigheid van polaire bindingen.
  • waterstofbruggen bij stoffen die één of meer OH- en/of NH-groep(en) bevatten Het effect van de H-brug als intermoleculaire kracht kan spectaculair zijn!

2.1 Atoombinding (ook: covalente binding)

Binding tussen twee atomen door het delen van elektronen. Organische moleculen bevatten doorgaans atoombindingen. Ze worden voorgesteld in een structuurformule met een streepje.
De binding ontstaat doordat die twee elektronen samen een 'elektronenwolk' vormen. Daardoor lijkt het voor beide atomen alsof daarmee de buitenste elektronenschil gevuld is.
 
graphic       graphic
                           
Deze atoombinding wordt ook wel de covalente binding genoemd (de elektronen vullen samen de valentieband).

2.3 Polaire binding

Een polaire binding is een covalente binding waarbij de bindende elektronen niet gelijkelijk over beide atomen zijn verdeeld. Een binding tussen twee atomen van ongelijke elektronegativiteit is gepolariseerd in de richting van het meest elektronegatieve atoom, d.w.z. dat de elektronen meer naar dat atoom worden toegetrokken. Dit geeft aanleiding tot een geringe ladingsscheiding waardoor een dipoolmoment ontstaat. Deze scheiding van lading is veel kleiner dan in ionvormige verbindingen.
graphic
Polaire binding

2.4 v.d. Waals binding

Dit zijn intermoleculaire aantrekkingskrachten die aanzienlijk zwakker zijn dan chemische bindingen. Deze van der Waalskrachten wordt veroorzaakt door zwakke elektrostatische interacties tussen de moleculen (de energie is vaak minder dan 1 J/mol)
Ook al is deze kracht erg klein ten opzichte van de intra-moleculaire krachten als er maar genoeg van zijn kan het toch een heel groot effect geven. Een mooi voorbeeld hiervan is klittenband, een klein haakje zit niet erg vast maar alle haakjes samen zorgt ervoor dat er een grote kracht nodig is. Enkele voorbeelden van wat allemaal mogelijk is met "van der Waalsbindingen" is o.a. te zien bij supersterke vezels en de kleefkracht van Gekko's.
 
graphic

2.5 Dipoolbinding

Er zijn 2 soorten dipoolbindingen te onderscheiden
1. Een dipool-dipoolbinding waarbij beide moleculen al een dipool hebben. Dan zal de positieve pool van het ene molecuul aangetrokken worden door de negatieve pool van het andere molecuul.
Elk watermolecuul heeft een dipool (zie figuur). Aan de zuurstof-kant is het molecuul een beetje negatief (δ-) en aan de waterstof-kant een beetje positief (δ+).

Wat is een dipoolmoment?

Vereenvoudigde voorstelling van de vorming van waterstofbruggen.Door die dipooltjes plakken watermoleculen sterk aan elkaar. Dat merk je aan hoe sterk bevroren water is.
Deze binding wordt ook wel een waterstofbrug genoemd.
 
 
 
 
2. Een geïnduceerde dipool ontstaat doordat de pool van het ene molecuul trekt of duwt aan de elektronen van het andere molecuul (inductie). In dat andere molecuul treedt dan polarisatie op: het wordt zelf ook een dipool.
De elektronen in atoom (a) worden afgestoten door de minpool van het ion (b). Atoom (a) wordt daardoor zelf een ion: rechts plus en links min. Dan trekken (a) en (b) elkaar aan.

2.6 Waterstofbruggen

Als binnen een molecuul het waterstof gebonden is aan een sterk elektronegatief atoom ontstaat daar een dipool (met een positieve lading bij waterstof). Daarmee kan kan dat molecuul makkelijk 'plakken aan een ander molecuul. Zulke waterstofbruggen komen met name voor tussen O-H en N-H bindingen of combinaties hiervan, omdat zuurstof en stikstof sterk elektronegatief zijn.
graphic
 
In de onderstaande figuur zijn de waterstofbruggen niet weergegeven maar als je goed kijkt kun je ze wel zien.
graphic

2.7 Ionbinding

Bij een binding tussen een metaalatoom en een niet-metaalatoom worden een of meer elektronen overgedragen van het metaal naar het niet-metaal. Bijvoorbeeld Na+ en Cl-.
 
In een zoutkorrel is er een aantrekkende kracht tussen de Na+ en Cl-ionen. Dat is een ionbinding. Als de zoutkorrel wordt opgelost in water zweven de ionen los door het water, waarbij ze 'plakken' aan de dipool van water.
graphic

3. Verbindingstechnieken

In dit hoofdstuk maak je kennis met allerlei technieken om voorwerpen (onderdelen) aan elkaar te verbinden.
 

Verbindingsmethodes

In het volgende filmpje zijn veel verschillende verbindingsmethodes opgenomen.

De verschillende soorten verbindingsmethodes
  • Thermisch
  • Fysisch Chemisch
  • Mechanisch
  • Hybride
graphicDe verschillende technieken zullen achtereenvolgens behandeld worden en als praktijkvoorbeeld zal gekeken worden naar de technieken die de houtindustrie gebruikt.

3.1 Thermisch

Bij het thermisch verbinden van materialen moet je vooral denken aan processen als lassen  en solderen  van metalen
graphicgraphic
Veel minder bekend is het lassen van kunststoffen maar wel een steeds meer gebruikte methode
graphicgraphic

3.2 Fysisch chemisch

Het bekendste fysisch chemische proces is natuurlijk het verlijmen van voorwerpen. Bijna alle materialen zijn tegenwoordig wel te verlijmen, Belangrijk hierbij is wel de manier waarop de lijmverbinding is ontworpen voorbeelden zijn
graphic
Lijmen van schoenzolen
graphic
Houtlijmen
graphic
Behangen
graphic
Het verlijmen van vloertegels
graphic
Het verlijmen van gevelstenen bij een huis

3.3 Mechanisch

Er zijn verschillende manieren om mechanisch 2 (of meer) voorwerpen aan elkaar te verbinden
graphicgraphicgraphicgraphic

3.4 Hybride

Bij hybride verbinding worden twee verbindingsmethoden gecombineerd waardoor de voordelen van beide methoden naar voren komen. Erg bekend is de methode om bij het verlijmen van moeilijke materialen een soort opstaande rand te maken waardoor de materialen ten opzichte van elkaar niet kunnen verschuiven en de lijm rustig kan uitharden zodat een maximale sterkte kan worden verkregen.
 

3.5 Houtindustrie

Er zijn zeer veel manieren om houten voorwerpen aan elkaar te verbinden:

 

Spijkers en schroeven

De oudste manier om hout aan elkaar te verbinden is met een dergelijk touw, daarna komen de spijkers. Iets steviger zijn schroeven.

Deuvels

De diverse houtverbindingen en de toepassingen | Foreco WoodshopDeuvels, drevels of doken zijn rond houten pinnen die je door een deuvelgat in het hout stopt. (Denk aan de houten pinnen die je bij IKEA meubels vaak krijgt.)

Halfhout

Een halfhoutverbinding is een hoekverbinding waarmee je bijvoorbeeld mooi schilderijlijsten mee kan maken. je zaagt een plank aan een kant een paar centimeter tot de helft in, bij de andere plank doe je hetzelfde zodat de twee uitsneden perfect op elkaar passen. Lijm beide helften aan elkaar en zet vast met een lijmklem tijdens het drogen.

Pen-en-gat

Een pen-en-gatverbinding is steviger dan een halfhoutverbinding. Teken de omtrek van een pen op één plank en een sleuf op de andere. Zaag het overtollige hout bij de pen weg. De sleuf hak je uit met een scherpe beitel, vervolgens lijm je de beide delen aan elkaar.

Zwaluwstaart

Deze verbinding is niet zo eenvoudig om te maken. Je hebt er een speciale werkbank nodig om de sleuven en pennen uit te snijden. Vroeger werd de zwaluwstaartverbinding veel toegepast. De houtlijmen uit die tijd waren namelijk slecht, en deze verbinding hield ook zonder goede lijm.

Vingerlas

The Ultimate Guide to Finger Joints in Woodworking – FindBuyToolDeze techniek wordt met name gebruikt om langere planken te maken. Vervolgens worden die planken op elkaar gelijmd om een stevige balk te maken.

Door het grote oppervlak van de vingerlas is de lijmverbinding toch heel stevig.

 

Messing en groef

Vuren 18x145mm Vellingdelen mes en groefDeze techniek wordt met name gebruikt om de planken van een vloer met elkaar te verbinden. Je ziet het ook bij laminaat.

Zonder lijm te gebruiken kan er zo een sterke vloer gelegd worden.

 

Verkeersportalen

Houten verkeersportalen Zonzeel / Alkmaar - Adviesbureau LüningOmdat hout al sinds mensenheugenis wordt gebruikt om mee te bouwen of te construeren is het natuurlijk ook niet vreemd dat houtlijm de eerste echte lijmsoort was. Tegenwoordig maken wij de meest uiteenlopende constructies met hout en lijm => voorwerpen die anders niet te maken waren. Op de foto verkeersportalen van hout.
 
 
 
 
Houten boogspanten voor uitbreiding kerk - Het HoutbladBoogconstructies   
Houten constructies worden ook steeds vaker toegepast in grote gebouwen. Dat komt met name doordat de lijmtechnieken zijn verbeterd. Daardoor zijn grote boogconstructies te maken.
 
 

3.6 Multiplex

Multiplex bestaat uit dunne laagjes hout die aan elkaar verlijmd zijn. Daarbij is de richting van de nerf van het hout afwisselend horizontaal en verticaal. De sterkte van hout hangt af van de nerfrichting, de richting waarin de nerven van het hout lopen.

   

Daardoor is Multiplex in beide richtingen even sterk. Dat is voor veel toepassingen belangrijk. Bovendien trekt multiplex minder snel krom dan massief hout.

 

 

3.7 Gelamineerde houten balken

Voor grotere constructies wordt vaak gebruik gemaakt van gelamineerde balken, die worden geproduceerd door planken op elkaar te lijmen. Het resultaat is een sterkere balk die minder snel krom trekt.

gelamindeerde douglas balk 145x310 mm  Houtconstructies - Rekensoftware voor constructeurs en ingenieurs

Een boogconstructie wordt gemaakt door planken in een mal onder druk aan elkaar te lijmen.

4. Lijm - Maakproces & Toepassingen

Lijm is een stof waarmee voorwerpen aan elkaar kunnen worden bevestigd.

 
Acht soorten lijm
Er bestaan talloze lijmen, die worden verdeeld in acht soorten lijm:
  • dierlijke lijm, (beenderlijm, vislijm) bestaande uit colloidale eiwitten verkregen door het langdurig koken van dierlijk bindweefsel (pezen, hoeven). Dit waren de eerste soorten lijm.
  • houtlijm, een emulsie van plasticpartikeltjes in water
  • lijm op basis van synthetische rubbers
  • plantaardige lijmen, vaak op basis van gom en koolhydraten
  • epoxylijm, van kunsthars met als tweede component een verharder
  • smeltlijmen die bestaan uit gesmolten plastics
  • knutsellijm bestaand uit in vluchtige oplosmiddelen opgeloste plastics
  • secondenlijm, vooral gemaakt van cyanoacrylaten

Deze indeling is niet de enig mogelijke; lijmen kunnen op veel manieren worden ingedeeld. Zo zijn er indelingen naar herkomst, naar chemische structuur, naar het te lijmen materiaal, of naar oplosmiddel.

4.1 Geschiedenis

De ontdekking van twee met bitumen aan elkaar gelijmde stenen van tenminste 36.000 jaar oud bewijst (volgens Eric Boeda, Universiteit Parijs) dat het gebruik van lijm waarschijnlijk zo oud als de mensheid is.
 
De volgende mijlpalen zijn bekend:
  • 4000 B.C. Plantaardige lijm in vazen. Standbeelden met gelijmde ivoren ogen .
  • 2.000 B.C. De eerste dierlijke lijm-toepassingen.
  • 1500-1000 B.C. Voorwerpen, schilderingen en stucwerk met lijm, graftombe Tutankhamun.
  • 0 – 1500  Gelijmd inlegwerk (Grieken/Romeinen), fineer en bij waterdichte schepen.
  • 1000  Met lijm gelamineerde handbogen in het leger van Genghis Khan.
  • 1644-1737  Lamineren van violen door Antonio Stradivari.
 

  • 1700  De eerste dierenlijm in Nederland fabrieksmatig vervaardigd.
  • 1750  Eerste patent in Engeland op een vislijm.
  • 1900+ Lijm industrieel geproduceerd op verschilde plaatsen in de wereld .
  • 1910+ Bakeliet en cellulosenitraat (celluloid) als vervanger voor ivoor.
  • 1920+ Synthetisch vervaardigde lijmen.
  • 1951  Cyanoacrylaat (10 secondenlijm) ontdekt door Fred Joyner.
Een van de bekendste lijmen is nog steeds Bisonkit, de geschiedenis van dit product kun je hier vinden.

 

4.2 Polymeren

Het principe van veel lijmsoorten is dat een vloeibare substantie uithard (polymerisatie reactie) en een soort polymeer-structuur (een soort groot netwerk) vormt. Wil je iets over een lijmsoort kunnen voorspellen dan moet je kennis hebben van de chemie van het uitharden en de structuur van het uitgeharde materiaal.
 
Uithardingsproces van 10 secondenlijm

Het uithardingsproces van deze 10 secondenlijm (op basis van cyanoacrylaten) kan als volgt worden beschreven:
  • Een zure stabilisator voorkomt dat de moleculen gaan reageren, waardoor de lijm vloeibaar blijft (1)
  • Na aanbrengen neutraliseert de oppervlakvochtigheid de stabilisator (2)
  • Vervolgens start het polymerisatieproces (de kettingreactie) (3)
  • Er worden een groot aantal polymeerketens gevormd, die onderling verbonden zijn (een groot netwerk) (4)
Meer informatie over polymeren is natuurlijk te vinden op Wikipedia

 

4.3 Lijmproces

Het lijmproces is een echte technologie en in verschillende onderdelen op te splitsen
  • Het reinigen van de te lijmen oppervlakken
  • Het bewerken van de ondergrond (oppervlakte behandeling)
  • Het aanbrengen van de lijm
  • De verschillende soorten lijm
  • Het faalmechanisme
  • De voor en nadelen van lijm

Reinigingstechnieken
Het doel van de reinigingstechnieken is om “vreemde”stoffen (vuil of roest) van het substraat (ondergrond) te verwijderen. Deze vreemde stoffen zorgen voor een slechtere hechting. Voorbeelden: water, zeep, schuren.
 
Chemische reiniging (pas op uw gezondheid)
  • Oplosmiddelen: Oplosmiddelen kunnen bestaan uit koolwaterstoffen, alcoholen, esters of ketonen. Voorbeelden: M.E.K., thinner, terpentine, xyleen, aceton, wasbenzine, chlorotheen.
  • Tensiden: oppervlakteactieve stoffen om vet of olie te verwijderen. De vuildeeltjes weken zich los waarna ze gemakkelijk met water kunnen worden weggespoeld.
  • Alkaliën: alkaliën zijn logen die een chemische reactie aangaan met (plantaardige) vetten. Uit de reactie ontstaat zeep (organisch zout).
  • Zuren: een zuur reageert met een mineraal (oxide of kalk).

Geschikt maken van de ondergrond
Niet elke schone ondergrond is geschikt om lijm op aan te brengen. Metalen (staal en aluminium) moeten eerst tegen corrosie (oxidatie) beschermd worden. De ondergrond kan geschikt gemaakt worden voor het lijmen door de ondergrond voor te behandelen met;
  • Primer : primers zijn vaak verdunde lijmen die goed in de poriën van het materiaal kunnen dringen om voor een goede hechting te zorgen. V
  • Plasma: Dit plasma verbreekt polymeren om een betere hechting met de lijm mogelijk te maken.
  • Mechanisch verruwen: het hechtoppervlak wordt vergroot waardoor de lijm zich beter mechanisch kan verankeren.
  • Bevlammen: door met een vlam over het oppervlak te gaan wordt de oppervlakte beschadigd.
  • Galvaniseren: bij het galvaniseren wordt het substraat bedekt met een dun laagje metaal. Dit laagje voorkomt het oxideren (roesten) van het metaal.
  • Lakken: het lakken van het substraat wordt veel toegepast om te voorkomen dat de substraten tussentijds gaan oxideren.

Lijmaanbrengtechnieken
Lijm kun je op verschillende manieren aanbrengen
  • kwast
  • lijmstift (Pritt)
  • tube
  • kitspuit
  • lijmdoseerinstallatie

Lijmreacties
De lijmreacties (uitharding van de lijm), zijn afhankelijk van de soort lijm  en zijn onder te verdelen in;
Fysisch
Bij dit type lijmen is er geen chemische reactie. Het uitharden kan op verschillende manieren:
  • Verlies van oplosmiddel: men laat het oplosmiddel verdampen en vervolgens worden de oppervlakken tegen elkaar gedrukt. Bandenplaklijm, houtlijm en papierlijm.
  • Uitharding door afkoelen: de lijmmassa is een hete vloeistof. Door afkoeling ontstaat er een hechting. Thermoplasten zoals EVA, PA en Polyerester.
  • Kleeflijmen: bij dit type lijmen is de lijmmassa rubberachtig en is de kleefkracht blijvend.
  • Smeltlijmen: bij dit type lijmen smelten de componenten samen.

Chemisch
Lijm bestaat uit meerdere componenten die een chemische reactie veroorzaken (polymerisatie).  
  • Tweecomponentenlijmen: de componenten reageren met elkaar: epoxy-, fenolische-, acrylaat-, cyanoacrylaat- en polyurethaanlijmen.
  • Reactie door vocht: de tweede component is vocht uit de lucht: urethanen-, siliconen- en cementlijm.
  • Anaerobische reactie: door uitsluiting van zuurstof reageert de lijm.
  • UV of elektronenstraling uithardende: de lijmreactie (polymerisatie) start door UV- of elektronenstraling.
  • No mix: elke component wordt apart op het substraat (ondergrond) aangebracht. De uitharding van de lijm start bij contact.

Faalmechanisme
De meeste oorzaken van een falende lijmverbinding zijn te wijten aan adhesivebreuken. Voor meer informatie zie lijmfaalmechanismen.

Voor en nadelen
De voordelen van een lijmverbinding zijn;
  • Een gelijkmatige spanningsverdeling in de verbinding. 
  • Geen structuurverandering: de materiaalstructuur van de te lijmen materialen wordt niet veranderd of beschadigd. 
  • Gewichtsbesparing: lichter dan schroeven of bouten.
  • Gasdicht: in tegenstelling tot een boutverbinding is een lijmverbinding gasdicht.
  • Verschillende materialen:  glas en aluminium kunnen met elkaar verbonden worden.
  • Losneembaar:  In veel gevallen kan de lijmverbinding eenvoudig ongedaan gemaakt worden.
  • Contactcorrosie vrij: geen galvanische corrosie door contact.
  • Verlijming van grote oppervlakten is vrij eenvoudig mogelijk.
  • Lijmverbindingen zijn in beperkte mate elastisch waardoor ze trillingen dempen.
De nadelen van een lijmverbinding zijn;
  • Het lijmproces is door haar vele processtappen complex.
  • Beperkt inzetbaar: chemische en fysische processen hebben een nadelige invloed op de levensduur van de lijmverbinding. 
  • Vooraf niet controleerbaar op sterkte zonder het te beschadigen. Alleen het lijmproces is te controleren.
  • Constructieve niet overal inzetbaar: doordat de lijmverbinding een beperkte kracht kan overbrengen is een relatief groot lijmoppervlak noodzakelijk. Een lijmverbinding is niet bestand tegen afpelkrachten.

 

4.4 Lijmwijzer en productbladen

Hieronder een aantal verschillende lijmfabrikanten die allemaal hun eigen lijmwijzer uitgeven (let op soms moet je nog een keer verder klikken).

 
Productbladen
Daarnaast geven alle producten ook productbladen uit waar alle gegevens van de lijm op vermeld staan. Enkele voorbeelden:

4.5 Commerciële lijmproducten

Er zijn zoveel commerciële lijmproducten te koop, voor zulke uiteenlopende toepassingen, dat de meeste fabrikanten tegenwoordig dikke handboeken hebben waarin alle gegevens staan van de verschillende lijmen. Een mooi voorbeeld daarvan is te vinden bij Loctite

 

4.6 Zelf lijm maken

Met de juiste ingrediënten is het heel eenvoudig om zelf een lijm te maken. In het overzicht dat staat in paragraaf 4.1 is te zien dat pas sinds de vorige eeuw lijmen worden gemaakt van chemicaliën die je niet zo makkelijk te krijgen zijn, tot die tijd gebruikte men allerlei natuurlijke ingrediënten.
Enkele bekende lijmsoorten die men zelf kan maken zijn:
  • Gelatinelijm
  • Beenderlijm
  • Vislijm
  • Vleeslijm

Veel gebruikte ingrediënten zijn:

4.7 Toepassingen

Lijm wordt toegepast in veel verschillende produkten, sommige voorbeelden zijn zeer bekend zoals bijvoorbeeld in de verwerking van hout (houtlijm), bij een prittstift (papierlijm) of bij plakband (alleslijm). Maar ook in een moderne auto of bus, bij een operatie in het ziekenhuis of tijdens de Dakar Rally. Voor bijna elke toepassing is er wel een lijm. Dat lijm overal om ons heen gebruikt wordt kun je goed zien in lijmverbindingen in de sport. Omdat er echter zoveel verschillende materialen te gebruiken zijn kun je niet zomaar elke lijm gebruiken, lees het volgende verhaal maar eens.
 

4.7.1 Houtindustrie

Een van de oudste lijmverbindingen is tussen twee houten voorwerpen met behulp van houtlijm. Hierbij kan het gaan om veel verschillende constructies zoals:

Elke constructie vereist een andere manier van verwerken, als voorbeeld is o.a. een powerpoint-presentatie van de firma "De Groot" toegevoegd die gespecialiseerd is in grote houten constructies. De overige links geven een goed voorbeeld van de houtverwerkende industrie en de producten die ze maken.

4.7.2 Automobiel-industrie

Een industrie tak die de laatste jaren steeds meer lijm gebruikt is de auto-industrie niet alleen bij personenauto's maar ook bij de productie van bussen en vrachtwagens. Dit komt vooral doordat er steeds meer gebruik wordt gemaakt van verschillende materialen zoals metaal, vele soorten kunststof, glas, textiel en hout.

Een ander mooi voorbeeld van de toepassing van lijm in de automobiel industrie is te vinden bij de deelname van Loctite aan de Dakar Rally.
Voorbeelden van lijmapplicaties tijdens de Dakar Rally 2005 (door Loctite)

Loctite en Teroson op weg naar Dakar 2006
Op 31 december 2005 ging de 28ste editie van de Rally Dakar van start in het mooie Lissabon. Na een eerste succesvolle deelname in januari 2005, zijn Loctite en Teroson in dat jaar opnieuw aangetreden als Official Supplier. Henkel wil de kwaliteit van haar Loctite en Teroson producten immers niet enkel claimen maar ook daadwerkelijk aantonen en waar kan dit beter dan in de Rally Dakar. Niet alleen ontving elke piloot bij aanvang een pakket met Loctite en Teroson producten voor noodreparaties, ook werd er een technisch platform gerealiseerd waar 2 experts de onfortuinlijke deelnemers gedurende de volledige race bijstonden met raad en daad. Zo hebben Loctite en Teroson ook dat jaar de kandidaten geholpen bij hun ultieme droom: na 2 helse weken moe maar voldaan het Lac Rose bereiken.

4.7.3 Vliegtuigindustrie

Materialen vormen een belangrijk onderdeel van de luchtvaart- en ruimtevaartindustrie. Tegenwoordig is, bij de bouw van vliegtuigen, aluminium het meest gebruikte materiaal. De meeste vliegtuigen worden gemaakt van aluminium platen met een dikte van ongeveer een millimeter. Helaas heeft aluminium, naast haar goede eigenschappen, ook enkele minder wenselijke eigenschappen. Daarom heeft de faculteit een nieuw materiaal ontworpen: GLARE.
 
GLARE: een nieuw vliegtuigmateriaal
GLARE ziet er hetzelfde uit als aluminium platen, maar het bestaat uit verschillende lagen. Eerst een dunne laag aluminium, dan een dunne laag van sterke glasvezels en dan weer een laag aluminium. Dit zou een soort 'metaaltriplex' genoemd kunnen worden: een sandwich van dunne, samengelijmde platen van elk ongeveer een derde millimeter dik. Enkele van de bijzondere voordelen van dit materiaal zijn dat het meer bescherming biedt in geval van brand, beter bestand is tegen schade, en minder gevoelig is voor vermoeiing. Een variant van GLARE wordt gebruikt voor het vrachtluik van de C-17, Amerika`s nieuwste transporttoestel.
Het onderzoek van de faculteit is van belang bij de bouw van het grootste passagiersvliegtuig, de A380 van Airbus. Airbus gebruikt GLARE als het primaire materiaal voor het casco, het eerste vliegtuig met een romp, die geheel van GLARE gemaakt is!
Meer informatie over Glare kun je vinden hier, hier en hier en ook op: Wikipedia-Glare
 

4.7.4 Plakband

Plakband is een artikel waarmee allerlei dingen vast kunnen worden gemaakt, permanent of tijdelijk. Het is voor ons een standaardproduct maar bedenk maar eens hoe het gemaakt moet worden en dan denken wij alleen nog maar aan de simpele rolletjes plakband maar het is een steeds meer toegepaste manier om voorwerpen aan elkaar vast te zetten en ook nog steeds in ontwikkeling.
Enkelzijdige plakband heeft aan één zijde een plakkende laag, en is bedoeld om twee (overlappende) materialen (bijvoorbeeld papier) aan elkaar te plakken. Dubbelzijdige plakband heeft aan twee zijden een plakkende laag, en is bedoeld om dingen op elkaar te plakken.
Afhankelijk van de toepassing kan de breedte van een rol plakband variëren, en ook de kleur en het materiaal van de rol kunnen verschillen.
 
Soorten plakband
    • Enkelzijdig
    • Dubbelzijdig
Toepassings gebieden:
    • Papierplakband (voor tijdelijk vastmaken)
    • Afdekplakband (voor schilderwerk)
    • Verpakkingsplakband (voor dozen)
    • Isolatieplakband (elektronica)
    • Duct tape
    • Lastape in de papierindustrie

 

4.7.5 Natuurlijke lijm

In de natuur zijn veel voorbeelden van natuurlijke lijmsystemen te vinden en enkelen daarvan hebben uitzonderlijke sterktes. Op dit moment wordt er veel onderzoek gedaan naar de precieze samenstelling van deze lijmen en gekeken waar wij ze zouden kunnen toepassen.
De beste "natuurlijke" superlijm volgens filmmakers

4.7.6 Medische en Nanotechnologie

Op dit moment vindt er veel onderzoek plaats naar de mogelijkheden van het gebruik van lijmen binnen de medische wereld. Heel bekend is natuurlijk het gebruik van UV uithardende lijm bij de tandarts, zonder het gebruik van deze snel uithardende lijm zou het plaatsen van een beugel bijna niet mogelijk zijn.

 
Andere nieuwe ontwikkelingen zijn bijvoorbeeld de pleisterspray die gebruikt wordt om kleine wonden dicht te lijmen maar ook bij grote medische ingrepen gebruikt men steeds vaker een lijm in plaats van hechtingen.
 
 
Een andere bijzondere wereld is die van de nano-technologie. Met name de combinatie van lijmtechnologie en nanotechnologie zorgt voor nieuwe ontwikkelingen. Een mooi overzichtsartikel is hier te vinden.
 

4.7.7 Glas

Een bijzonder materiaal om te lijmen is glas. Er zijn veel verschillende soorten glas en het kan op verschillende manieren gemaakt worden maar het hoofdbestanddeel is altijd gelijk. Glas heeft altijd een belangrijke rol gespeeld in de geschiedenis, een mooi overzicht hiervan is hier te vinden
DE INVLOED VAN DE CONSTRUCTIE OP DE STEVIGHEID
 
Uiteraard is niet alleen de kracht van de gebruikte verbindingstechniek bepalend voor de sterkte van het totaal. Ook de sterkte van de gebruikte materialen voor bijvoorbeeld de vleugels van een vliegtuig spelen een rol. Van zeer veel invloed is de manier waarop de krachten die werkzaam zijn op bijvoorbeeld een gebouw of een brug worden verdeeld over de diverse onderdelen (= de constructie). Stevigheid en duurzaamheid van een bouwwerk worden door al deze factoren samen bepaald!
Vandaar dit hoofdstuk met een stuk theorie over de krachtenleer (statica) en diverse voorbeelden van constructies van bruggen. Een aardig overzicht van een volkomen uit de hand gelopen hobby vind je in hoofdstuk 4.3; veel plezier met dit onderdeel van de voorbereiding op de hoofdopdracht.
 

5. Constructies

5.1 Algemeen

Het ontwerpen en bouwen van constructies is een vak apart. Over het algemeen gebeuren er geen vreemde dingen omdat de constructies volledig worden doorgerekend maar af en toe zijn de omstandigheden zo extreem dat het toch mis gaat. Het nadeel hierbij is vaak dat de mensen denken veilig te zijn in een dergelijke constructie terwijl een combinatie van omstandigheden kan leiden tot fatale situaties.
 
Een voorbeeld hiervan is het onderstaande persbericht (uit de winter van 2006) en natuurlijk het instorten van de Twin Towers tijdens de aanslag van 11 september 2001.
 
Persbericht
Zwakke lijm oorzaak van instorting ijspiste
BAD REICHENHALL - Zwakke lijm zou aan de basis liggen van de instorting van het dak van een schaatsbaan in het Duitse Bad Reichenhall eerder deze week. Dat stelt ingenieur Walthari Fuchs in een gesprek met het blad Der Spiegel. Het drama kostte het leven aan twaalf kinderen en drie volwassenen.
Volgens ingenieur Fuchs, die enkele uren na het ongeval de site bezocht, was de lijm de zwakke plek in de constructie van het dak dat bezweek onder de dikke lagen sneeuw. Het dak steunde immers op grote balken die samengesteld waren uit verschillende houtlagen die met lijm aan elkaar waren vastgehecht. Fuchs stelde vast dat bij minstens vijf van de twintig geknapte balken de houtlagen volledig waren losgeraakt.

De ingenieur deed zijn verhaal in de editie van Der Spiegel die maandag in de winkels ligt. Het definitieve onderzoek naar de oorzaak van de ramp zal allicht pas in april worden afgerond.

Zaterdag hebben honderden rouwenden in een kerk in Bad Reichenhall een oecumenische herdenkingsplechtigheid bijgewoond. De politie hield de media op een afstand. Onder meer de Beierse minister- president Edmund Stoiber woonde de sobere plechtigheid bij. ((dpa)07/01/2006)

 

5.2 Bruggen

De laatste jaren worden er steeds meer bruggen gebouwd die naast de brugfunctie ook ware kunstwerken zijn. Ondanks de vreemde kunstzinnige vormen zijn vaak de basisprincipes van de verschillende bruggen wel te ontdekken. Kijk maar eens naar de volgende ontwerpen en lees dan dit verslag over bruggen maar eens.

 

Bridge Designer 2016

Met het programma Bridge Designer 2016 kun je zelf een brug ontwerpen en testen.

Start het programma Bridge Designer op een van de laptops op het Science Plein. Voor zelf installeren: zie onderaan pagina.

Volg de instructies op het scherm.

  • Create a New Bridge Design - klik 'Next' - klik 'Next'
  • Kies bij  'Deck Elevation' voor 12 meter - klik 'Next' - klik 'Next'
  • Kies een van de optie met 'Trough' (Howe, Pratt of Warren)

 

Ook al worden alle mogelijke situaties tijdens het ontwerpen meegenomen in de berekeningen er kunnen zich altijd situaties voordoen die niet te voorzien waren. Het bekendste voorbeeld hiervan is wel de Tacoma bridge in de jaren 40 van de vorige eeuw.
Maar zelfs de Erasmusbrug in Rotterdam blijkt van hetzelfde probleem last te hebben.

Dat het bouwen van bruggen ook uitdagend kan zijn blijkt wel uit de volgende links
Bruggenwedstrijd (link stuk)
Greenwich (link stuk)
 

Bridge Designer downloaden

Download de software voor het ontwerpen van een brug:  Bridge Designer

Kies het besturingssysteem (zoals Windows, MacOS) uit de lijst en installeer de software. De screenshots hieronder kunnen afwijken van de nieuwste versie.

5.3 Hobby

IJsstokjesboot

Veel mensen maken voor hun werk en/of hobby gebruik van allerlei constructies. Zo gebruikt een architect al zijn kennis voor het ontwerpen van een nieuw huis of pand en moet de aannemer het vervolgens proberen te bouwen. Ook veel amateurs bijvoorbeeld modelbouwers maken gebruik van constructies om hun schaal modellen te verwezenlijken. Vaak doen zij dit door gebruik te maken van hout en lijm => twee ideale materialen om mee te werken. Dat het soms een beetje uit de hand kan lopen is mooi te zien bij dit voorbeeld.

 

5.4 Theorie

Er is veel theorie te vinden over krachten die een rol spelen in constructies hieronder een kleine opsomming die van belang is voor de te bouwen bruggen.
 
Kracht, zwaartekracht  F in Newton (N)
Fz = 9,8 x massa (in kilogram)
 
Werklijn      de lijn waarlangs een kracht werkt:   
 
Moment       M in Newtonmeter (N m)
Het moment van een kracht is het draai-effect van die kracht: hoe groter de arm van een kracht, hoe groter het draai-effect.
De arm van een kracht is de loodrechte afstand tussen het draaipunt en de werklijn van die kracht. In de tekening kun je zien hoe je de arm kunt meten.

https://www.wetenschapsschool.nl/chapter/kracht/moment_arm_loodrecht.jpg

Het moment van een kracht bereken je met:
  • M = F x r      (moment = kracht maal arm)
Bij evenwicht geldt: moment linksom = moment rechtsom (en de somkracht is nul).
 
Spanning   σ in Newton per vierkante meter (N/m2)   
Sterkte, Spanning en VeiligheidsfactorAls je een elastiekje uitrekt ontstaat overal in het materiaal een spanning (alle moleculen worden uitgerekt). De kracht wordt dan verspreid over het oppervlak van de dwarsdoorsnede.
 
De spanning in het elastiek is de kracht per vierkante meter van de dwarsdoorsnede.
  • spanning = kracht per vierkante meter
De formule is:  
  • σ = F/A
Voor de eenheden geldt:
  • pascal = newton per vierkante meter
 
Verschillende soorten spanning
Men onderscheidt o.a. druk-, trek-, buig-, schuif- en torsiespanning.
Schema van vijf vormen van mechanische spanning
  • Bij trekspanning en duwspanning staat de kracht loodrecht op het oppervlak
  • Bij buigspanning wordt het materiaal door dwarskracht kromgebogen.
  • Bij schuifspanning is de kracht evenwijdig aan het (gelijmde) oppervlak.
  • Bij torsiespanning werkt er draaikrachten dwars op het materiaal.
 
Buigspanning en torsiespanning
Bij buig- en torsiekrachten is er sprake van een moment. Dat betekent ook dat de spanning in het materiaal verandert. De moleculen worden niet uit elkaar getrokken, maar gedraaid.
  • Buigspanning = buigmoment per vierkante meter (van dwarsoppervlak).
  • Torsiespanning = torsiemoment per vierkante meter (van dwarsoppervlak).
 

5.5 Testmethodes

Je kunt op verschillende manieren lijmverbindingen testen. Het is natuurlijk van groot belang dat je de lijmnaad test via een methode die het meest lijkt op de manier waarop er tijdens het gebruik krachten op uitgeoefend worden.

4 verschillende manieren voor het testen van een lijmverbinding

Een belangrijk punt van aandacht is dat na uitharden in een lijmnaad spanningen aanwezig kunnen zijn. Deze spanningen zijn het meest kwetsbaar en vaak ook het begin van een scheur.

Overzicht van stress in een lijmnaad.

 

6. Gezondheid en Milieu

Aan het gebruik van lijm zitten natuurlijk veel voordelen maar ook wel nadelen. In dit hoofdstuk gaan we verder in op "Gezondheid" en "Milieu" in de meest ruime zin van het woord. Dat lijmen een heel bijzondere plek innemen in ons dagelijks leven is te zien in een aantal van de volgende links.

 

6.1 Gezondheid

Er zijn steeds meer toepassingen van lijm in de medische wereld. Denk maar eens aan pleisterspray (dat natuurlijk niets anders is dan een dun laagje lijm dat je op de wond spuit).

Of de lijm die een tandarts gebruikt om je beugel vast te zetten, om een afgebroken tand weer opnieuw op te bouwen of om een etsbrug te plaatsen.

Hieronder staan nog meer voorbeelden.
Hechten en Knopen (van: artsinspe.artsennet.nl/tijdschriftartikel/Hechten-is-als-veters-strikken-2.htm)

Dat het niet altijd OK is of dat er ook gezondheidsrisico's aan het gebruik van lijmen zitten kun je hier vinden.
Maar gelukkig zijn er ook nog lijmsoorten die goedgekeurd en veilig zijn

6.2 Milieu

Dat lijm en milieu niet altijd een goede combinatie is kun je lezen in de volgende lezen in de volgende verhalen. Sommige voorbeelden lijken absurd maar als je de wetgeving echt toepast en het milieu serieus neemt moet je echt dit soort regels opstellen.

Bouwafval beperken (Leefmilieu Brussel)
Duurzaam klussen (Milieucentraal - duurzaam klussen)
Klein Chemisch Afval (zoekterm lijm)
??? (aanrader)
GGD (spaanplaatgas)
School en Kantoormateriaal (milieukoopwijzer kantoorartikelen Pianoo)

  • Het arrangement NLT 4H - Lijmen en hechten - St. Bonifatiuscollege is gemaakt met Wikiwijs van Kennisnet. Wikiwijs is hét onderwijsplatform waar je leermiddelen zoekt, maakt en deelt.

    Auteur
    Kees Hooyman
    Laatst gewijzigd
    09-11-2025 13:04:02
    Licentie

    Dit lesmateriaal is gepubliceerd onder de Creative Commons Naamsvermelding 4.0 Internationale licentie. Dit houdt in dat je onder de voorwaarde van naamsvermelding vrij bent om:

    • het werk te delen - te kopiëren, te verspreiden en door te geven via elk medium of bestandsformaat
    • het werk te bewerken - te remixen, te veranderen en afgeleide werken te maken
    • voor alle doeleinden, inclusief commerciële doeleinden.

    Meer informatie over de CC Naamsvermelding 4.0 Internationale licentie.

    Aanvullende informatie over dit lesmateriaal

    Van dit lesmateriaal is de volgende aanvullende informatie beschikbaar:

    Toelichting
    Website bij de havo-module Lijmen en Hechting voor NLT
    Eindgebruiker
    leerling/student
    Moeilijkheidsgraad
    gemiddeld
    Trefwoorden
    havo, lijmen, module, nlt

    Gebruikte Wikiwijs Arrangementen

    Woudt, Hilbert. (2021).

    Lijmen en hechting - Comenius Mariënburg

    https://maken.wikiwijs.nl/151531/Lijmen_en_hechting___Comenius_Mari_nburg

  • Downloaden

    Het volledige arrangement is in de onderstaande formaten te downloaden.

    Metadata

    LTI

    Leeromgevingen die gebruik maken van LTI kunnen Wikiwijs arrangementen en toetsen afspelen en resultaten terugkoppelen. Hiervoor moet de leeromgeving wel bij Wikiwijs aangemeld zijn. Wil je gebruik maken van de LTI koppeling? Meld je aan via info@wikiwijs.nl met het verzoek om een LTI koppeling aan te gaan.

    Maak je al gebruik van LTI? Gebruik dan de onderstaande Launch URL’s.

    Arrangement

    IMSCC package

    Wil je de Launch URL’s niet los kopiëren, maar in één keer downloaden? Download dan de IMSCC package.

    Voor developers

    Wikiwijs lesmateriaal kan worden gebruikt in een externe leeromgeving. Er kunnen koppelingen worden gemaakt en het lesmateriaal kan op verschillende manieren worden geëxporteerd. Meer informatie hierover kun je vinden op onze Developers Wiki.

  • Wikiwijs is een dienst van