Bouwoplossingen voor morgen

Geselecteerde merken voor duurzame bouwprojecten

Op de hoogte  

06/09/2018

Expertiseblog: Hoe zit dat nu met de kleefkracht van tapes, lijmen,…? - Arnout Ulenaers


Wat is de wetenschappelijke achtergrond? Wat lijkt goed vs. wat ís goed?

In dit artikel vind je antwoord op de volgende vragen:

  • Zijn niet alle tapes hetzelfde?
  • Het begint bij de productie...
  • Waarom kleven lijmen/kleefstoffen eigenlijk?
  • De opbouw van hechtKRACHT
  • Wat heeft oppervlaktespanning ermee te maken?
  • In de praktijk: ondergronden / vochtbestendigheid / toekomstige normen
  • Wat leert de 'kleeftest op de vinger' ons, en vooral... wat leert het ons niet?

Bij het afdichten van de gebouwschil gebruikt men vaak bij tal van toepassingen kleefbanden als hechtings- en verbindingsmiddel. Dit gaat al snel over enkele honderden meters tape voor één gebouw! Op die manier zijn kleefbanden in de bouwsector net zo ingeburgerd als nagels bij hout. Daarbij moet een kleefband verschillende decennia zijn rol vervullen om te garanderen dat het gebouw in kwestie blijft voldoen aan de normen die de energieadviseur en de bouwheer verwachten. In dit artikel vindt u een overzicht van de kleeftechnologie en de belangrijkste eigenschappen van de kleefbanden die vaak in de bouwsector worden gebruikt.

   

    Bij het afdichten van een gebouw worden ettelijke meters kleefband gebruikt. Op de foto ziet u een schrijnwerker die de hoeken van een raam in een brandweerkazerne afdicht.

Zijn niet alle tapes/kleefbanden hetzelfde?

Kleefbanden kunnen er op het eerste gezicht allemaal vergelijkbaar of zelfs identiek uitzien. Als je verschillende producten vergelijkt, zal je bijvoorbeeld merken dat ze allemaal beschikken over een draagmateriaal (‘drager’), zijnde: papier, plastic folie of vlies. Het type drager is belangrijk voor de specifieke ondergrond waarop de tape aangebracht zal worden. Aan de achterkant van deze drager bevindt zich een soort lijm/kleefstof, die op zijn beurt bedekt is door een afdekstrook.

Het is de drager die bepaalt waarvoor je de kleefband/tape kan gebruiken. Zo moet bijvoorbeeld een kleefband die zowel voor binnen als buiten geschikt is, ook uit uv-bestendig draagmateriaal bestaan. Een afdichtingstape voor ramen moet dan weer een vlieslaag hebben die kan worden bepleisterd. Dit verschil in type drager kan je gemakkelijk herkennen.

Echter het verschil in lijm/kleefstof is zeer moeilijk herkenbaar. Daarbij biedt een veiligheidsinformatieblad vaak weinig raad. Hierin staan immers alleen enkele technische en moeilijk vergelijkbare gegevens.

Noodzakelijke achtergrondkennis: Adhesie en cohesie
Uitgelegd aan de hand van honing en een steen

Adhesie en cohesie kunnen zeer goed worden gedemonstreerd door lopende honing met een steen te vergelijken. Honing beschikt over een goede ADHESIE en KLEEFT daarom uitstekend AAN OPPERVLAKKEN. Maar de INWENDIGE KRACHT (COHESIE) ervan is zo laag dat hij van het oppervlak druppelt door zijn eigen gewicht. Een steen heeft een hoge inwendige kracht (cohesie dus), maar een zeer lage adhesie.

   

    Honing heeft een hoge adhesie – het kleeft onmiddellijk aan elk oppervlak. Maar de cohesie ervan is laag, wat betekent dat honing van het oppervlak druppelt, enkel en alleen door zijn eigen gewicht. Een steen is precies het tegenovergestelde. Een steen heeft een hoge inwendige kracht (cohesie dus) en druppelt dus nergens van af, maar hij heeft geen adhesie. Daardoor kleeft hij niet op oppervlakken.

Een goede adhesie gaat doorgaans samen met een slechte cohesie en omgekeerd. Goede kleefbanden zijn dus met andere woorden het resultaat van een ideaal evenwicht tussen cohesie en adhesie, zodat ze zowel INTERN goed kleven als goed aan het oppervlak kleven. Geen sinecure.

       

    Deze illustratie toont de verschillende krachten die inwerken op een lijmverbinding. Cohesie verwijst naar de INTERNE kracht van de kleefstof. Adhesie verwijst naar de kleefkracht OP DE ONDERGROND. Doorgaans geldt hoe hoger de adhesie, hoe lager de   cohesie. Een optimaal evenwicht tussen cohesie en adhesie is essentieel voor een PERMANENTE kleefkracht.

 

Puzzelstuk 1: Productie van kleefbanden

Kleefbanden voor luchtdichte toepassingen worden gewoonlijk gemaakt volgens één van de volgende methoden.

  • De overgrote meerderheid (ca. 80-85 %) wordt gemaakt met dispersielijm. Tijdens dit proces brengt men acrylaten, die in water zijn opgelost, in vloeibare staat aan op de drager. Aan deze dispersielijm worden emulgators toegevoegd die water aantrekken en zorgen dat de dispersie homogeen blijft en dat de acrylaten effectief in het water oplossen. In een latere fase van het productieproces wordt het water dan weer verdampt in lange droogtunnels, zodat de opgeloste acrylaten samenkleven, lange moleculeketens vormen en daardoor ‘plakkerig’ worden. (Nota: Wanneer het water verdampt, blijven de emulgators in de lijmfilm zonder specifieke functie).
  • Daarnaast bestaat er een groep met kleefbanden/tapes, die worden gemaakt met lijm op basis van vaste stoffen die puur acrylaat bevatten. Deze productietechnologie is vrij nieuw en vraagt vanuit technisch oogpunt meer inspanning dan bij bovenstaande kleefbanden met acrylaatdispersies. Doorheen het proces wordt op de drager een lijm aangebracht in de vorm van een kleverige massa, waarbij de afzonderlijke acrylaatmoleculen verbonden worden door op een gecontroleerde manier energie toe te voegen. Hierdoor ontstaan de gewenste kleefeigenschappen.

Puzzelstuk 2: Waarom kleven lijmen/kleefstoffen? Kijk naar luiaards, eekhoorns en gekko’s

Laten we eens stilstaan bij hoe en waarom kleefband dingen samenhoudt. Daarbij zorgen verschillende mechanismen voor de verbinding met de ondergrond.

Een plaat of een ruit lijkt op het eerste gezicht glad, maar wanneer je ze onder een vergrootglas legt, ziet hun oppervlak er helemaal anders uit. Zelfs een plaat of een ruit hebben putjes, heuvels, pieken en dalen op hun oppervlak. Wanneer je er lijm op aanbrengt, dan vloeit deze rond deze structuren en hecht ze zich aan het oppervlak zoals een eekhoorn met zijn klauwen aan een boom of een luiaard rond een tak.

Als de lijm zo in direct contact komt met het oppervlak, ontstaan op moleculair niveau bovendien aantrekkingskrachten tussen de lijm en het oppervlak zelf: de zogenaamde vanderwaalskrachten. Hoe dichter de lijm bij het volledige oppervlak komt, hoe sterker deze krachten worden en hoe groter de kracht van adhesie op de ondergrond. Een vergelijkbaar principe zie je terug bij een spelende gekko, die ondersteboven over gladde oppervlakken zoals ruiten kan lopen dankzij de vele fijne haartjes (setae) op zijn poten. Deze haartjes vergrote het contactoppervlak en veroorzaken zo een buitengewone hechtkracht.

De opbouw van hechtKRACHT: neem je tijd.

Het kan even duren vooraleer een lijm/kleefstof volledig in een ondergrond is gevloeid en dus een sterke hechting vormt. Gewoonlijk duurt het enkele uren tot de hechtingskracht 100 % is. De reden waarom alle fabrikanten aanraden om hun kleefband goed aan te drukken, is dan ook te vinden in de mechanismen die we hierboven uitlegden: je moet de lijm/kleefstof zo dicht mogelijk bij het oppervlak krijgen zodat deze zich er goed rond kan vormen.

   
    Op deze foto’s zie je hoe de kleefkracht mettertijd groter wordt. Er werd hier een kleefband gebruikt die geschikt is voor het luchtdicht en winddicht maken van naden. De initiële adhesie na 20 minuten ziet u op de linkerfoto; de aanzienlijk sterkere lijmverbinding na 24 uur op het beeld rechts.

Puzzelstuk 3: De invloed van oppervlaktespanning van het oppervlak. Een druppel water brengt helderheid

Er bestaat een hardnekkige mythe dat een lijm/kleefstof zich aan elk oppervlak moet kunnen hechten. En als ze niet kleeft zoals gewenst, is het altijd de schuld van de lijm/kleefstof en nooit van het oppervlak! Niets is minder waar. Niemand haalt het in zijn hoofd om twee stukjes brandhout te nemen, er houtlijm op aan te brengen, ze kort samen te drukken en weer onmiddellijk los te trekken en dan te zeggen dat het de schuld van de lijm is dat ze niet kleven.

De kwaliteit van een hechting hangt altijd af van het bindmiddel, de ondergrond en de methode die je gebruikt om de verbinding te maken.

Dit wordt al bewezen door de afdekstroken op de achterkant van een kleefband. Het feit dat deze zo gemakkelijk verwijderd kunnen worden bewijst dat niet alle films/folies/membranen geschikt zijn voor adhesie. Dit terwijl er andere films/folies/membranen zijn die zich zelfs niet laten lostrekken van de lijm/kleefstof.

De oppervlaktespanning van de film/folie/membraan is hiervoor verantwoordelijk. Deze oppervlaktespanning definieert in welke mate een lijm/kleefstof zich kán hechten op een film/folie/membraan. Met andere woorden: Hoe dicht kán de lijm/kleefstof bij het oppervlak van de film/folie/membraan komen om zich eraan te hechten. De oppervlaktespanning van een film/folie/membraan is uiteraard niet met het blote oog zichtbaar en deze waarde wordt trouwens maar door een beperkt aantal fabrikanten vermeld in de informatiebladen.

   
    Oppervlaktespanning van films: bij een lage oppervlakte-energie zijn er weinig verschillende hechtingspunten en dus een lage oppervlaktespanning. De waterdruppel verandert niet van vorm. Hoe meer hechtingspunten er zijn, hoe meer energie het oppervlak heeft en hoe meer de waterdruppel uit zijn ronde vorm zal worden getrokken. Bij een hoge oppervlakte-energie verspreidt de vloeistof zich over het materiaal.

Hoe schat je de oppervlaktespanning in op een werf?  De waterdruppeltest

Eén manier is met de waterdruppeltest: plaats een druppel water op het oppervlak van de film/folie/membraan en kijk dan hoe goed de druppel water het oppervlak spontaan natmaakt. Hoe groter de oppervlaktespanning (oppervlakte-energie) van de film/folie/membraan, hoe groter de kans dat de druppel verandert van vorm. Dit wijst op een sterkere en betrouwbaardere hechting met een luchtdichte kleefband. Natuurlijk levert deze test geen nauwkeurige informatie op, maar in de praktijk is hij al zeer nuttig gebleken.

   

    Siliconenpapier: oppervlaktespanning: < 30 N/mm. Oppervlak wordt bijna niet vochtig. Daarom zeer moeilijke hechting.

   

    Weinig vochtig en laag kleefvermogen voor dit luchtdichte PE-membraan – ca. 35 N/mm

   

     Luchtdicht membraan met twee lagen: zeer vochtig en goed kleefvermogen, aangezien de oppervlaktespanning hoger is dan 45 N/mm.

Kleefbanden, kleefkracht en oppervlakken in de PRAKTIJK

Ga voor een kleefband zonder toegevoegde harsen

Films/folies/membranen met een oppervlaktespanning van > 40 N/mm worden aangeraden voor permanente luchtdichte lijmverbindingen. Echter, in de praktijk vinden we in de bouwsector doorgaans folies met een oppervlaktespanning die aanzienlijk onder deze waarde ligt.

Om kleefbanden te produceren die toch nog kleven op deze laatste oppervlakken, zijn fabrikanten genoodzaakt om hun lijmen te optimaliseren.

  • Bij kleefbanden op basis van  acrylaatdispersie moeten de fabrikanten grote hoeveelheden hars toevoegen. Deze harsen hechten zich stevig aan oppervlakken met een lage oppervlaktespanning.
    Maar het probleem van hars is dat het kan oxideren met zuurstof, broos wordt naarmate de tijd verstrijkt en dus zijn hechtsterkte verliest.
  • Om dit te voorkomen, raden we aan om uitsluitend plakband te gebruiken dat PURE acrylaten bevat. Deze acrylaattapes zijn niet alleen geschikt voor het verbinden van membraanoverlappingen, maar ook voor naden van aangrenzende bouwonderdelen uit hout, steen, houtvezelplaat, pleister en beton, op voorwaarde dat het oppervlak glad, stofvrij en bestand is tegen afslijting.

Gebruik primer indien nodig, maar kies wel de juiste

Als het oppervlak niet voldoet aan de bovenstaande voorwaarden, kan je het voorbehandelen met een primer. Pas op: niet alle primers/grondlagen zijn hetzelfde.

  • Een grondlaag dringt diep in het oppervlak en versterkt het.
  • Een primer voor acrylaattape wordt in vloeibare vorm aangebracht en is bedoeld om niet enkel in de ondergrond te dringen, maar ook een film te vormen op het oppervlak, zodat vuil, stof,… verdwijnen. Deze primers hebben hun nut al vaak bewezen.

Het is met andere woorden ook essentieel dat de primer geschikt is voor kleefband. Houd hierbij dus altijd rekening met het volledige systeem.

Waarom zijn pure acrylaattapes beter bestand tegen vocht

Niemand wil vocht op een bouwplaats, maar helaas komt dit in de realiteit toch vaak voor!
Om in de praktijk gebruikt te kunnen worden, moeten kleefbanden dus ook bestand zijn tegen vocht nadat ze zijn aangebracht.

  • De eerste beschermlaag tegen vocht is de drager van de kleefband. Een drager uit folie/film is duidelijk beter bestand tegen water dan een papieren drager.
  • Maar vocht komt niet altijd van buitenaf. Het komt ook vaak uit de ondergrond. In dat geval verdwijnt het voordeel van de externe bescherming door de drager uit film/folie. Integendeel, het vocht kan ook niet door de film ontsnappen en stapelt zich dan op tussen de lijm en de drager uit film/folie.

Het is dus niet zozeer de drager die tegen vocht/water moet kunnen, maar vooral de lijm/kleefstof van de kleefband.

  • Zoals we eerder schreven, zitten er emulgators in de lijmfilm van lijmen met acrylaatdispersie. Een eigenschap van emulgators is dat ze water opslaan en dat ook jaren later nog kunnen. Als een kleefstof met acrylaatdispersie weer in contact komt met water, emulgeert de kleefstof opnieuw en verliest hij aan kracht.
  • Pure acrylaten zijn 100 % waterbestendig, aangezien ze niet reageren met water. Ze behouden dus hun kleefkracht.

   

    Kleefband na 24 uur in water. Boven: een gewone kleefband met acrylaatdispersie (m.a.w. geëmulgeerd met water): de kleefband heeft zijn kracht verloren. De kleefband laat los wanneer er aan getrokken wordt. Onder: een kleefband met puur acrylaat op een stevige basis: de kleefband is volledig waterbestendig. Niet de kleefband maar het oppervlak laat los wanneer er aan de kleefband getrokken wordt.

Een eeuwige verbintenis – Duurzaamheid: ervaring en laboratoriumtesten

Er wordt vaak verwezen naar de positieve ervaring van de voorbije 20 jaar als het over de duurzaamheid van kleefbanden gaat. Maar wanneer we vandaag een huis ontwerpen en bouwen, verwachten de klanten dat de structuren en gebruikte materialen ten minste 50 jaar meegaan. Daarom is het belangrijker dan ooit dat u bij de keuze voor een plakband rekening houdt met de bewezen duurzaamheid in combinatie met verouderingstesten die de levensduur van de kleefstoffen bevestigen.

   

    Cohesie-adhesietest met 47 tapes: 40 tapes faalden binnen twee jaar in een langdurige test met een lage belasting.


Invoering van consistente regels: een nieuwe norm voor kleefstoffen om te kunnen vergelijken

In de aangekondigde norm DIN 4108-11 zullen de laboratoriumtesten vermeld staan die alle tapes voortaan moeten doorstaan. Dit zal voor consistente kwaliteitsnormen zorgen en gebruikers in staat stellen om producten te vergelijken.

Momenteel zijn er geen standaarden of minimale vereisten waaraan plakband moet voldoen. Het ontwerp van DIN 4108 Part 11, dat binnenkort wordt gepubliceerd, zal deze leegte opvullen en uniforme en vergelijkbare minimale vereisten voor plakband bepalen. Deze norm omvat verschillende treksterktetesten op gestandaardiseerde ondergronden zoals hout en membranen, net als de mogelijkheid dat systemen (membranen en plakband) worden getest door de fabrikanten.

Veel van de hierboven beschreven eisen die aan kleefbanden worden gesteld, worden genoemd in deze norm. Enkele voorbeelden:

  • De tapes worden op een bepaalde manier bevestigd voordat een trektest plaatsvindt.
  • De test wordt bovendien uitgevoerd met een trage snelheid om de langdurige, lage trekbelastingen te simuleren die zich bij echte toepassingen voordoen.
  • Veroudering maakt ook deel uit van deze norm.

We kunnen echter nog niet exact zeggen of en wanneer de norm er komt en of hij deel zal gaan uitmaken van de bouwwetgeving. De norm zal hoe dan ook een goede basis vormen voor de vergelijking van verschillende soorten tape en de plaatsers en projectplanners helpen om weloverwogen beslissingen te nemen.

Samenvatting: permanente lijmverbindingen zijn alleen mogelijk met goede systemen en de juiste aanpak

Tot slot: laat je niet misleiden door overgesimplificeerde demonstraties.

Laat je niet misleiden: Zachte lijmen/kleefstoffen op basis van acrylaatdispersie presteren beter bij de zogenaamde ‘vingertest’, omdat ze het oppervlak van je duim beter nat maken.

Echter in de praktijk kunnen er toch problemen ontstaan aangezien deze zachte kleefstoffen vaak lage cohesiekrachten hebben en de lijm dus niet zo goed intern verbonden is. Op een werf wordt een lijmverbinding gedurende jaren onderworpen aan lage belastingen waarbij een goede cohesiesterkte heel belangrijk is.