مترجم: حبیب الله علیخانی
منبع:راسخون

چسب های کاتالیست شده با زیرلایه

چسب های تک جزئی خاصی وجود دارد که عمل آوری آنها از طریق مکانیزم واکنش شیمیایی یون های فلزی، انجام می شود. این یون ها، بر روی زیرلایه حضور دارند و به عنوان کاتالیست عمل می کند. این سیستم های چسب، سیستم های چسب بی هوازی، نامیده می شوند. زیرا آنها تنها در غیاب اکسیژن عمل آوری می شوند. بی هوازی بودن، یک عبارت است که به معنای تشکیل آنها در غیاب اکسیژن می باشد.
اکسیژن موجب می شود تا از عمل آوری این چسب ها، جلوگیری شود بنابراین، این چسب ها در محفظه هایی ذخیره سازی می شوند که هوای فراوان به داخل آن ارسال می شود. وقتی این چسب ها بر روی زیرلایه قرار داده می شود، هوا حذف می شود و واکنش چسب ها، از طریق یون های فلزی موجود بر روی سطح زیرلایه، کاتالیست می شود. وقتی عمل اوری انجام می شود، این چسب ها دارای استحکام بالا و مقاومت بالا در برابر رطوبت، حلال و دماهای بالا می باشند.
این چسب ها در دهه ی 1950 و دهه ی 1960 بوسیله ی شرکت Loctite توسعه یافتند. این شرکت یکی از پیشگامان در زمینه ی تولید و فروش چسب ها و مواد بی هوازی می باشد. چسب های بی هوازی اغلب بر پایه ی مونومرهای متیل اکریلاتی، توسعه یافته اند. این چسب ها با ویسکوزیته های مختلف موجود می باشد. از آنها به طور گسترده برای تولید واشرها استفاده می شوند. شکل 1 نشاندهنده ی چندین کاربرد از چسب های بی هوازی می باشد. چسب های بی هوازی، برای آب بندی حفرات موجود در قطعات ریخته گری شده، استفاده می شود.

چسب های بی هوازی بسته به نوع زیرلایه، به سرعت بر روی سطح زیرلایه، سخت می شوند. سرعت های عمل آوری در حد چند دقیقه تا چند ساعت می باشد. نرخ عمل آوری می تواند با استفاده از پرایمر و یا استفاده از حرارت، تسریع گردد. فلزات تمیز و سطوح ترموست بالاترین سرعت عمل آوری را دارند.
پرایمرها یا کاربردهای حرارتی ممکن است نیازمند فعال سازی عمل آوری در سطوح غیر فعال مانند بخش های ترموست و یا فلزات خاص، باشند. عمل آوری نوری نیز برای برخی از چسب های بی هوازی، استفاده می شود که در آنها نور موجب می شود تا چسب، سخت شود.
چسب ها در شکل جامد (نوارها، فیلم ها و پودرها)
سیستم های چسب تک جزئی به چندین شیوه تولید می شوند. یک روش مخلوط کردن فرمولاسیون کامل سیستم چسب از جمله رزین، پرکننده، عوامل عمل آوری و ... در حالت مایعع می باشد. این مایع سپس به صورت حالت جامد تبدیل می شود. جامدی که هنوز عمل اوری نشده اشت. این تبدیل می تواند از طریق سرد کردن از حالت مذاب، حذف حلال از یک محلول و یا عمل اوری ناتمام و یا ایجاد مرحله ی B می باشد. در واقع چسب های با خاصیت مرحله ی B به طور نسبی عمل آوری شده اند و به حالت جامد تبدیل شده اند. در این محصولات، پیوند عرضی ناقص تشکیل می شود و این پیوند با اعمال حرارت یا فشار، کامل می شود.
برای چسب های نواری و یا فیلمی، این فرایند سخت شدن، معمولاً همراه با اکسترود یا ریخته گری فرمولاسیون چسب در داخل یک لایه ی نازک انجام می شود. این لایه در حدود 5 تا 10 میل، ضخامت دارد. این محصول، محصول موجود در حالت B نامیده می شود و می توان آن را با پارچه، کاغذ و یا الیاف شیشه ای، تقویت کرد. وقتی نوار در بین زیرلایه ها قرار داده می شود، این اتصال تحت فشار، حرارت داده می شود و بدین صورت، چسب در داخل زبری های میکرویی زیرلایه، وارد می شوند. با حرارت دهی اضافی و زمان دهی بیشتر، چسب به طور کامل عمل اوری می شود و ساختاری ترموست تشکیل می شود.
فرمولاسیون چسب های جامد حالت B ممکن است همچنین به گونه ای اصلاح گردد که چسب به صورت پودری باشد. این پودر با روش های مختلف می تواند بر روی زیرلایه اعمال شود.

حذف حلال و یا آب

محلول های تولید شده با حلال و لاتکس های بر پایه ی آب، با تبخیر حلال و آب از آنها، سخت می شوند. عملکرد مواد حامل در واقع کاهش ویسکوزیته ی چسب است به نحوی که این چسب بتواند به سهولت بر روی زیرلایه اعمال شود. وقتی این ماده بر روی زیرلایه اعمال می شود، حلال یا آب باید با تبخیر خارج شود و وارد هوا شود. در این حالت، یک چسب سخت ایجاد می شود. این چسب ها، برای چسباندن چوب، کاغذ، چرم و پارچه مناسب می باشند.
وقتی این چسب ها اعمال می شوند و خشک می شوند، یک اتصال مناسب با چندین روش ایجاد می شود. این چسب می تواند به سادگی سخت شود و به صورت یک توده ی رزینی ایجاد شود. چسب هایی مانند پلی وینیل استات یا چسب چوب، بدین شیوه عمل می کنند. این چسب می تواند لایه ای تشکیل دهد که این لایه با آب و یا حلال و یا عمال حرارت، دوباره فعال می شود. این چسب ها می توانند لایه ای تشکیل دهند که وقتی خشک می شوند، دارای استحکام بیشتری است. چسب های حساس به فشار، از جمله این چسب ها، می باشند. در اصل 4 نوع چسب وجود دارد که با تبخیر آب یا حلال، سخت می شوند:
• چسب های تماسی: این چسب ها بر روی هر دو زیرلایه اعمال می شود و با تبخیر حلال، زیرلایه ها تحت فشار بر روی هم قفل می شوند.
• چسب های حساس به فشار: این چسب ها به یک یا هر دو زیرلایه اعمال می شوند. وقتی حلال حذف می شود، چسب چسبندگی دائمی و مناسبی ایجاد می کند. زیرلایه ها می توانند با اعمال فشار اندکی، بر روی هم جفت شوند.
• چسب های با قابلت فعال شدن: این چسب ها بر روی زیرلایه اعمال می شوند و سپس حلال آن، تبخیر می شود. در این مرحله، زیرلایه ممکن است ذخیره سازی شود و یا با استفاده از یک پوشش چسبی، انتقال یابد. در زمان اتصال، پوشش با حلال آغشته می شود و بدین صورت چسب چسبندگی خود را بااز می یابد و با اعمال فشار، به هم متصل می شود.
• چسب های صمغی: این چسب ها، در واقع مواد صمغی هستند که در داخل حلال حل می شوند. تبخیر حلال موجب می شود تا رزین به صورت مکانیکی در داخل زیرلایه گیر کند.

چسب های تماسی

چسب های تماسی با استفاده از اسپری یا پوشش دهی غلطکی، بر روی هر دو زیرلایه، اعمال می شود. معمولا تحت شرایط عادی، به حلال اجازه ی تبخیر داده می شود اما برخی اوقات، حرارت دهی نیز به منظور تسریع فرایند خشک شدن، اعمال می شود. بعد از تبخیر بخشی از حلال، سطوح چسبندگی به هم متصل می شوند و چسب به سرعت و با اعمال فشار تماسی، سخت می شود. یک پنجره ی زمانی وجود دارد که در آن، زمان مناسب برای اتصال دهی، وجود دارد.
چسب های تماسی عموماً دارای استحکام برشی و استحکام پوسته ای شدن بالایی است. استحکام و دوام این چسب ها، مشابه چسب های ترموست است. کاربردهای نمونه وار چسب های تماسی، در دکوراسیون سطوح چوب برای قطعات آشپزخانه می باشد. چسب های تماسی عموماً دارای استحکام خام و یا میزان استحکام اولیه ای هستند که بعد از اعمال فشار، این استحکام افزایش می یابد.

چسب های حساس به فشار

چسب های حساس به فشار مشابه با چسب های تماسی، اعمال می شوند. برخلاف چسب های تماسی، میزان چسبندگی آنها دائمی است و هیچ گستره ی زمانی بهینه برای اتصال زیرلایه ها، وجود ندارد. چسب های حساس به فشار عموماً بر اساس الاستومرها و محلول های حلال ترموپلاست، تولید می شوند. این مواد بر روی زیرلایه پوشش داده می شوند و یا بر روی آن ها به صورت یک لایه پخته می شوند و به عنوان یک حامل، مورد استفاده قرار می گیرد. نوارهای حساس به فشار به این شیوه ساخته می شوند. وقتی حلال تبخیر می شود، نوار برای اعمال اماده می شود. این نوارها را می توان بسته بندی کرد و در زمان مورد نیاز، مورد استفاده قرار داد.
بیشتر چسب های حساس به فشار از فرمولاسیونی شبیه به چسب های الاستومری، اکریلاتی و یا رزین های سیلیکونی ساخته شده اند. مزیت و محدودیت های هر یک از این چسب های حساس به فشار در جدول 1 آورده شده است. چسب های حساس به فشار به دلیل انعطاف پذیری خوب و استحکام پوسته ای شدن مناسب، شاخص می باشند.

چسب های حساس به فشار می توانند از حالت محلول، مذاب و یا محلول آبی، اعمال شوند. جدول 2 نشاندهنده ی خواص و ویژگی های روش های مختلف اعمال چسب های حساس به فشار می باشد. الاستومرهای ترموپلاست معمولاً در چسب های حساس به فشاری استفاده می شوند که در حالت ذوبی، استفاده می شوند.

بیشتر چسب های حساس به فشار بر روی پلاستیک ها، کاغذ، فویل ها و یا الیاف اعمال می شوند و در بسته بندی از آنها استفاده می شود. نوارهای حساس به فشار با سطوح چسبنده ی دوتایی نیز تولید شده اند. این نوارها، برای کاربردهایی مناسب اند که در آنها، زیرلایه ها حاوی بخش های نامنظم و غیر یکنواختی وجود دارد.
چندین نوار چسبی با استحکام بالا وجود دارد که برای کاربردهای شبه ساختاری، توسعه یافته اند. استفاده از حامل های فومی شکل نه تنها موجب می شود تا یک پرکننده ی شکافی ایجاد شود بلکه موجب می شود تا توزیع تنش در داخل ناحیه ی اتصال، به خوبی انجام شود و بدین شیوه، استحکام نهایی اتصال بهبود یابد. این نوارها استحکام اتصالی 10 برابر با چسب های حساس به فشار ایجاد می کند.
چسب های حساس به فشار در هنگام اعمال فشار با دست، یک اتصال با استحکام نسبتا پایینی ایجاد می کنند. آنها ممکن است بر روی هر سطح تمیز و خشکی اعمال شوند. از آنجایی که آنها قادر به تحمل بارهای سبک هستند، به دلیل ایجاد خزش، آنها به عنوان چسب های ساختاری در نظر گرفته نمی شوند. تمیزی سطحی یکی از مسائل مهم در زمینه ی استفاده از چسب های حساس به فشار می باشد.
چسب های حساس به فشار در طی زمان، یک پیوند با استحکام بالا ایجاد می کنند. استحکام کامل در این اتصال ها، وقتی ایجاد می شود که چند روز از اعمال آن ها گذشته باشد (شکل 2). نوارهای حساس به فشار نیازمند این هستند که زیرلایه ها به طور نزدیکی در کنار هم قرار داده شده باشند. ضخامت چسب های حساس به فشار ممکن است تنها چند میل باشد.

اگر یک گاف بزرگتر از فاصله ی میان زیرلایه ها، وجود داشته باشد، چسب نمی چسبد زیرا هیچ فشاری در ناحیه ی شکاف، اعمال نشده است. نوارهای حساس به فشار که از حامل های فومی استفاده می کنند، در جاهایی استفاده می شود که تلورانس فشاری بالا باشد. این چسب ها، به سهولت در نوارهای محافظ اتومبیل کاربرد دارند.

چسب های با قابلیت فعال سازی

چسب های خاصی وجود دارند که به نام چسب های با قابلیت فعال سازی، معروف می باشند. این سیستم ها، می توانند به یک زیرلایه اعمال شوند و به صورت یک پوشش تشکیل شوند. این پوشش سپس به جامد تبدیل می شود و به صورت یک ماده ی غیر چسبنده در می آید. زیرلایه های پوشش داده شده، سپس ذخیره سازی می شوند تا در زمان مورد نیاز، در فرایند اتصال، استفاده شوند. وقتی زمان اتصال یک زیرلایه به زیرلایه ی دیگر، برسد، قطعه ی پوشش داده شده، وارد حلال می شود و سپس اتصال انجام می شود. غوطه وری در حلال موجب می شود تا چسب حالت چسبنده ی خود را بازیابد و بتوان زیرلایه ها را بر روی هم اتصال داد.
لیبل ها، پلاک ها، تمبرها و قطعات مشابه، کاربردهای متداول این چسب ها می باشند. باید مراقب باشیم که حلال به میزان مناسب بر روی سطح چسب اعمال شود. حلال فعال ساز، عموماً با استفاده از برس، اسپری و یا غلتک بر روی سطح چسب، اعمال می شود. حلال بیش از حد موجب می شود تا بخشی از سطح چسبندگی از چسب، تهی شود. حلال کمتر از حد مورد نیاز نیز منجر به عدم فعال سازی بخشی از سطح چسبندگی می شود. این چسب ها، به طور نرمال، فرمولاسیونی مشابه رزین های ترموپلاست دارند.

چسب های صمغی

بسیاری از چسب های حاوی حلال به خاطر خاصیت ایجاد قفل مکانیکی، مورد استفاده قرار می گیرند. آنها با استفاده از یک رزین صلب و ترموپلاست با تافنس بالا فرموله می شوند. زیرلایه نیز عموماً متخلخل است. وقتی این چسب ها اعمال می شوند، حلال تبخیر می شود و وارد هوا می شود و بدین صورت، رزین چسبی در داخل خلل و فرج زیرلایه به دام می افتند. کاربردهای نمونه وار این چسب، در اتصال چوب، پارچه، چرم و سایر زیرلایه های متخلخل می باشد.
سیستم های بر پایه ی حلال های آبی، می توانند برای اتصال ترموپلاست های خاص، استفاده شوند. در این کاربردها، حلال از زیرلایه نفوذ می کند و با عبور از بخش رزینی چسب، چسب، حالت صلب پیدا می کند.

سخت شدن از حالت مذاب

چسب ها می توانند با سرد شدن از حالت مذاب نیز سخت شوند. چسب های ذوبی، مثال هایی از این نوع چسب ها می باشد. این چسب ها، عموماً چسب های ترموپلاستی هستند که در زمان حرارت دهی به آنها، نرم و ذوب می شوند. این ترموپلاست ها با قرارگیری بر روی سطح زیرلایه و سرد شدن، از حالت مذاب به حالت جامد تبدیل می شوند. وقتی این محصولات در حالت مذاب قرار می گیرند، ویسکوزیته ی آنها افت کرده و به خوبی می توانند سطح را تر کنند. این چسب ها، نباید به سرعت سرد شوند تا بدین صورت زمان برای تر کردن زیرلایه ها را داشته باشند. وقتی چسب های مذاب بر روی سطح و در حالت مذاب اعمال می شوند، زیرلایه باید فوراً اتصال پیدا کند. این چسب ها می تواند ابتدا اعمال شود و سپس زیرلایه ی پوشش داده شده، برای ذخیره سازی و فعال سازی بعدی، ذخیره سازی شود. در زمان فعال سازی، زیرلایه های پوشش داده شده، می توانند سپس از بخش ذخیره سازی خارج شوند و تحت فشار اندکی، به هم متصل گردند.
چسب های ذوبی وقتی سخت می شوند، می توانند میزان چسبندگی متفاوتی داشته باشند. این چسبندگی به فرمولاسیون چسب، وابسته می باشد. یک چسب حساس به فشار می تواند از یک فرمولاسیون ذوبی منتج شود. برخی از نوارهای حساس به فشار و فیلم های مشابه، به این شیوه تولید شده اند. این روش موجب حذف مواد سمی و خطرناک برای محیط زیست می شوند و میزان مصرف حلال را به حداقل می رسانند.
موادی که در اصل به عنوان چسب های ذوبی استفاده می شوند، شامل کوپلیمر اتیلن و وینیل استات، پلی وینیل استات، پلی اتیلن، پلی پروپیلن آمورف، کوپلیمر بلوک استایرن بوتادین، پلی آمیدها و پلی استر می باشد. عموماً فرمولاسیون چسب های ذوبی در دمایی در حدود 175 درجه ی فارنهایت، حالت جامد دارد. دماهای کاربردی نمونه وار برای این محصولات، در دمایی بین 300 تا 400 فارنهایت است. خواص نمونه وار مربوط به چسب های ذوبی در جدول 3 نشان داده شده است.

ادوات توزیع مناسبی باید برای اعمال مذاب، مورد استفاده قرار گیرد. در برخی اوقات، چسب مذاب از یک حمام مذاب اعمال می شود. در این حالت، حمام مذاب تحت گاز خنثی می باشد تا بدین صورت، از اکسیداسیون چسب، جلوگیری گردد. روش های اعمال کنونی و نحوه ی مذاب اعمال شده، موب می شود تا ادوات خاصی برای اعمال چسب،مورد نیاز باشد. سیلندر یا بخش های ذخیره سازی مذاب نیز می تواند برای اعمال چسب بر روی زیرلایه، استفاده شود. این سیلندرها، مجهز به نازل های خروج چسب می باشد. فرمولاسیون چسب های مذاب باید به دقت و بر اساس وسایل مورد استفاده در اعمال چسب، انتخاب گردد.
چسب های ذوبی از دهه ی 1980 موجود می باشند. این چسب ها، از گاز نیتروژن و یا دی اکسید کربن به منظور افزایش حجم چسب به میزان 20 تا 70 % استفاده می کند. فرایند ایجاد فوم چسبی، موجب افزایش زمان باز شدن و ایجاد خواص پرکنندگی می شود. فوم های الاستیک همچنین موجب رهایش تنش هایی می شود که در داخل اتصال ایجاد می شود.
منبع تحقیق :
Handbook of adhesives and sealants/ Edxard M. Petrie
استفاده از مطالب این مقاله، با ذکر منبع راسخون، بلامانع می باشد.