Lättviktslim för industrin – optimala lösningar för lätta konstruktioner

Vad är lättviktslim och hur minskar du densiteten?

Lätt vikt har länge varit en viktig drivkraft för design inom alla transportsektorer, från bilar till flygplan, och det har blivit allt viktigare på grund av stigande bränslepriser, utsläppsmål och skatter i kombination med den ökande komplexiteten i fordonsdesign och specifikationer. För elektrifiering är det kritiskt att minimera vikten för att maximera uthållighet och distans. Batterier är förhållandevis tunga, och strukturen runtikring behöver hålla för dessa. Värmeledande material och lim, vars behov också ökar mer och mer i takt med att komponenter blir mindre och skapar mer värme på mindre yta, är fyllda med tunga partiklar. Som en del i lättviktsdesign kommer också materialval in på alla nivåer.

Limning är en sammanfogningsmetod som redan är låg vikt i jämförelse med till exempel skruvar, nitning, svetsning och liknande av den enkla anledningen att limmet (som består av plast) ofta väger mindre än metall samt dessutom behövs mindre mängd av. Lim har också en förmåga att sammanfoga en mängd olika material, inklusive de lättviktsmaterial, så som kompositer, som blir mer och mer vanliga att använda inom industrin i stället för metall.

Går det att göra lim ännu mer lättvikt?

Det går och görs genom att på olika sätt sänka limmets densitet (vikt per volym).
Det finns många typer av lättviktslim och när du letar efter ett är det viktigt att förstå dess egenskaper för att välja rätt. Exempel på mekaniska egenskaper som kan påverkas av att densiteten sänks är:

• Kohesiv styrka
• Flexibilitet
• Stötdämpningsförmåga
• Temperaturbeständighet

Även kemiska egenskaper är viktiga att ta hänsyn till:

• Kinetik: Härdningstemperatur och tid.
• Plasticitet: hur limmet beter sig under tryck. Att välja ett lim som kan motstå den deformering som applikationen kräver. 

Applikations- och processspecifikt bör du även utvärdera:

• Substratens värmeutvidgning: Olika värmeutvidgningshastigheter kan vid montering skapa förstörande mekaniska laster.
• Appliceringsmetod och reologi.
• Härdtid ska passa processen.

Så hur gör man ett lim till ett lättviktslim?

Det finns två huvudsakliga sätt att skapa ett lättviktslim (jämfört med andra lim).
Alternativ 1:

Det finns viss möjlighet att jobba med limmets grundkemi på så sätt att det får en lägre densitet.

Alternativ 2: Skummande lim. 

I skummande lim sker en kemisk reaktion med limmets bas och härdare som skapar en gas som bildar bubblor i limmet struktur. Detta ger i slutändan en semi-porös struktur som kan få väldigt låg densitet. En fördel med denna metod är att limmets reologi inte förändras.
Nackdelen är att processen är känslig för temperaturskiftningar, form på gjutningen eller fogen och inte är 100 % kontrollerbar. Limmets kohesiva styrka minskar också jämfört med en icke-porös limfog.

Alternativ 3: Lim med fyllmedel i form av sfärer med luft i.

Det andra sättet att ge ett lim lägre densitet är att addera ihåliga sfärer till limmet. Typiskt är dessa av glas och fyllda med luft. Detta ger en icke-porös struktur efter härdning.
Bra att vara medveten om är att limmet reologi påverkas kraftigt. Limmets kohesiva styrka kan också minska något men generellt inte lika mycket som med skummande lim. Resultatet blir 100 % kontrollerbart: man vet precis hur stora kulorna är, hur många som tillsätts och så länge limmet inte skiktat sig och är ordentligt blandat så blir distributionen av sfärerna också jämn. 

Exempel på lättviktlimmer

Merbenit E20: MS-polymer med densitet på 0,7 g/cm3.
Nusil SCV-2586: Silikon för rymd- och elektronikapplikationer 0,74 g/cm3.
Nusil CV-2568: silikon för rymd- och elektronikapplikationer. 0,64 g/cm3.
Permabond 2-komponents lättviktsepoxi JP400301.
Betatech 270D: TIM (värmeledande) med mycket hög ledningsförmåga och förhållandevis låg densitet.