Natürliche Klebstoffe sind in unserem Leben weit verbreitet. Je nach Quelle unterscheidet man zwischen tierischen, pflanzlichen und mineralischen Klebstoffen. Zu den tierischen Klebstoffen gehören Hautleim, Knochenleim, Schellack, Kaseinleim, Albuminleim und Fischblasenleim. Zu den pflanzlichen Klebstoffen gehören Stärke, Dextrin, Kolophonium, Gummi arabicum und Naturkautschuk. Zu den mineralischen Klebstoffen gehören Mineralwachs und Asphalt. Aufgrund seiner reichhaltigen Vorkommen, seines niedrigen Preises und seiner geringen Toxizität wird er häufig in der Möbel-, Buchbinder-, Verpackungs- und Handwerksindustrie verwendet.
Stärkekleber
Mit dem Einzug des Stärkeklebstoffs ins 21. Jahrhundert wird die gute Umweltverträglichkeit des Materials zu einem Hauptmerkmal des neuen Materials. Stärke ist ein ungiftiger, harmloser, kostengünstiger, biologisch abbaubarer und umweltfreundlicher natürlicher Rohstoff. Sie wird in verschiedenen Branchen eingesetzt. Insbesondere in den letzten Jahren hat sich die weltweite Technologie für die industrielle Klebstoffproduktion in Richtung Energieeinsparung, niedrige Kosten, Schadensfreiheit, hohe Viskosität und Lösungsmittelfreiheit entwickelt.
Als eine Art grünes Umweltschutzprodukt hat Stärkeklebstoff in der Klebstoffindustrie große Aufmerksamkeit und große Beachtung gefunden. Was die Anwendung und Entwicklung von Stärkeklebstoffen betrifft, sind die Aussichten für durch Maisstärke oxidierte Stärkeklebstoffe vielversprechend, und die Forschung und Anwendung sind am stärksten.
In letzter Zeit wird Stärke als Klebstoff hauptsächlich in Papier und Papierprodukten verwendet, beispielsweise zum Verschließen von Kartons und Kartonagen, zum Etikettieren, zum Verkleben von Flächen, zum Aufkleben von Umschlägen, zum Verkleben mehrschichtiger Papiertüten usw.
Nachfolgend werden einige gängige Stärkeklebstoffe vorgestellt:
Oxidierter Stärkekleber
Der Geliermittel wird aus einer Mischung modifizierter Stärke mit niedrigem Polymerisationsgrad, die Aldehyd- und Carboxylgruppen enthält, und Wasser unter Einwirkung eines Oxidationsmittels durch Erhitzen oder Gelatinieren bei Raumtemperatur hergestellt und ist ein beladener Stärkeklebstoff. Nach der Oxidation der Stärke entsteht oxidierte Stärke mit Wasserlöslichkeit, Benetzbarkeit und Haftfähigkeit.
Die Oxidationsmittelmenge ist gering, der Oxidationsgrad unzureichend, die Gesamtmenge der durch Stärke erzeugten neuen funktionellen Gruppen nimmt ab, die Viskosität des Klebstoffs nimmt zu, die Anfangsviskosität nimmt ab und die Fließfähigkeit ist schlecht. Dies hat einen großen Einfluss auf den Säuregehalt, die Transparenz und den Hydroxylgehalt des Klebstoffs.
Mit der Verlängerung der Reaktionszeit steigt der Oxidationsgrad, der Gehalt an Carboxylgruppen steigt und die Viskosität des Produkts nimmt allmählich ab, aber die Transparenz wird immer besser.
Veresterter Stärkeklebstoff
Veresterte Stärkeklebstoffe sind nicht abbaubare Stärkeklebstoffe, die Stärke durch die Veresterungsreaktion zwischen den Hydroxylgruppen von Stärkemolekülen und anderen Substanzen mit neuen funktionellen Gruppen ausstatten und so die Leistung von Stärkeklebstoffen verbessern. Durch die teilweise Vernetzung der veresterten Stärke wird die Viskosität erhöht, die Lagerstabilität verbessert, die Feuchtigkeits- und Virenbeständigkeit verbessert und die Klebeschicht hält hohen und niedrigen sowie wechselnden Belastungen stand.
Gepfropfter Stärkekleber
Beim Pfropfen von Stärke werden physikalische und chemische Methoden eingesetzt, um die Molekülkette der Stärke zur Bildung freier Radikale zu bringen. Beim Auftreffen auf Polymermonomere entsteht eine Kettenreaktion. An der Hauptkette der Stärke bildet sich eine Seitenkette aus Polymermonomeren.
Durch die Ausnutzung der Tatsache, dass sowohl Polyethylen- als auch Stärkemoleküle über Hydroxylgruppen verfügen, können zwischen Polyvinylalkohol und Stärkemolekülen Wasserstoffbrücken gebildet werden, die als „Pfropfstelle“ zwischen Polyvinylalkohol und Stärkemolekülen fungieren, sodass der erhaltene Stärkeklebstoff eine bessere Klebkraft, Fließfähigkeit und Frostschutzeigenschaften aufweist.
Da Stärkeklebstoff ein natürlicher Polymerklebstoff ist, ist er günstig, ungiftig und geschmacksneutral und belastet die Umwelt nicht. Daher wird er umfassend erforscht und angewendet. Stärkeklebstoffe werden in letzter Zeit hauptsächlich für Papier, Baumwollstoffe, Umschläge, Etiketten und Wellpappe verwendet.
Zellulosekleber
Zu den als Klebstoffe verwendeten Celluloseetherderivaten zählen hauptsächlich Methylcellulose, Ethylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Carboxymethylcellulose und andere Ethylcellulose (EC): ist ein thermoplastischer, wasserunlöslicher, nichtionischer Cellulosealkylether.
Es verfügt über eine gute chemische Stabilität, eine starke Alkalibeständigkeit, eine ausgezeichnete elektrische Isolierung und mechanische Rheologie und behält seine Festigkeit und Flexibilität bei hohen und niedrigen Temperaturen. Es ist problemlos mit Wachs, Harz, Weichmachern usw. kompatibel, wie z. B. mit Papier, Gummi, Leder und Klebstoffen für Textilien.
Methylcellulose (CMC): Ionischer Celluloseether. In der Textilindustrie wird CMC häufig als Ersatz für hochwertige Stärke als Schlichtemittel für Textilien verwendet. Mit CMC beschichtete Textilien können die Weichheit erhöhen und die Druck- und Färbeeigenschaften deutlich verbessern. In der Lebensmittelindustrie weisen verschiedene mit CMC versetzte Sahneeiscremes eine gute Formstabilität auf, lassen sich leicht einfärben und werden nicht so leicht weich. Als Klebstoff wird es zur Herstellung von Zangen, Papierschachteln, Papiertüten, Tapeten und Kunstholz verwendet.
CelluloseesterDerivate: hauptsächlich Nitrocellulose und Celluloseacetat. Nitrocellulose: Auch als Cellulosenitrat bekannt, liegt ihr Stickstoffgehalt aufgrund unterschiedlicher Veresterungsgrade im Allgemeinen zwischen 10 % und 14 %.
Der hohe Gehalt ist allgemein als Feuerwatte bekannt und wurde zur Herstellung von rauchfreiem und kolloidalem Schießpulver verwendet. Der niedrige Gehalt ist allgemein als Kollodium bekannt. Es ist wasserunlöslich, jedoch löslich in einem Lösungsmittelgemisch aus Ethylalkohol und Ether. Die Lösung ist Kollodium. Da das Kollodiumlösungsmittel verdunstet und einen zähen Film bildet, wird es häufig für Flaschenverschlüsse, Wundschutz und das erste Kunststoffzelluloid der Geschichte verwendet.
Wenn eine entsprechende Menge Alkydharz als Modifikator und eine entsprechende Menge Kampfer als Härtemittel hinzugefügt werden, entsteht ein Nitrocelluloseklebstoff, der häufig zum Verkleben von Papier, Stoff, Leder, Glas, Metall und Keramik verwendet wird.
Celluloseacetat: Auch als Celluloseacetat bekannt. In Gegenwart eines Schwefelsäurekatalysators wird Cellulose mit einer Mischung aus Essigsäure und Ethanol acetatiert. Anschließend wird verdünnte Essigsäure hinzugefügt, um das Produkt bis zum gewünschten Veresterungsgrad zu hydrolysieren.
Im Vergleich zu Nitrocellulose kann Celluloseacetat zur Herstellung lösungsmittelbasierter Klebstoffe zum Verkleben von Kunststoffprodukten wie Gläsern und Spielzeug verwendet werden. Im Vergleich zu Cellulosenitrat weist es eine ausgezeichnete Viskositätsbeständigkeit und Haltbarkeit auf, weist jedoch eine schlechte Säurebeständigkeit, Feuchtigkeitsbeständigkeit und Witterungsbeständigkeit auf.
Proteinkleber
Proteinklebstoffe sind natürliche Klebstoffe, deren Hauptrohstoff proteinhaltige Substanzen sind. Klebstoffe können aus tierischem und pflanzlichem Eiweiß hergestellt werden. Je nach verwendetem Protein wird zwischen tierischem (Moorleim, Gelatine, komplexer Eiweißleim und Albumin) und pflanzlichem (Bohnenkernmehl usw.) unterschieden. Sie weisen im trockenen Zustand in der Regel eine hohe Klebkraft auf und werden in der Möbel- und Holzproduktion eingesetzt. Ihre Hitze- und Wasserbeständigkeit ist jedoch gering, weshalb tierische Eiweißklebstoffe wichtiger sind.
Sojaproteinkleber: Pflanzliches Protein ist nicht nur ein wichtiger Lebensmittelrohstoff, sondern hat auch ein breites Anwendungsspektrum im Non-Food-Bereich. Bereits 1923 meldete Johnson ein Patent für Sojaproteinkleber an, das auf der Entwicklung von Sojaproteinklebern basierte.
Im Jahr 1930 war der Plattenklebstoff aus Sojaprotein-Phenolharz (DuPont Mass Division) aufgrund seiner schwachen Klebkraft und der hohen Produktionskosten noch nicht weit verbreitet.
In den letzten Jahrzehnten haben aufgrund der Expansion des Klebstoffmarktes der Säuregehalt der weltweiten Ölressourcen und die Umweltverschmutzung die Aufmerksamkeit auf sich gezogen, was die Klebstoffindustrie dazu veranlasste, über neue natürliche Klebstoffe nachzudenken, wodurch Klebstoffe auf Basis von Sojaprotein erneut zu einem Forschungsschwerpunkt wurden.
Sojabohnenklebstoff ist ungiftig, geschmacksneutral und einfach anzuwenden, weist jedoch eine geringe Wasserbeständigkeit auf. Die Zugabe von 0,1–1,0 % (Masse) Vernetzern wie Thioharnstoff, Schwefelkohlenstoff, Tricarboxymethylsulfid usw. kann die Wasserbeständigkeit verbessern und Klebstoffe für die Holzverklebung und Sperrholzherstellung herstellen.
Tierische Eiweißleime: Tierische Leime werden in der Möbel- und Holzverarbeitungsindustrie häufig verwendet. Zu den häufig verwendeten Produkten gehören Möbel wie Stühle, Tische, Schränke, Modelle, Spielzeug, Sportartikel und Decks.
Neuere flüssige Tierleimarten mit einem Feststoffgehalt von 50–60 % umfassen schnellhärtende und langsamhärtende Typen, die zum Verkleben von Rahmenplatten von Hartfaserplattenschränken, Wohnmobilmontagen, schwierigen Laminaten und anderen kostengünstigeren thermischen Leimarten verwendet werden. Kleine und mittlere Klebstoffbedarfsfälle.
Tierleim ist ein grundlegender Klebstofftyp, der in Klebebändern verwendet wird. Diese Bänder eignen sich für gängige leichte Einkaufstüten sowie für Hochleistungsklebebänder, beispielsweise zum Verschließen oder Verpacken von Vollfaser- und Wellpappkartons für Sendungen, bei denen schnelle mechanische Bearbeitung und lang anhaltende hohe Klebkraft erforderlich sind.
Derzeit ist die Menge an Knochenleim groß, und Hautleim wird häufig allein oder in Kombination mit Knochenleim verwendet. Laut Coating Online hat der verwendete Klebstoff im Allgemeinen einen Feststoffgehalt von etwa 50 % und kann mit 10 bis 20 % Dextrin der Trockenleimmasse sowie einer kleinen Menge Netzmittel, Weichmacher und Gelinhibitor (falls erforderlich) gemischt werden.
Klebstoff (60–63 °C) wird üblicherweise mit Farbe auf dem Trägerpapier vermischt, und die aufgetragene Feststoffmenge beträgt im Allgemeinen 25 % der Masse des Trägerpapiers. Nasses Klebeband kann unter Spannung mit dampfbeheizten Walzen oder mit einstellbaren Luftdirektheizungen getrocknet werden.
Darüber hinaus wird Tierleim auch bei der Herstellung von Schleifpapier und Gazeschleifmitteln, beim Leimen und Beschichten von Textilien und Papier sowie beim Binden von Büchern und Zeitschriften eingesetzt.
Tanninkleber
Tannin ist eine organische Verbindung mit Polyphenolgruppen, die in Stängeln, Rinden, Wurzeln, Blättern und Früchten von Pflanzen weit verbreitet ist. Es entsteht hauptsächlich aus Rindenresten aus der Holzverarbeitung und Pflanzen mit hohem Tanningehalt. Tannin, Formaldehyd und Wasser werden gemischt und erhitzt, um das Tanninharz zu erhalten. Anschließend werden Härter und Füllstoff hinzugefügt und durch gleichmäßiges Rühren der Tanninkleber hergestellt.
Tanninklebstoff weist eine gute Beständigkeit gegen Hitze- und Feuchtigkeitsalterung auf und die Leistung beim Kleben von Holz ist der von Phenolklebstoff ähnlich. Er wird hauptsächlich zum Kleben von Holz usw. verwendet.
Ligninkleber
Lignin ist einer der Hauptbestandteile von Holz und macht etwa 20–40 % des Holzes aus. Es ist nach Zellulose der zweitwichtigste Bestandteil. Es ist schwierig, Lignin direkt aus Holz zu extrahieren. Die Hauptquelle ist Zellstoffabwasser, das äußerst reich an Ressourcen ist.
Lignin wird nicht allein als Klebstoff verwendet, sondern als Phenolharzpolymer, das durch die Einwirkung der Phenolgruppe von Lignin und Formaldehyd als Klebstoff gewonnen wird. Um die Wasserbeständigkeit zu verbessern, kann es in Kombination mit ringförmigem Isopropanol-Epoxid-Isocyanat, stumpfem Phenol, Resorcin und anderen Verbindungen verwendet werden. Ligninklebstoffe werden hauptsächlich zum Verkleben von Sperrholz und Spanplatten verwendet. Ihre Viskosität ist jedoch hoch und die Farbe intensiv, sodass nach einer Verbesserung der Anwendungsbereich erweitert werden kann.
Gummi arabicum
Gummi arabicum, auch Akaziengummi genannt, ist ein Exsudat aus der Familie der Heuschreckengewächse. Der Name geht auf die reiche Produktion in arabischen Ländern zurück. Gummi arabicum besteht hauptsächlich aus niedermolekularen Polysacchariden und höhermolekularen Akazienglykoproteinen. Dank der guten Wasserlöslichkeit von Gummi arabicum ist die Herstellung sehr einfach und erfordert weder Hitze noch Beschleuniger. Gummi arabicum trocknet extrem schnell. Es kann zum Verkleben von optischen Linsen, zum Aufkleben von Briefmarken, zum Aufkleben von Markenetiketten, zum Verkleben von Lebensmittelverpackungen sowie als Druck- und Färbehilfsmittel verwendet werden.
Anorganischer Klebstoff
Klebstoffe, die mit anorganischen Substanzen wie Phosphaten, Phosphaten, Sulfaten, Borsalzen, Metalloxiden usw. formuliert sind, werden als anorganische Klebstoffe bezeichnet. Seine Eigenschaften:
(1) Hohe Temperaturbeständigkeit, kann Temperaturen von 1000 °C oder mehr standhalten:
(2) Gute Anti-Aging-Eigenschaften:
(3) Geringe Schrumpfung
(4) Große Sprödigkeit. Der Elastizitätsmodul ist um eine Zehnerpotenz höher als bei organischen Klebstoffen:
(5) Die Wasserbeständigkeit sowie die Säure- und Alkalibeständigkeit sind schlecht.
Wussten Sie schon? Klebstoffe haben nicht nur eine Klebefunktion, sondern auch andere Einsatzmöglichkeiten.
Korrosionsschutz: Die Dampfrohre von Schiffen sind meist mit Aluminiumsilikat und Asbest ummantelt, um eine Wärmedämmung zu erreichen. Durch Leckagen oder den Wechsel von Kälte und Hitze entsteht jedoch Kondenswasser, das sich an der Außenwand der unteren Dampfrohre ansammelt. Da die Dampfrohre über längere Zeit hohen Temperaturen ausgesetzt sind, spielt die Korrosion der Außenwand eine sehr ernste Rolle.
Zu diesem Zweck können Klebstoffe der Wasserglasreihe als Beschichtungsmaterialien auf der unteren Schicht aus Aluminiumsilikat verwendet werden, um eine Beschichtung mit emailleartiger Struktur zu bilden. Bei der mechanischen Installation werden Komponenten häufig verschraubt. Längerer Kontakt mit Luft bei verschraubten Geräten kann zu Spaltkorrosion führen. Bei mechanischen Arbeiten lösen sich die Schrauben manchmal aufgrund starker Vibrationen.
Um dieses Problem zu lösen, können die Verbindungskomponenten bei der mechanischen Installation mit anorganischen Klebstoffen verklebt und anschließend mit Schrauben verbunden werden. Dies kann nicht nur zur Verstärkung beitragen, sondern auch zum Korrosionsschutz.
Biomedizinisch: Die Zusammensetzung des Materials Hydroxylapatit-Biokeramik ähnelt der anorganischen Komponente des menschlichen Knochens, weist eine gute Biokompatibilität auf, kann eine starke chemische Bindung mit Knochen eingehen und ist ein ideales Material für den Ersatz von Hartgewebe.
Der allgemeine Elastizitätsmodul der hergestellten HA-Implantate ist jedoch hoch und die Festigkeit gering, und die Aktivität ist nicht optimal. Es wird ein Phosphatglaskleber ausgewählt, und das HA-Rohmaterialpulver wird durch die Wirkung des Klebers bei einer niedrigeren Temperatur als der herkömmlichen Sintertemperatur miteinander verbunden, wodurch der Elastizitätsmodul verringert und die Materialaktivität sichergestellt wird.
Cohesion Technologies Ltd. gab bekannt, dass sie ein Coseal-Versiegelungsmittel entwickelt hat, das für Herzverklebungen eingesetzt werden kann und bereits klinisch erfolgreich eingesetzt wurde. Ein Vergleich von 21 Herzoperationen in Europa ergab, dass die Anwendung von Coseal chirurgische Verklebungen im Vergleich zu anderen Methoden deutlich reduzierte. Nachfolgende vorläufige klinische Studien zeigten, dass das Coseal-Versiegelungsmittel großes Potenzial in der Herz-, Gynäkologie- und Bauchchirurgie bietet.
Die Anwendung von Klebstoffen in der Medizin gilt als neuer Wachstumspunkt in der Klebstoffindustrie. Strukturklebstoffe bestehen aus Epoxidharz oder ungesättigtem Polyester.
In der Verteidigungstechnik: Stealth-U-Boote sind ein Symbol für die Modernisierung der Marineausrüstung. Eine wichtige Methode zur Tarnung von U-Booten ist das Verlegen von schallabsorbierenden Fliesen auf der U-Boot-Hülle. Die schallabsorbierende Fliese ist eine Art Gummi mit schallabsorbierenden Eigenschaften.
Um die feste Verbindung der Schalldämpferfliese mit der Stahlplatte der Bootswand zu erreichen, ist es notwendig, sich auf den Klebstoff zu verlassen. Einsatz im militärischen Bereich: Panzerwartung, Montage von Militärbooten, leichte Bomber von Militärflugzeugen, Verklebung der Wärmeschutzschicht von Raketensprengköpfen, Herstellung von Tarnmaterialien, Terrorismusbekämpfung und Terrorismusbekämpfung.
Ist das erstaunlich? Schauen Sie nicht auf unseren kleinen Kleber, da steckt viel Wissen drin.
Die wichtigsten physikalischen und chemischen Eigenschaften des Klebstoffs
Betriebszeit
Maximales Zeitintervall zwischen Klebstoffmischung und Paarung der zu verklebenden Teile
Anfängliche Aushärtezeit
Die Zeit bis zur lösbaren Festigkeit ermöglicht eine ausreichende Festigkeit für die Handhabung von Verbindungen, einschließlich beweglicher Teile von Vorrichtungen.
vollständige Aushärtezeit
Erforderliche Zeit zum Erreichen der endgültigen mechanischen Eigenschaften nach dem Mischen des Klebstoffs
Speicherdauer
Unter bestimmten Bedingungen kann der Klebstoff seine Verarbeitungseigenschaften und die Lagerzeit der angegebenen Festigkeit beibehalten
Haftfestigkeit
Unter Einwirkung äußerer Kräfte ist die Spannung, die erforderlich ist, um die Grenzfläche zwischen Klebstoff und Fügeteil im Klebeteil oder dessen Umgebung zum Zusammenbruch zu bringen
Scherfestigkeit
Die Scherfestigkeit bezieht sich auf die Scherkraft, der die Verbindungsfläche der Einheit standhalten kann, wenn das Verbindungsteil beschädigt ist, und wird in MPa (N/mm2) ausgedrückt.
Ungleichmäßige Abziehfestigkeit
Die maximale Belastung, die die Verbindung bei ungleichmäßiger Abzugskraft aushalten kann, da die Belastung meist auf zwei Kanten oder eine Kante der Klebeschicht konzentriert ist und die Kraft pro Längeneinheit und nicht pro Flächeneinheit angesetzt wird. Die Einheit ist KN/m
Zugfestigkeit
Die Zugfestigkeit, auch als gleichmäßige Abziehfestigkeit und positive Zugfestigkeit bezeichnet, bezieht sich auf die Zugkraft pro Flächeneinheit, wenn die Haftung durch Kraft beschädigt wird, und wird in MPa (N/mm2) ausgedrückt.
Schälfestigkeit
Die Schälfestigkeit ist die maximale Belastung pro Breiteneinheit, die beim Trennen der verbundenen Teile unter den angegebenen Schälbedingungen ausgehalten werden kann. Ihre Einheit wird in KN/m angegeben.
Veröffentlichungszeit: 25. April 2024