Naravna lepila so pogosto uporabljena lepila v našem življenju. Glede na različne vire jih lahko razdelimo na živalsko lepilo, rastlinsko lepilo in mineralno lepilo. Živalsko lepilo vključuje kožno lepilo, kostno lepilo, šelak, kazeinsko lepilo, albuminsko lepilo, lepilo ribjega mehurja itd.; rastlinsko lepilo vključuje škrob, dekstrin, kolofonijo, gumi arabika, naravni kavčuk itd.; mineralno lepilo vključuje mineralni vosek, asfalt in Wait. Zaradi bogatih virov, nizke cene in nizke toksičnosti se pogosto uporablja v pohištvu, vezavi knjig, embalaži in obrti.
škrobno lepilo
Ko bo škrobno lepilo vstopilo v 21. stoletje, bo dobra okoljska učinkovitost materiala postala glavna značilnost novega materiala. Škrob je nestrupen, neškodljiv, poceni, biorazgradljiv in okolju prijazen naravni obnovljiv vir. Široko se uporablja v različnih panogah. Še posebej v zadnjih letih se svetovna tehnologija industrijske proizvodnje lepil razvija v smeri varčevanja z energijo, nizkih stroškov, brez škode, visoke viskoznosti in brez topil.
Kot nekakšen zeleni izdelek za varstvo okolja je škrobno lepilo pritegnilo veliko pozornosti v industriji lepil. Kar zadeva uporabo in razvoj škrobnih lepil, je možnost škrobnih lepil, oksidiranih s koruznim škrobom, obetavna, raziskave in uporaba pa so najbolj aktivne.
V zadnjem času se škrob kot lepilo uporablja predvsem v papirju in papirnih izdelkih, kot so tesnjenje kartonov in kartonov, etiketiranje, lepljenje ravnih površin, lepljenje ovojnic, lepljenje večplastnih papirnatih vrečk itd.
Spodaj je predstavljenih nekaj pogostih škrobnih lepil:
Oksidirano škrobno lepilo
Želatinizator, pripravljen iz mešanice modificiranega škroba z nizko stopnjo polimerizacije, ki vsebuje aldehidno in karboksilno skupino, in vode pod delovanjem oksidanta s segrevanjem ali želatinizacijo pri sobni temperaturi, je naloženo škrobno lepilo. Po oksidaciji škroba nastane oksidiran škrob z vodotopnostjo, omočljivostjo in adhezivnostjo.
Količina oksidanta je majhna, stopnja oksidacije je nezadostna, skupna količina novih funkcionalnih skupin, ki jih ustvari škrob, se zmanjša, viskoznost lepila se poveča, začetna viskoznost se zmanjša, fluidnost pa je slaba. To ima velik vpliv na kislost, prosojnost in vsebnost hidroksilnih skupin v lepilu.
S podaljševanjem reakcijskega časa se stopnja oksidacije poveča, vsebnost karboksilne skupine se poveča in viskoznost produkta se postopoma zmanjšuje, vendar se prosojnost izboljšuje.
Esterificirano škrobno lepilo
Esterificirana škrobna lepila so nerazgradljiva škrobna lepila, ki škrobu dodajo nove funkcionalne skupine z reakcijo esterifikacije med hidroksilnimi skupinami molekul škroba in drugimi snovmi, s čimer se izboljša delovanje škrobnih lepil. Zaradi delnega zamreženja esterificiranega škroba se poveča viskoznost, izboljša stabilnost pri skladiščenju, izboljšajo se lastnosti odpornosti na vlago in protivirusne lastnosti, lepilna plast pa lahko prenese visoke in nizke ter izmenične obremenitve.
Cepljeno škrobno lepilo
Cepljenje škroba je postopek, pri katerem se s fizikalnimi in kemičnimi metodami povzroči, da molekularna veriga škroba ustvari proste radikale. Ob stiku s polimernimi monomeri se tvori verižna reakcija. Na glavni verigi škroba se ustvari stranska veriga, sestavljena iz polimernih monomerov.
Z izkoriščanjem lastnosti, da imajo tako molekule polietilena kot škroba hidroksilne skupine, se lahko med molekulami polivinil alkohola in škroba tvorijo vodikove vezi, ki igrajo vlogo "cepljenja" med molekulami polivinil alkohola in škroba, tako da ima pridobljeno škrobno lepilo boljše lastnosti lepljenja, tekočnosti in odpornosti proti zmrzovanju.
Ker je škrobno lepilo naravno polimerno lepilo, je poceni, nestrupeno in brez okusa ter ne onesnažuje okolja, zato je bilo deležno številnih raziskav in uporabe. V zadnjem času se škrobna lepila uporabljajo predvsem v papirju, bombažnih tkaninah, ovojnicah, etiketah in valovitem kartonu.
Celulozno lepilo
Derivati celuloznih etrov, ki se uporabljajo kot lepila, vključujejo predvsem metilcelulozo, etilcelulozo, hidroksietilcelulozo, karboksimetilcelulozo in druge. Etilceluloza (EC) je termoplastični, v vodi netopen, neionski alkil eter celuloze.
Ima dobro kemijsko stabilnost, močno odpornost proti alkalijam, odlično električno izolacijo in mehansko reologijo ter ohranja trdnost in prožnost pri visokih in nizkih temperaturah. Z lahkoto se ujema z voskom, smolo, mehčali itd., kot so papir, guma, usnje, lepila za tkanine.
Metil celuloza (CMC): ionski celulozni eter. V tekstilni industriji se CMC pogosto uporablja kot nadomestek za visokokakovostni škrob kot klejivo za tkanine. Tekstil, prevlečen s CMC, lahko poveča mehkobo in močno izboljša lastnosti tiskanja in barvanja. V živilski industriji imajo različni kremni sladoledi, ki jim je dodan CMC, dobro oblikovno stabilnost, se enostavno barvajo in se ne mehčajo zlahka. Kot lepilo se uporablja za izdelavo klešč, papirnatih škatel, papirnatih vrečk, tapet in umetnega lesa.
Celulozni esterderivati: predvsem nitroceluloza in celulozni acetat. Nitroceluloza: Znana tudi kot celulozni nitrat, njena vsebnost dušika je zaradi različnih stopenj esterifikacije običajno med 10 % in 14 %.
Visoka vsebnost je splošno znana kot ognjeni bombaž, ki se uporablja pri izdelavi brezdimnega in koloidnega smodnika. Nizka vsebnost je splošno znana kot kolodij. V vodi je netopen, topen pa v mešanici etilnega alkohola in etra, raztopina pa je kolodij. Ker kolodijevo topilo izhlapi in tvori trden film, se pogosto uporablja za zapirala steklenic, zaščito ran in prvi plastični celuloid v zgodovini.
Če dodamo ustrezno količino alkidne smole kot modifikatorja in ustrezno količino kafre kot sredstva za utrjevanje, postane nitrocelulozno lepilo, ki se pogosto uporablja za lepljenje papirja, blaga, usnja, stekla, kovine in keramike.
Celulozni acetat: Znan tudi kot celulozni acetat. V prisotnosti žveplove kisline kot katalizatorja se celuloza acetatira z mešanico ocetne kisline in etanola, nato pa se doda razredčena ocetna kislina, da se produkt hidrolizira do želene stopnje esterifikacije.
V primerjavi z nitrocelulozo se lahko celulozni acetat uporablja za formuliranje lepil na osnovi topil za lepljenje plastičnih izdelkov, kot so očala in igrače. V primerjavi s celuloznim nitratom ima odlično viskoznostno odpornost in vzdržljivost, vendar slabo odpornost na kisline, vlago in vremenske vplive.
beljakovinsko lepilo
Beljakovinsko lepilo je vrsta naravnega lepila, katerega glavna surovina so snovi, ki vsebujejo beljakovine. Lepila so lahko izdelana iz živalskih in rastlinskih beljakovin. Glede na uporabljeno beljakovino se delijo na živalske beljakovine (fen lepilo, želatina, kompleksno beljakovinsko lepilo in albumin) in rastlinske beljakovine (sojina guma itd.). Običajno imajo visoko napetost vezi, ko so suhe, in se uporabljajo pri izdelavi pohištva in lesnih izdelkov. Vendar pa je njihova toplotna in vodoodpornost slaba, pri čemer so lepila iz živalskih beljakovin pomembnejša.
Lepilo iz sojinih beljakovin: Rastlinske beljakovine niso le pomembna surovina za živila, temveč imajo tudi široko paleto uporabe na neživilskih področjih. Johnson je že leta 1923 zaprosil za patent za lepila iz sojinih beljakovin, ki so bila razvita na osnovi lepil iz sojinih beljakovin.
Leta 1930 se lepilo za plošče iz sojinih beljakovin in fenolne smole (DuPont Mass Division) ni široko uporabljalo zaradi šibke vezi in visokih proizvodnih stroškov.
V zadnjih desetletjih sta zaradi širitve trga lepil pozornost pritegnila kislost svetovnih naftnih virov in onesnaževanje okolja, zaradi česar je industrija lepil ponovno premislila o novih naravnih lepilih, zaradi česar so lepila iz sojinih beljakovin ponovno postala raziskovalna vroča točka.
Sojino lepilo ni strupeno, brez okusa, enostavno za uporabo, vendar je slabo vodoodporno. Dodatek 0,1 % do 1,0 % (mase) zamreževalnih sredstev, kot so tiourea, ogljikov disulfid, trikarboksimetil sulfid itd., lahko izboljša vodoodpornost in ustvari lepila za lepljenje lesa in proizvodnjo vezanega lesa.
Lepila živalskega izvora: Lepila živalskega izvora se pogosto uporabljajo v pohištveni in lesnopredelovalni industriji. Pogosto uporabljeni izdelki vključujejo pohištvo, kot so stoli, mize, omare, modeli, igrače, športna oprema in vrtne mize.
Novejša tekoča živalska lepila z vsebnostjo trdnih snovi 50–60 % vključujejo hitro in počasi strjujoča se lepila, ki se uporabljajo pri lepljenju okvirnih plošč omar iz trde plošče, montaži mobilnih hiš, zahtevnih laminatov in drugih cenejših termičnih lepil. Majhna in srednja povpraševanja po lepilu so pogosta.
Živalsko lepilo je osnovna vrsta lepila, ki se uporablja v lepilnih trakovih. Te trakove je mogoče uporabiti za običajne lahke maloprodajne vrečke, pa tudi za težke trakove, kot je tesnjenje ali pakiranje škatel iz trdnih vlaken in valovite škatle za pošiljke, kjer so potrebne hitre mehanske operacije in dolgotrajna visoka trdnost vezi.
Trenutno je količina kostnega lepila velika, kožno lepilo pa se pogosto uporablja samostojno ali v kombinaciji s kostnim lepilom. Po podatkih Coating Online je uporabljeno lepilo običajno formulirano z vsebnostjo trdnih snovi približno 50 % in se lahko zmeša z dekstrinom v količini od 10 % do 20 % mase suhega lepila, pa tudi z majhno količino vlažilnega sredstva, mehčala, zaviralca geliranja (po potrebi).
Lepilo (60~63 ℃) se običajno zmeša z barvo na nosilnem papirju, količina odložene trdne snovi pa je običajno 25 % mase papirne podlage. Moker trak se lahko suši pod napetostjo s parno ogrevanimi valji ali z nastavljivimi direktnimi grelniki zraka.
Poleg tega se živalsko lepilo uporablja pri izdelavi brusnega papirja in gaze, klejenju in premazovanju tekstila in papirja ter pri vezavi knjig in revij.
Taninsko lepilo
Tanin je organska spojina, ki vsebuje polifenolne skupine in je široko prisotna v steblu, lubju, koreninah, listih in plodovih rastlin. Predvsem iz ostankov lubja pri predelavi lesa in rastlin z visoko vsebnostjo tanina. Tanin, formaldehid in voda se zmešajo in segrejejo, da dobimo taninsko smolo, nato se doda trdilo in polnilo, taninsko lepilo pa se dobi z enakomernim mešanjem.
Taninsko lepilo ima dobro odpornost na staranje zaradi vročine in vlage, učinkovitost lepljenja lesa pa je podobna fenolnemu lepilu. Uporablja se predvsem za lepljenje lesa itd.
ligninsko lepilo
Lignin je ena glavnih sestavin lesa, njegov delež pa predstavlja približno 20–40 % lesa, takoj za celulozo. Lignin je težko pridobiti neposredno iz lesa, glavni vir pa je odpadna tekočina iz celuloze, ki je izjemno bogata z viri.
Lignin se ne uporablja samo kot lepilo, temveč kot fenolni smolni polimer, pridobljen z delovanjem fenolne skupine lignina in formaldehida kot lepila. Za izboljšanje vodoodpornosti se lahko uporablja v kombinaciji z obročasto naloženim izopropan epoksi izocianatom, stupidnim fenolom, rezorcinolom in drugimi spojinami. Ligninska lepila se uporabljajo predvsem za lepljenje vezanega lesa in ivernih plošč. Vendar pa ima visoko viskoznost in temno barvo, zato se lahko po izboljšanju razširi področje uporabe.
Arabski gumi
Gumi arabika, znana tudi kot akacijeva guma, je izloček iz družine kobilic. Ime je dobila zaradi obilne proizvodnje v arabskih državah. Gumi arabika je sestavljena predvsem iz polisaharidov z nižjo molekulsko maso in akacijevih glikoproteinov z višjo molekulsko maso. Zaradi dobre topnosti gumi arabika v vodi je formulacija zelo preprosta in ne zahteva niti toplote niti pospeševalnikov. Gumi arabika se izjemno hitro suši. Uporablja se lahko za lepljenje optičnih leč, lepljenje žigov, lepljenje etiket blagovnih znamk, lepljenje embalaže za živila ter za pomožna sredstva za tiskanje in barvanje.
Anorgansko lepilo
Lepila, formulirana z anorganskimi snovmi, kot so fosfati, fosfati, sulfati, borove soli, kovinski oksidi itd., se imenujejo anorganska lepila. Njihove značilnosti:
(1) Visoka temperaturna odpornost, lahko prenese 1000 ℃ ali višjo temperaturo:
(2) Dobre lastnosti proti staranju:
(3) Majhno krčenje
(4) Velika krhkost. Modul elastičnosti je za nekaj stopenj višji kot pri organskih lepilih:
(5) Vodoodpornost, odpornost na kisline in alkalije so slabe.
Ali veste? Lepila imajo poleg lepljenja še druge namene.
Protikorozijska zaščita: Parne cevi ladij so večinoma prekrite z aluminijevim silikatom in azbestom za doseganje toplotne izolacije, vendar zaradi puščanja ali izmenične vročine in mraza nastaja kondenzat, ki se nabira na zunanji steni spodnjih parnih cevi; parne cevi so dolgo časa izpostavljene visokim temperaturam in topnim solim. Vloga korozije zunanje stene je zelo resna.
V ta namen se lahko lepila serije vodnega stekla uporabljajo kot premazni materiali na spodnji plasti aluminijevega silikata, da se tvori premaz s strukturo, podobno emajlu. Pri mehanski montaži so komponente pogosto pritrjene z vijaki. Dolgotrajna izpostavljenost vijačenim napravam zraku lahko povzroči korozijo v špranjah. Med mehanskim delom se vijaki včasih zrahljajo zaradi močnih vibracij.
Da bi rešili to težavo, se lahko povezovalne komponente v mehanski inštalaciji zlepijo z anorganskimi lepili in nato povežejo z vijaki. To ne igra le vloge pri ojačitvi, temveč tudi pri zaščiti pred korozijo.
Biomedicina: Sestava materiala hidroksiapatitna biokeramika je blizu anorganski komponenti človeške kosti, ima dobro biokompatibilnost, lahko tvori močno kemično vez s kostjo in je idealen material za nadomestitev trdega tkiva.
Vendar je splošni elastični modul pripravljenih HA vsadkov visok, trdnost nizka in aktivnost ni idealna. Izbrano je fosfatno stekleno lepilo, prah HA surovine pa se z delovanjem lepila veže pri nižji temperaturi od tradicionalne temperature sintranja, s čimer se zmanjša elastični modul in zagotovi aktivnost materiala.
Podjetje Cohesion Technologies Ltd. je objavilo, da so razvili tesnilno maso Coseal, ki se lahko uporablja za lepljenje srca in se uspešno uporablja v klinični praksi. S primerjalno uporabo 21 primerov srčnih operacij v Evropi je bilo ugotovljeno, da uporaba tesnilne mase Coseal znatno zmanjša kirurške adhezije v primerjavi z drugimi metodami. Nadaljnje predhodne klinične študije so pokazale, da ima tesnilna masa Coseal velik potencial pri srčni, ginekološki in abdominalni kirurgiji.
Uporaba lepil v medicini je znana kot nova točka rasti v industriji lepil. Strukturno lepilo, sestavljeno iz epoksidne smole ali nenasičenega poliestra.
V obrambni tehnologiji: Prikrite podmornice so eden od simbolov modernizacije pomorske opreme. Pomembna metoda prikritega delovanja podmornic je polaganje zvočno vpojnih ploščic na oklep podmornice. Zvočno vpojne ploščice so neke vrste guma z zvočno vpojnimi lastnostmi.
Za dosego trdne povezave med ploščico dušilca in jekleno ploščo stene čolna je potrebno uporabiti lepilo. Uporablja se na vojaškem področju: vzdrževanje tankov, sestavljanje vojaških čolnov, lahki bombniki vojaških letal, lepljenje toplotno zaščitnih slojev bojnih glav raket, priprava maskirnih materialov, boj proti terorizmu in protiterorizmu.
Je neverjetno? Ne glejte našega majhnega lepila, v njem je veliko znanja.
Glavne fizikalne in kemijske lastnosti lepila
Čas delovanja
Najdaljši časovni interval med mešanjem lepila in spajanjem delov, ki jih je treba zlepiti
Začetni čas strjevanja
Čas do odstranljive trdnosti omogoča ustrezno trdnost za ravnanje z lepili, vključno s premikanjem delov iz vpenjalnih elementov
čas polnega strjevanja
Čas, potreben za doseganje končnih mehanskih lastnosti po mešanju lepila
obdobje skladiščenja
Pod določenimi pogoji lahko lepilo še vedno ohrani svoje lastnosti obdelave in čas skladiščenja določene trdnosti.
moč vezi
Pod delovanjem zunanje sile je potrebna napetost, da se stik med lepilom in sprijemnim materialom v lepilnem delu ali v njegovi bližini poruši.
Strižna trdnost
Strižna trdnost se nanaša na strižno silo, ki jo lahko prenese površina lepljenega dela, ko je lepljeni del poškodovan, in je izražena v MPa (N/mm2).
Neenakomerna odtrgalna trdnost
Največja obremenitev, ki jo spoj lahko prenese, ko je izpostavljen neenakomerni sili odtrganja, ker je obremenitev večinoma koncentrirana na dveh robovih ali enem robu lepilne plasti, sila pa je na enoto dolžine in ne na enoto površine, enota pa je kN/m.
Natezna trdnost
Natezna trdnost, znana tudi kot enakomerna odtrgalna trdnost in pozitivna natezna trdnost, se nanaša na natezno silo na enoto površine, ko je oprijem poškodovan zaradi sile, enota pa je izražena v MPa (N/mm2).
trdnost luščenja
Odpornost proti luščenju je največja obremenitev na enoto širine, ki jo lahko zlepljeni deli prenesejo, ko so ločeni pod določenimi pogoji luščenja, in je izražena v kN/m.
Čas objave: 25. april 2024