چسبهای طبیعی، چسبهای رایج در زندگی ما هستند. طبق منابع مختلف، میتوان آنها را به چسب حیوانی، چسب گیاهی و چسب معدنی تقسیم کرد. چسب حیوانی شامل چسب پوست، چسب استخوان، لاک، چسب کازئین، چسب آلبومین، چسب مثانه ماهی و غیره است. چسب گیاهی شامل نشاسته، دکسترین، رزین، صمغ عربی، لاستیک طبیعی و غیره است. چسب معدنی شامل موم معدنی، آسفالت و غیره است. به دلیل منابع فراوان، قیمت پایین و سمیت کم، به طور گسترده در مبلمان، صحافی، بستهبندی و فرآوری صنایع دستی استفاده میشود.
چسب نشاسته
پس از ورود چسب نشاسته به قرن بیست و یکم، عملکرد خوب زیستمحیطی این ماده به یکی از ویژگیهای اصلی این ماده جدید تبدیل خواهد شد. نشاسته یک منبع طبیعی تجدیدپذیر غیرسمی، بیضرر، کمهزینه، زیستتخریبپذیر و سازگار با محیط زیست است. این ماده به طور گسترده در صنایع مختلف مورد استفاده قرار میگیرد. به ویژه در سالهای اخیر، فناوری تولید صنعتی چسب در جهان در جهت صرفهجویی در مصرف انرژی، هزینه کم، بدون ضرر، ویسکوزیته بالا و بدون حلال در حال توسعه است.
چسب نشاسته به عنوان نوعی محصول سبز و سازگار با محیط زیست، توجه گستردهای را در صنعت چسب به خود جلب کرده است. در مورد کاربرد و توسعه چسبهای نشاستهای، چشمانداز چسبهای نشاستهای اکسید شده توسط نشاسته ذرت امیدوارکننده است و بیشترین تحقیق و کاربرد را به خود اختصاص داده است.
اخیراً، نشاسته به عنوان چسب عمدتاً در کاغذ و محصولات کاغذی مانند کارتن و آببندی کارتن، برچسبگذاری، چسباندن صفحات، چسباندن پاکتها، چسباندن کیسههای کاغذی چند لایه و غیره استفاده میشود.
چندین چسب نشاستهای رایج در زیر معرفی شدهاند:
چسب نشاسته اکسید شده
ژلاتینه کننده تهیه شده از مخلوط نشاسته اصلاح شده با درجه پلیمریزاسیون پایین حاوی گروه آلدهید و گروه کربوکسیل و آب تحت عمل اکسیدان با گرم کردن یا ژلاتینه کردن در دمای اتاق، یک چسب نشاسته ای بارگذاری شده است. پس از اکسید شدن نشاسته، نشاسته اکسید شده با حلالیت در آب، قابلیت خیس شدن و چسبندگی تشکیل می شود.
مقدار اکسیدان کم است، درجه اکسیداسیون ناکافی است، مقدار کل گروههای عاملی جدید تولید شده توسط نشاسته کاهش مییابد، ویسکوزیته چسب افزایش مییابد، ویسکوزیته اولیه کاهش مییابد، سیالیت ضعیف است. این امر تأثیر زیادی بر اسیدیته، شفافیت و محتوای هیدروکسیل چسب دارد.
با طولانی شدن زمان واکنش، درجه اکسیداسیون افزایش مییابد، محتوای گروه کربوکسیل افزایش مییابد و ویسکوزیته محصول به تدریج کاهش مییابد، اما شفافیت بهتر و بهتر میشود.
چسب نشاسته استری شده
چسبهای نشاسته استریشده، چسبهای نشاستهای تجزیهناپذیری هستند که از طریق واکنش استری شدن بین گروههای هیدروکسیل مولکولهای نشاسته و سایر مواد، به نشاسته گروههای عاملی جدیدی میدهند و در نتیجه عملکرد چسبهای نشاستهای را بهبود میبخشند. به دلیل پیوند عرضی جزئی نشاسته استریشده، ویسکوزیته افزایش مییابد، پایداری ذخیرهسازی بهتر میشود، خواص ضد رطوبت و ضد ویروس بهبود مییابد و لایه چسب میتواند در برابر تغییرات زیاد، کم و متناوب مقاومت کند.
چسب نشاسته پیوند زده شده
پیوند نشاسته به معنای استفاده از روشهای فیزیکی و شیمیایی برای ایجاد رادیکالهای آزاد در زنجیره مولکولی نشاسته است و هنگام مواجهه با مونومرهای پلیمری، یک واکنش زنجیرهای تشکیل میشود. یک زنجیره جانبی متشکل از مونومرهای پلیمری روی زنجیره اصلی نشاسته ایجاد میشود.
با بهرهگیری از این ویژگی که مولکولهای پلیاتیلن و نشاسته هر دو دارای گروههای هیدروکسیل هستند، میتوان پیوندهای هیدروژنی بین مولکولهای پلیوینیل الکل و نشاسته تشکیل داد که نقش "پیوند" بین مولکولهای پلیوینیل الکل و نشاسته را ایفا میکنند، به طوری که چسب نشاسته به دست آمده دارای چسبندگی، سیالیت و خواص ضد انجماد بهتری است.
از آنجا که چسب نشاسته یک چسب پلیمری طبیعی است، قیمت پایینی دارد، غیرسمی و بیمزه است و هیچ آلودگی برای محیط زیست ندارد، بنابراین به طور گسترده مورد تحقیق و کاربرد قرار گرفته است. اخیراً، چسبهای نشاسته عمدتاً در کاغذ، پارچههای نخی، پاکتها، برچسبها و مقوای موجدار استفاده میشوند.
چسب سلولزی
مشتقات اتر سلولز که به عنوان چسب استفاده میشوند، عمدتاً شامل متیل سلولز، اتیل سلولز، هیدروکسی اتیل سلولز، کربوکسی متیل سلولز و سایر اتیل سلولز (EC) هستند: یک آلکیل اتر سلولز غیر یونی، نامحلول در آب و ترموپلاستیک درجه A است.
این ماده دارای پایداری شیمیایی خوب، مقاومت قلیایی قوی، عایق الکتریکی عالی و رئولوژی مکانیکی است و دارای ویژگیهای حفظ استحکام و انعطافپذیری در دماهای بالا و پایین میباشد. به راحتی با موم، رزین، نرمکننده و غیره، مانند کاغذ، لاستیک، چرم، چسب برای پارچه سازگار است.
متیل سلولز (CMC): اتر سلولز یونی. در صنعت نساجی، CMC اغلب به عنوان عامل آهاردهی پارچهها جایگزین نشاسته با کیفیت بالا میشود. منسوجات پوشش داده شده با CMC میتوانند نرمی را افزایش داده و خواص چاپ و رنگرزی را تا حد زیادی بهبود بخشند. «در صنعت غذا، انواع بستنیهای خامهای که با CMC اضافه میشوند، پایداری شکل خوبی دارند، به راحتی رنگ میشوند و به راحتی نرم نمیشوند. به عنوان چسب، برای ساخت انبر، جعبههای کاغذی، کیسههای کاغذی، کاغذ دیواری و چوب مصنوعی استفاده میشود.»
استر سلولزمشتقات: عمدتاً نیتروسلولز و سلولز استات. نیتروسلولز: همچنین به عنوان نیترات سلولز شناخته میشود، میزان نیتروژن آن به دلیل درجات مختلف استری شدن، عموماً بین ۱۰ تا ۱۴ درصد است.
مقدار زیاد آن معمولاً به عنوان پنبه آتش شناخته میشود که در ساخت باروت بدون دود و کلوئیدی استفاده شده است. مقدار کم آن معمولاً به عنوان کلودیون شناخته میشود. این ماده در آب نامحلول است، اما در حلال مخلوطی از اتیل الکل و اتر محلول است و محلول آن کلودیون است. از آنجا که حلال کلودیون تبخیر میشود و یک لایه نازک تشکیل میدهد، اغلب برای درب بطری، محافظت از زخم و اولین سلولوئید پلاستیکی در تاریخ استفاده میشود.
اگر مقدار مناسبی رزین آلکید به عنوان اصلاح کننده و مقدار مناسبی کافور به عنوان عامل سفت کننده اضافه شود، به چسب نیتروسلولز تبدیل میشود که اغلب برای چسباندن کاغذ، پارچه، چرم، شیشه، فلز و سرامیک استفاده میشود.
استات سلولز: همچنین به عنوان استات سلولز شناخته میشود. در حضور کاتالیزور اسید سولفوریک، سلولز با مخلوطی از اسید استیک و اتانول استاته میشود و سپس اسید استیک رقیق برای هیدرولیز محصول تا درجه استری شدن مورد نظر اضافه میشود.
در مقایسه با نیتروسلولز، سلولز استات میتواند برای فرموله کردن چسبهای پایه حلال جهت چسباندن محصولات پلاستیکی مانند لیوان و اسباببازی استفاده شود. در مقایسه با نیترات سلولز، مقاومت ویسکوزیته و دوام بسیار خوبی دارد، اما مقاومت اسیدی، مقاومت رطوبتی و مقاومت در برابر آب و هوا ضعیفی دارد.
چسب پروتئینی
چسب پروتئینی نوعی چسب طبیعی است که مواد اولیه اصلی آن مواد حاوی پروتئین است. چسبها را میتوان از پروتئین حیوانی و پروتئین گیاهی تهیه کرد. بر اساس پروتئین مورد استفاده، به پروتئین حیوانی (چسب فن، ژلاتین، چسب پروتئین پیچیده و آلبومین) و پروتئین گیاهی (صمغ لوبیا و غیره) تقسیم میشود. آنها معمولاً هنگام خشک شدن، کشش پیوند بالایی دارند و در ساخت مبلمان و تولید محصولات چوبی استفاده میشوند. با این حال، مقاومت حرارتی و مقاومت در برابر آب آن ضعیف است که از این میان چسبهای پروتئین حیوانی از اهمیت بیشتری برخوردارند.
چسب پروتئین سویا: پروتئین گیاهی نه تنها یک ماده اولیه غذایی مهم است، بلکه طیف گستردهای از کاربردها را در زمینههای غیر غذایی نیز دارد. جانسون در سال ۱۹۲۳ برای چسبهای پروتئین سویا که بر اساس آن توسعه داده شده بود، درخواست ثبت اختراع داد.
در سال ۱۹۳۰، چسب تخته رزین فنولیک پروتئین سویا (DuPont Mass Division) به دلیل استحکام اتصال ضعیف و هزینه بالای تولید، به طور گسترده مورد استفاده قرار نگرفت.
در دهههای اخیر، به دلیل گسترش بازار چسب، اسیدیته منابع نفتی جهانی و آلودگی محیط زیست توجه زیادی را به خود جلب کرده است، که باعث شده صنعت چسب، چسبهای طبیعی جدید را مورد بررسی مجدد قرار دهد و در نتیجه چسبهای پروتئین سویا بار دیگر به یک کانون تحقیقاتی تبدیل شوند.
چسب سویا غیرسمی، بیمزه و آسان برای استفاده است، اما مقاومت کمی در برابر آب دارد. افزودن 0.1% تا 1.0% (وزنی) از عوامل اتصال عرضی مانند تیواوره، دیسولفید کربن، تریکربوکسیمتیل سولفید و غیره میتواند مقاومت در برابر آب را بهبود بخشد و چسبهایی برای اتصال چوب و تولید تخته سهلا بسازد.
چسبهای پروتئین حیوانی: چسبهای حیوانی به طور گسترده در صنایع مبلمان و فرآوری چوب مورد استفاده قرار گرفتهاند. محصولات رایج مورد استفاده شامل مبلمان مانند صندلی، میز، کابینت، مدل، اسباببازی، کالاهای ورزشی و کفپوشها هستند.
چسبهای مایع حیوانی جدیدتر با محتوای جامد ۵۰ تا ۶۰ درصد شامل انواع سریعالخشب و آهستهخشب میشوند که در چسباندن قابهای کابینتهای تختهای، مونتاژ خانههای سیار، لمینتهای سخت و سایر چسبهای حرارتی ارزانتر استفاده میشوند. چسبهای کوچک و متوسط به چسب نیاز دارند.
چسب حیوانی نوع اصلی چسب مورد استفاده در نوارهای چسب است. این نوارها را میتوان برای کیسههای خردهفروشی سبک معمولی و همچنین نوارهای سنگین مانند آببندی یا بستهبندی فیبر جامد و جعبههای موجدار برای محمولههایی که در آنها عملیات مکانیکی سریع و استحکام چسبندگی بالا و طولانی مدت مورد نیاز است، استفاده کرد.
در این زمان، مقدار چسب استخوان زیاد است و چسب پوست اغلب به تنهایی یا همراه با چسب استخوان استفاده میشود. طبق گفته Coating Online، چسب مورد استفاده عموماً با محتوای جامد حدود ۵۰٪ فرموله میشود و میتواند با دکسترین به میزان ۱۰٪ تا ۲۰٪ از جرم چسب خشک و همچنین مقدار کمی عامل مرطوبکننده، نرمکننده، مهارکننده ژل (در صورت لزوم) مخلوط شود.
چسب (60 تا 63 درجه سانتیگراد) معمولاً با رنگ روی کاغذ پشتی مخلوط میشود و مقدار رسوب جامد معمولاً 25٪ از جرم پایه کاغذ است. نوار مرطوب را میتوان تحت کشش با غلتکهای گرم شده با بخار یا با گرمکنهای مستقیم هوای قابل تنظیم خشک کرد.
علاوه بر این، کاربردهای چسب حیوانی شامل ساخت کاغذ سنباده و سایندههای گازی، آهاردهی و پوششدهی پارچه و کاغذ و صحافی کتاب و مجله میشود.
چسب تانن
تانن یک ترکیب آلی حاوی گروههای پلیفنولی است که به طور گسترده در ساقه، پوست، ریشه، برگ و میوه گیاهان وجود دارد. عمدتاً از ضایعات پوست درختان فرآوری شده و گیاهانی با محتوای تانن بالا به دست میآید. تانن، فرمالدئید و آب مخلوط شده و گرم میشوند تا رزین تانن به دست آید، سپس عامل پخت و پرکننده اضافه میشوند و چسب تانن با هم زدن یکنواخت به دست میآید.
چسب تانن مقاومت خوبی در برابر گرما و رطوبت دارد و عملکرد آن در چسباندن چوب مشابه چسب فنولیک است. عمدتاً برای چسباندن چوب و غیره استفاده میشود.
چسب لیگنین
لیگنین یکی از اجزای اصلی چوب است و محتوای آن حدود 20 تا 40 درصد چوب را تشکیل میدهد و پس از سلولز، دومین مادهی مهم در این زمینه است. استخراج لیگنین به طور مستقیم از چوب دشوار است و منبع اصلی آن مایع ضایعات خمیر کاغذ است که از نظر منابع بسیار غنی است.
لیگنین به تنهایی به عنوان چسب استفاده نمیشود، بلکه یک پلیمر رزین فنلی است که از طریق واکنش گروه فنلی لیگنین و فرمالدئید به عنوان چسب به دست میآید. به منظور بهبود مقاومت در برابر آب، میتوان آن را در ترکیب با ایزوپروپان اپوکسی ایزوسیانات حلقهای، فنول احمق، رزورسینول و سایر ترکیبات استفاده کرد. چسبهای لیگنین عمدتاً برای اتصال تخته سه لا و تخته خرده چوب استفاده میشوند. با این حال، ویسکوزیته آن بالا و رنگ آن تیره است و پس از بهبود، دامنه کاربرد آن میتواند گسترش یابد.
صمغ عربی
صمغ عربی که با نام صمغ آکاسیا نیز شناخته میشود، مایعی است که از درخت خانواده ملخ وحشی ترشح میشود. این نام به دلیل تولید فراوان آن در کشورهای عربی به این نام خوانده میشود. صمغ عربی عمدتاً از پلیساکاریدهای با وزن مولکولی پایین و گلیکوپروتئینهای آکاسیا با وزن مولکولی بالا تشکیل شده است. به دلیل حلالیت خوب صمغ عربی در آب، فرمولاسیون آن بسیار ساده است و نیازی به گرما یا شتابدهنده ندارد. صمغ عربی بسیار سریع خشک میشود. میتوان از آن برای چسباندن لنزهای اپتیکی، چسباندن تمبر، چسباندن برچسبهای علائم تجاری، چسباندن بستهبندی مواد غذایی و مواد کمکی چاپ و رنگرزی استفاده کرد.
چسب معدنی
چسبهایی که با مواد معدنی مانند فسفاتها، فسفاتها، سولفاتها، نمکهای بور، اکسیدهای فلزی و غیره فرموله شدهاند، چسبهای معدنی نامیده میشوند. ویژگیهای آن:
(1) مقاومت در برابر دمای بالا، میتواند دمای 1000 درجه سانتیگراد یا بالاتر را تحمل کند:
(2) خواص ضد پیری خوب:
(3) انقباض کم
(4) شکنندگی زیاد. مدول الاستیک آن یک فوت بالاتر از چسبهای آلی است:
(5) مقاومت در برابر آب، اسید و قلیا ضعیف است.
آیا میدانید؟ چسبها علاوه بر چسباندن، کاربردهای دیگری نیز دارند.
ضد خوردگی: لولههای بخار کشتیها عمدتاً با سیلیکات آلومینیوم و آزبست پوشانده شدهاند تا عایق حرارتی ایجاد شود، اما به دلیل نشت یا سرما و گرمای متناوب، آب کندانس تولید میشود که روی دیواره بیرونی لولههای بخار زیرین جمع میشود؛ و لولههای بخار برای مدت طولانی در معرض دمای بالا قرار میگیرند، نمکهای محلول نقش خوردگی دیواره بیرونی را بسیار جدی میکنند.
برای این منظور، چسبهای سری آب شیشه میتوانند به عنوان مواد پوششی روی لایه زیرین سیلیکات آلومینیوم استفاده شوند تا پوششی با ساختار لعاب مانند تشکیل دهند. در نصب مکانیکی، قطعات اغلب پیچ و مهره میشوند. قرار گرفتن طولانی مدت دستگاههای پیچ و مهرهای در معرض هوا میتواند باعث خوردگی شیاری شود. در فرآیند کار مکانیکی، گاهی اوقات پیچ و مهرهها به دلیل لرزش شدید شل میشوند.
برای حل این مشکل، اجزای اتصال را میتوان با چسبهای معدنی در نصب مکانیکی چسباند و سپس با پیچ و مهره به هم متصل کرد. این کار نه تنها میتواند در تقویت نقش داشته باشد، بلکه در ضد خوردگی نیز نقش دارد.
زیستپزشکی: ترکیب مادهی هیدروکسی آپاتیت بیوسرامیک نزدیک به جزء معدنی استخوان انسان است، زیستسازگاری خوبی دارد، میتواند پیوند شیمیایی قوی با استخوان تشکیل دهد و یک مادهی ایدهآل برای جایگزینی بافت سخت است.
با این حال، مدول الاستیک عمومی ایمپلنتهای HA تهیه شده بالا و استحکام آن کم است و فعالیت آن ایدهآل نیست. چسب شیشه فسفات انتخاب میشود و پودر مواد اولیه HA در دمای پایینتر از دمای پخت سنتی از طریق عملکرد چسب به هم متصل میشود و در نتیجه مدول الاستیک کاهش یافته و فعالیت ماده تضمین میشود.
شرکت Cohesion Technologies Ltd اعلام کرد که نوعی درزگیر Coseal تولید کرده است که میتواند برای پیوند قلب استفاده شود و با موفقیت در عملهای بالینی مورد استفاده قرار گرفته است. از طریق مقایسهی ۲۱ مورد جراحی قلب در اروپا، مشخص شد که استفاده از جراحی Coseal در مقایسه با سایر روشها، چسبندگیهای جراحی را به طور قابل توجهی کاهش میدهد. مطالعات بالینی اولیهی بعدی نشان داد که درزگیر Coseal پتانسیل بالایی در جراحی قلب، زنان و شکم دارد.
کاربرد چسب در پزشکی به عنوان یک نقطه رشد جدید در صنعت چسب شناخته میشود. چسب ساختاری متشکل از رزین اپوکسی یا پلیاستر غیراشباع.
در فناوری دفاعی: زیردریاییهای رادارگریز یکی از نمادهای نوسازی تجهیزات دریایی هستند. یک روش مهم برای رادارگریزی زیردریایی، چیدن کاشیهای جاذب صدا روی پوسته زیردریایی است. کاشی جاذب صدا نوعی لاستیک با خاصیت جذب صدا است.
برای تحقق ترکیب محکم کاشی صدا خفه کن و صفحه فولادی دیواره قایق، لازم است به چسب تکیه شود. در زمینه نظامی مورد استفاده قرار می گیرد: نگهداری تانک، مونتاژ قایق نظامی، بمب افکن های سبک هواپیماهای نظامی، اتصال لایه محافظ حرارتی کلاهک موشک، تهیه مواد استتار، ضد تروریسم و ضد تروریسم.
آیا شگفتانگیز است؟ به چسب کوچک ما نگاه نکنید، دانش زیادی در آن نهفته است.
خواص فیزیکی و شیمیایی اصلی چسب
زمان عملیات
حداکثر فاصله زمانی بین مخلوط کردن چسب و جفت کردن قطعاتی که باید چسبانده شوند
زمان کیورینگ اولیه
زمان لازم برای استحکام قابل جدا شدن، استحکام کافی برای جابجایی اتصالات، از جمله قطعات متحرک از فیکسچرها را فراهم میکند.
زمان کامل درمان
زمان لازم برای دستیابی به خواص مکانیکی نهایی پس از اختلاط چسب
دوره نگهداری
تحت شرایط خاص، چسب همچنان میتواند خواص جابجایی و زمان نگهداری استحکام مشخص شده را حفظ کند.
استحکام پیوند
تحت اثر نیروی خارجی، تنش مورد نیاز برای ایجاد شکاف بین چسب و سطح چسبنده در قطعه چسبناک یا در مجاورت آن
مقاومت برشی
مقاومت برشی به نیروی برشی که سطح اتصال واحد میتواند در هنگام آسیب دیدن قسمت اتصال تحمل کند، اشاره دارد و واحد آن بر حسب مگاپاسکال (نیوتن بر میلیمتر مربع) بیان میشود.
قدرت کشش ناهموار
حداکثر باری که اتصال میتواند هنگام قرار گرفتن در معرض نیروی کشش ناهموار تحمل کند، زیرا بار عمدتاً روی دو لبه یا یک لبه لایه چسب متمرکز است و نیرو به جای واحد سطح، بر واحد طول اعمال میشود و واحد آن KN/m2 است.
استحکام کششی
استحکام کششی، که با نامهای استحکام کششی یکنواخت و استحکام کششی مثبت نیز شناخته میشود، به نیروی کششی در واحد سطح، زمانی که چسبندگی در اثر نیرو آسیب میبیند، اشاره دارد و واحد آن بر حسب مگاپاسکال (نیوتن بر میلیمتر مربع) بیان میشود.
قدرت لایه برداری
استحکام جدایش، حداکثر باری است که در واحد عرض، هنگام جدا شدن قطعات چسبانده شده تحت شرایط مشخص شده جدایش، میتواند تحمل کند و واحد آن بر حسب KN/m² بیان میشود.
زمان ارسال: ۲۵ آوریل ۲۰۲۴