Waarom heeft polyurethaanafdichtmiddel een goede hechting?

Waarom lijken sommige afdichtingsmiddelen beter te hechten op oppervlakken dan andere? Of het nu gaat om het opvullen van een spleet in een houten vloer, het afdichten van een voeg in een betonnen muur of het verbinden van ondergronden bij een bouwtoepassing: polyurethaanafdichtingsmiddel is doorgaans de keuze van professionals. Polyurethaanafdichtingsmiddelen hebben de reputatie extreem duurzaam te zijn en, wat het belangrijkst is, een sterke hechting te bieden op een brede verscheidenheid aan oppervlakken. Vanuit wetenschappelijk oogpunt: wat is de verklaring voor deze sterke hechting?

Polyurethaanafdichtingsmiddelen vormen, in tegenstelling tot andere algemene afdichtingsmiddelen die slechts een oppervlakkige hechting bieden, een chemische binding op suboppervlakniveau, waardoor een veel krachtigere hechting ontstaat. In plaats van te worden beschouwd als een gewone dubbelzijdige tape-afdichting, moet u een polyurethaanafdichtingsmiddel eerder zien als een op maat gemaakte binding op moleculair niveau met behulp van een zeer sterke lijm. Dit feit over afdichtingsmiddelen en hun vermogen om bindingen te vormen hangt volledig samen met de chemische opbouw van het afdichtingsmiddel zelf, maar ook met de opbouw van de materialen waarmee het afdichtingsmiddel in contact komt. Na decennia ervaring in de productie van afdichtingsmiddelen en lijmen heeft een bedrijf als Juhuan een geavanceerd inzicht in deze concepten. Zij ontwerpen hun polyurethaanafdichtingsmiddelen zodanig dat zij optimaal profiteren van chemische hechting, wat resulteert in afdichtingsmiddelen die worden ingezet in sommige van de meest uitdagende afdichtingstoepassingen. Laten we daarom dieper ingaan op de wetenschap achter het buitengewone hechtingsvermogen van dit materiaal.

Het draait allemaal om de chemie: De kracht van urethaan

In wezen is een polyurethaanafdichtingsmiddel een polymeer, oftewel een keten van talloze herhalingen van een enheid op moleculair niveau, ook wel een monomeer genoemd. Polyolen en isocyanaten ondergaan een chemische reactie waardoor een polyurethaanpolymeer ontstaat. Zodra het afdichtingsmiddel is aangebracht, reageert het met de aanwezige vochtigheid in de omgeving en met het oppervlak waarop het is aangebracht. Deze reactie wordt uitharding genoemd en leidt tot de vorming van chemische bindingen binnen de polymeerketen en tot de opbouw van een solide driedimensionale structuur.

Maar het echte geheim van zijn hechting ligt in het uithardingsproces, wanneer de polyurethaanmoleculen nog chemisch actief zijn en niet alleen bindingen met zichzelf kunnen vormen, maar ook met het oppervlak waaraan ze worden bevestigd. Polyurethaan kan echte chemische bindingen vormen met vele ondergronden, met name met poreuze materialen of materialen die bepaalde chemische functionele groepen op hun oppervlak hebben. Het is alsof de afdichting handen uitstrekt en ‘handen schudt’ met de atomen van het hout, beton of metaal. Dit is veel sterker dan uitsluitend vertrouwen op oppervlaktespanning, zoals sommige primitieve kleefstoffen doen.

Afdichten van poreuze oppervlakken.

Overweeg enkele veelgebruikte bouwmaterialen: hout, beton, metselwerk en zelfs spaanplaat. Wat hebben ze gemeen? Ze zijn allemaal poreus. Deze materialen hebben oppervlaktesporen en capillairen. Wanneer een polyurethaanafdichtingsmiddel op een bouwmateriaal wordt aangebracht, blijft het niet op het oppervlak liggen. Omdat afdichtingsmiddelen een relatief lage viscositeit hebben voordat ze uitharden, betekent dit dat het middel 'naleeft' en dus alle oneffenheden, putjes en poriën van het bouwmateriaal opvult. Het polyurethaanafdichtingsmiddel vult bijvoorbeeld een gat volledig tot aan de bodem, indien aanwezig. Vervolgens hardt het uit en vormt een verbonden, gevulde laag tot aan de bodem van het gat. Deze mechanische 'verankeringswerking' van het uithardende afdichtingsmiddel, naast het bovengenoemde, zorgt ervoor dat het zichzelf 'ankervormig' vastzet in de bodem, net als cement dat een gat opvult.

De combinatie van de vergrendelende en chemische binding van de polyurethaanafdichting biedt een uniek voordeel. Dit is de reden waarom polyurethaan in de eerste plaats werkt. De afdichting wordt, nadat deze is uitgehard, een onderdeel van het oppervlak waaraan deze is gebonden, en dit verklaart waarom deze zo effectief is bij het afdichten van funderingen en naden, het verbinden van houten constructieonderdelen en het vasthouden van onderdelen op hun plaats waar een eenvoudige oppervlaktebinding zou falen.

De onderscheidende factor achter de hechting van polyurethaan

Een andere geweldige eigenschap van polyurethaanafdichtingen voor duurzame hechting is hun flexibiliteit. Veel afdichtingsmiddelen en lijmen zijn stijf en hard nadat ze zijn uitgehard. Dit vormt een probleem, omdat materialen en constructies bewegen: ze kunnen uitzetten of krimpen afhankelijk van de luchtvochtigheid of temperatuur. Na verloop van tijd zakken materialen en verplaatsen ze zich, waardoor een afdichting door deze beweging kan loskomen van een oppervlak. Hierdoor raken afdichtingen beschadigd en gaat de hechting verloren.

Zodra een polyurethaanafdichtingsmiddel is uitgehard, blijft het elastisch en flexibel, wat betekent dat het kan uitrekken of krimpen ondanks beweging van de voeg. Stel u dit voor als een zeer rekbaar elastiek dat de opening vasthoudt. Het kan door deze beweging uitrekken en vervolgens terugkeren naar zijn oorspronkelijke vorm. Door de constante beweging als gevolg van de flexibiliteit wordt de hechting minder belast. Dit betekent dat polyurethaanafdichtingsmiddelen, in tegenstelling tot lijmen en afdichtingsmiddelen, niet in conflict komen met de materialen. Dit is de belangrijkste eigenschap van urethanen voor lijmen of afdichtingsmiddelen. De meeste afdichtingsmiddelen behouden geen uitstekende hechting onder zware buitenseizoenen, in tegenstelling tot polyurethanen, die hun hechting behouden onder elke zware weersomstandigheid.

Hechting op metalen en kunststoffen

Bijna alle kleefstoffen hebben moeite met hechten en uitharden op metalen en kunststofoppervlakken. Deze oppervlakken zijn niet-poreus en chemisch minder reactief dan andere oppervlakken, waardoor er minder hechting ontstaat. Polyurethanen daarentegen hechten wel en harden uit op deze niet-poreuze oppervlakken; in het geval van metalen vindt hechting plaats door vorming van urethaanbindingen met het metaal, waardoor een hechtingsbinding ontstaat met de metaaloxide-laag aan het metalen oppervlak. Dit is de reden waarom polys en polyurethanen zo veelvuldig worden gebruikt in de automobiel- en maritieme industrie om voegen op metalen voertuigcarrosserieën af te dichten en onderdelen op plastic- en composietboten te verbinden, respectievelijk.

Hechting aan kunststoffen, met name aan kunststoffen met lage en zeer lage oppervlakte-energie (LS/USE), is berucht moeilijk. De meeste kleefstoffen en afdichtingsmiddelen zullen eenvoudigweg

worden afgestoten door deze oppervlakken in plaats van eraan te hechten. Kunststoffen vormen echter meestal minder een hechtingsprobleem voor polysoorten en polyurethanen. In feite hechten veel polysoorten en polyurethanen aan kunststoffen met een lage oppervlakte-energie. Het probleem ligt juist in het feit dat hechting bij veel polysoorten en polyurethanen een oppervlakteverschijnsel is, en dat hechting niet optreedt als het oppervlak niet goed is voorbereid (gereinigd) en niet is voorzien van een laag (primer) die reageert met het polyurethaansysteem. Om deze reden worden polysoorten en polyurethanen gebruikt als afdichtmiddelen in zeer complexe toepassingen waarbij vele soorten materialen worden gebruikt.

Prestatie in de praktijk: van fundering tot constructie

U kunt het hechtingsvermogen in de praktijk zien. Denk aan ondergrondse funderingswanden. Deze wanden staan altijd omgeven door natte grond en hydrostatische druk. Een scheur in de funderingswand kan worden afgedicht met polyurethaanafdichtingsmiddel. Polyurethaanafdichtingsmiddel hecht krachtig aan het natte beton, past zich aan wanneer de grond verschuift en behoudt de waterdichte afsluiting. Denk nu aan een houten framegebouw. Polyurethaanafdichtingsmiddel zet uit en krimpt mee met de seizoenen en hecht aan de houtvezels van de grote houten balken, waardoor geen lucht door de afdichting kan ontsnappen.

In een testfaciliteit voor fabrikanten, zoals die welke hoogwaardige fabrikanten hebben, worden deze afdichtingsmiddelen getest op hun grenzen. Deze afdichtingsmiddelen worden getest op treksterkte, rekvermogen en peelahezie aan diverse ondergronden. Ze worden ook getest op extreme hitte, extreme kou en extreme onderdompeling in water. Deze strenge tests worden uitgevoerd zodat het afdichtingsmiddel presteert zoals professionals verwachten en betrouwbare en langdurige hechting biedt.

Samenstelling is van belang: Niet alle polyurethanen zijn gelijk

Het recept van de afdichtmassa is van cruciaal belang. De know-how van de fabrikant is fundamenteel, omdat zij de formulering kunnen aanpassen om specifieke eigenschappen te benadrukken. Een polyurethaanafdichtmassa die is bedoeld voor het verlijmen van glas kan bijvoorbeeld worden ontworpen voor transparantie en weerstand tegen UV-straling. Een afdichtmassa die is bedoeld voor gebruik op daken kan zijn ontworpen voor weerstand tegen extreme weersomstandigheden en voor het vermogen om te hechten aan oppervlakken die licht vochtig zijn. Een bedrijf met uitgebreide ervaring in het specialiseren op het gebied van de formulering van kleefstoffen en afdichtmassa’s voor een specifieke toepassing heeft een goed inzicht in de onderlinge samenhang tussen hechtkracht, flexibiliteit, uithardingsnelheid en bruikbare levensduur van de afdichtmassa.

Uiteindelijk is de uitstekende hechting van het polyurethaanafdichtingsmiddel het resultaat van een combinatie van factoren, en niet het gevolg van één enkele eigenschap. Het betreft de zeer hechtende chemische bindingen, het vermogen om in porieuze oppervlakken te doordringen en zich daar mechanisch vast te zetten, de blijvende flexibiliteit en de compatibiliteit met een verscheidenheid aan materialen. In huishoudelijke toepassingen, in de bouwsector en in veelzijdige industriële toepassingen vormt het een essentieel element dat talloze hechtings- en afdichtingsproblemen oplost, en illustreert het de kracht van slimme chemie.