Adhesion
Bij de prestaties van lijmverbindingen zijn de fysische en chemische eigenschappen van de lijm de belangrijkste factoren. Ook belangrijk bij het bepalen of de lijmverbinding adequaat zal presteren zijn de soorten adherend (d.w.z. de componenten die worden verbonden-bijvoorbeeld, metaallegering, plastiek, samengesteld materiaal) en de aard van de oppervlaktevoorbehandeling of de primer. Deze drie factoren – lijm, lijm en oppervlak – hebben een invloed op de levensduur van de gelijmde constructie. Het mechanische gedrag van de gelijmde structuur wordt op zijn beurt beïnvloed door de details van het ontwerp van de verbinding en door de manier waarop de toegepaste belastingen van de ene lijm op de andere worden overgebracht.
Impliciet voor de vorming van een acceptabele lijmverbinding is het vermogen van de lijm om nat te worden en zich te verspreiden over de te verbinden adherends. Het tot stand brengen van een dergelijk interfaciaal moleculair contact is een noodzakelijke eerste stap bij de vorming van sterke en stabiele lijmverbindingen. Zodra bevochtiging is bereikt, worden via een aantal mechanismen intrinsieke adhesiekkrachten over het grensvlak opgewekt. De precieze aard van deze mechanismen is het voorwerp geweest van een fysische en chemische studie sinds tenminste de jaren zestig, met als resultaat dat er een aantal theorieën over adhesie bestaan. Het belangrijkste mechanisme van adhesie wordt verklaard door de adsorptietheorie, die stelt dat stoffen voornamelijk kleven door intiem intermoleculair contact. Bij lijmverbindingen wordt dit contact bereikt door intermoleculaire of valentie krachten uitgeoefend door moleculen in de oppervlaktelagen van de lijm en de adherend.
Naast adsorptie zijn vier andere mechanismen van adhesie voorgesteld. Het eerste, mechanische vergrendeling, treedt op wanneer de lijm in poriën in het oppervlak van de adherend of rond projecties op het oppervlak vloeit. Het tweede, interdiffusie, ontstaat wanneer vloeibare lijm oplost en in de adherendmaterialen diffundeert. Bij het derde mechanisme, adsorptie en oppervlaktereactie, vindt hechting plaats wanneer de lijmmoleculen op een vast oppervlak adsorberen en daar chemisch mee reageren. Vanwege de chemische reactie verschilt dit proces in zekere mate van de hierboven beschreven eenvoudige adsorptie, hoewel sommige onderzoekers de chemische reactie als onderdeel van een totaal adsorptieproces beschouwen en niet als een afzonderlijk adhesiemechanisme. Tenslotte suggereert de elektronische, of elektrostatische, aantrekkingstheorie dat elektrostatische krachten zich ontwikkelen op een grensvlak tussen materialen met verschillende elektronische bandstructuren. In het algemeen spelen meer dan één van deze mechanismen een rol bij het bereiken van het gewenste niveau van adhesie voor verschillende soorten lijm en adherend.
Bij de vorming van een adhesieve verbinding, ontstaat een overgangszone in het grensvlak tussen adherend en adherend. In deze zone, de interfase genoemd, kunnen de chemische en fysische eigenschappen van de lijm aanzienlijk verschillen van die in de contactloze gedeelten. Algemeen wordt aangenomen dat de samenstelling van de interfase bepalend is voor de duurzaamheid en sterkte van een lijmverbinding en in de eerste plaats verantwoordelijk is voor de spanningsoverdracht van de ene adherende op de andere. Het interfasegebied is dikwijls de plaats van aantasting door de omgeving, die tot het falen van de verbinding leidt.
De sterkte van lijmverbindingen wordt gewoonlijk bepaald door destructieve proeven, die de spanningen meten die op het breukpunt of de breuklijn van het proefstuk worden uitgeoefend. Er worden verschillende testmethoden gebruikt, waaronder afpel-, trek-, afschuif-, breuk- en vermoeiingstests. Deze proeven worden uitgevoerd over een breed temperatuurbereik en onder verschillende omgevingsomstandigheden. Een alternatieve methode voor het karakteriseren van een lijmverbinding is het bepalen van de energie die wordt verbruikt bij het uiteenrafelen van een oppervlakte-eenheid van de interfase. De conclusies die uit dergelijke energieberekeningen worden getrokken, zijn in principe volledig gelijkwaardig aan die welke uit spanningsanalyse worden getrokken.