طبقه بندی چسب ها (4)

شکل فیزیکی

یک روش متداول برای ایجاد تمایز میان چسب ها، شکل فیزیکی آنهاست. سیستم های چسبی در یک سری اشکال، موجود می باشد. متداول ترین این اشکال، عبارتند از:
• خمیرها و مایع های بدون حلال چند جزئی
• خمیرها و مایع های بدون حلال یک جزئی
• محلول های یک جزئی (مایع)
• جامدها (پودرها، نوارها، فیلم ها و ...)
برخی از انواع چسب ها مانند اپوکسی ها، می توانند در چندین شکل موجود باشند. در واقع این اشکال مختلف، از لحاظ ترکیب، متفاوت هستند. ویژگی ها و مزیت های مربوط به انواع مختلف چسب ها در جدول 1 آورده شده است. اغلب شکل ایده آل چسب ها، بوسیله ی پیچیدگی بخش هایی تعیین می شوند که قرار است به هم متصل شوند. همچنین میزان موجود بودن ادوات مورد استفاده در اعمال این چسب ها، نیز یکی از موارد مهم در این زمینه، می باشد. برای مثال، سیستم های حلالی دو جزئی نیازمند ادوات اندازه گیری و مخلوط کردن، ادوات اسپری، ادوات و تجهیزات ثابت کننده و نگهدارنده، می باشد. در سوی دیگر، یک نوار چسب جامد ممکن است کاتالیست هایی داشته باشد که در فرمولاسیون اضافه شده اند. بنابراین، نیازی به اجزای اندازه گیری و مخلوط سازی نیست. در این کاربردها، نیاز به ادوات خاصی برای اعمال چسب، نیستیم. علاوه بر این، ضایعات اندکی در مورد چسب های نواری ایجاد می شود. در واقع با استفاده از این چسب ها، نیاز به استفاده از عوامل شیمیایی کمتر می شود. چسب های حاوی حلال عموماً در جاهایی استفاده می شوند که بتوانیم این چسب را به طور یکنواخت بر روی یک ناحیه ی بزرگ، اسپری کنیم و یا با قلمو، بمالیم. به هر حال، با استفاده از چسب های بر پایه ی حلال، باید مسائل مربوط به تبخیر حلال و اثرات آن بر روی محیط زیست را در نظر بگیریم.
چسب ها می توانند به سادگی به صورت چسب های مایع و جامد طبقه بندی شوند. در هر یک از این گروه ها، انواع مهمی از سیستم های چسبی، وجود دارد. جدول 2 انواع مختلف چسب های مایع و جامدی را نشان می دهد که به صورت متداول، استفاده می شوند.

خمیرها و مایع ها

تفاوت میان چسب های خمیری و مایع عمدتاً در ویسکوزیته ی و روش اعمال می باشد. چسب های مایع به صورت آزاد بر روی سطح حرکت می کنند و بدین صورت می توان یک لایه ی نازک از این چسب ها بر روی سطح ایجاد کرد. این چسب ها تمایل دارند تا جریان یابند و بر روی سطح گسترش پیدا کنند، مخصوصاً در دماهای بالا که ویسکوزته افت می کند. چسب های خمیری به سختی بر روی بدنه حرکت می کنند و اغلب این سیستم ها، تیکسوتروپ هستند و باید با استفاده از یک وسیله مانند ماله و یا تفنگ درزبندی آنها را اعمال کرد. چسب های خمیری برای پر کردن شکاف ها و سایر کاربردهای اتصال، استفاده می شوند. در این بخش ها، مقاومت به شکم دادن، یکی از مسائل مهم در طی عمل آوری چسب می باشد. بخش های بعدی این اشکال مختلف از چسب ها را به صورت دقیق توصیف می کند.

چسب های بدون حلال دو جزئی

سیستم های چسب دو جزئی بدون حلال، معمولاً نیازمند این هستند که پیش از استفاده، مخلوط شوند. بیشتر این چسب ها می توانند در دماهای پایین (مانند دمای اتاق، و یا در زمان های کوتاه و در دماهای بالا)، عمل آوری شوند. وقتی این چسب ها مخلوط می شوند، عمر کاری کوتاهی دارند. وقتی این مخلوط ها عمل اوری می شوند، ویسکوزیته ی آنها افزایش می یابد و اعمال کردن آنها بر روی سطح، سخت می شود. اگر سیستم های چسب گرمازایی بالایی داشته باشند، عمر کاری آنها نیز به توده ای از چسب وابسته می شود که مخلوط شده است.
وقتی این چسب ها اعمال شده و زیرلایه ها بر روی هم قرار داده می شوند، دوره ی زمانی کوتاهی وجود دارد که چسب می تواند به استحکامی برسد که بتوان قطعات را جابجا کرد. زمان کاری در واقع زمانی است که به این استحکام می رسیم. زمان رسیدن به استحکام ماکزیمم در این چسب ها، به نوع چسب و روش عمل اوری آن، وابسته می باشد. یک چسب اپوکسی که با استفاده از پلی آمید- ایمید سخت می شود، دارای عمر کاریی در حدود 30 دقیقه می باشد و با گذر این زمان، استحکام افزایش یافته و در طی 3 تا 7 روز، به استحکام نهایی می رسد. شکل 1 نشاندهنده ی نمودار عمل آوری یک چسب اپوکسی ساده در دمای اتاق می باشد. سیستم های دو جزئی ممکن است مسائلی را در زمینه ی برنامه ریزی تولید، ایجاد کنند. برخی مواقع نیز این چسب ها به ضایعات تبدیل می شوند. چسب های مایع بدون حلال می توانند در تمام عملیات های اتصال مورد استفاده قرار گیرند، بدون در نظر گرفتن اندازه، شکل، جهت گیری و نحوه ی فیت شدن زیرلایه ها. ویسکوزیته ی چسب ها عموماً بوسیله ی نحوه ی اعمال این چسب ها، تعیین می شود. چسب های مایع به سادگی و با استفاده از یک ابزار قلمویی، اسپری و ... اعمال می شوند. چسب های خمیری دارای ویسکوزیته ی بالایی هستند و بدین صورت اعمال آنها بر روی سطح، سخت تر می باشد. این چسب همچنین به عنوان پرکننده ی شکاف میان دو زیرلایه نیز مورد استفاده قرار می گیرند. سیستم های دو جزئی می توانند همچنین برای تولید چسب های نواری غیر جامدی استفاده شوند. وقتی این چسب ها، بر روی صفحه ی جداکننده، قرار داده می شود، بخش حمایت کننده می توانند به عنوان حاملی برای انتقال چسب به سطح زیرلایه، استفاده شود.

چسب های یک جزئی بدون حلال

این چسب ها در شرایط "آماده برای اعمال" (ready-to-apply condition) مورد استفاده قرار می گیرند. بیشتر این سیستم ها، به صورت حرارتی و یا با واکنش با رطوبت هوا، عمل آوری می شوند.
برخی از این سیستم ها، بوسیله ی نور فرابنفش، به صورت بی هوازی و یا با واکنش با برخی از کاتالیست ها، عمل اور می شوند. چسب های یک جزئی برای بسیاری از عملیات های اتصال، مورد استفاده قرار می گیرند زیرا نیازی به مخلوط سازی ندارند و میزان ضایعات آنها کم می باشد.
بیشتر سیستم های ترموست یک جزئی، حاوی هاردنری هستند که فعال سازی می شوند و بدین صورت، چسب در دماهای بالا، عمل آوری می شود. زمان مورد نیاز برای عمل آوری ، در سیستم های حرارتی، می تواند چند ثانیه تا چند ساعت باشد. معمولاً سیستم های تک جزئی دارای عمر نگهداری محدودی هستند و نیازمند ذخیره سازی در یخچال می باشند. وقتی این چسب ها در یخچال ذخیره سازی می شوند، این مهم است که در زمان اعمال، چسب از یخچال خارج شود و در دمای اتاق اعمال شود. اگر یک چسب سرد بر روی زیرلایه ی گرم مانند آلومینیوم اعمال شود، آب موجود در هوا ممکن است بر روی زیرلایه کندانس شود و این مسئله موجب تضعیف پیوند می شود.
سیستم های چسب یک جزئی و خاصی با انجام واکنش با رطوبت هوا، سخت می شوند. پلی یوریتان و سیلکون به این شیوه واکنش می دهند و سخت می شوند. وقتی این سیستم ها بر روی زیرلایه های متخلخل اعمال می شوند، این مهم است که ناحیه ی پیوند بسیار بزرگ نباشد و بدین صورت، رطوبت موجود در هوا بتواند به خوبی به مرکز محل پیوند برسد.
چسب های بی هوازی چسب های تک جزئی هستند که ویژگی های متمایز آنها، پایداری، بدون حلال بودن، و آماده برای استفاده می باشد. این چسب ها در دمای اتاق عمل آوری می شوند. عمل آوری آنها بوسیله ی اکسیژن موجود در اتمسفر، جلوگیری می شود. وقتی اتصال مونتاژ می شود، هوا از این اتصال خارج می شود و بدین صورت، عمل آوری شروع می شود. چسب های بی هوازی خاصی بوسیله ی زیرلایه های فلزی کاتالیست می شود. این کاتالیست ها، موجب افزایش سرعت عمل آوری این چسب ها می شود.
برخی از سیستم های چسبی می توانند با تابش عمل آوری شوند. این چسب ها، بوسیله ی تابش نور فرابنفش، نور مرئی و یا باریکه ی الکترونی، عمل آوری می شوند. چسب های عمل آوری شده با تابش کاربردهای خاصی دارند. این کاربردهای بیشتر محدود به چسباندن لایه های نازک زیرلایه ای است که شفاف می باشند. بنابراین، کاربردهای پوششی متداول ترین کاربرد این چسب ها، می باشد. چسب های عمل اوری شده با تابش، عموماً از رزین های پلی استری غیر اشباع و یا اکریلات، استفاده می کنند.

چسب های بر پایه ی حلال

چسب های بر پایه ی حلال، از مواد آلی به عنوان حامل ذرات جامد، استفاده می کند. به دلیل مسائل زیست محیطی، ایمنی و سلامتی، چسب های حاوی حلال، باید پیش از استفاده، به خوبی مورد بررسی قرار گیرند. بسیاری از چسب های بر پایه ی آب و سیستم های بدون حلال، اخیراً توسعه یافته اند و جایگزین سیستم های حلالی متدوال شده اند.
چسب های حلالی با استفاده از روش اسپری، غوطه وری و یا استفاده از برس، اعمال می شوند. سیستم های چسب حاوی حلال باید به شیوه ای طراحی و اعمال شوند که حلال قابلیت خارج شدن از آنها را داشته باشد. یا باید به حلال اجازه داده شود تا پیش از جفت شدن اتصال، خارج شود و یا اگر زیرلایه متخلخل باشد، حلال می تواند به خودی خود و از طریق این تخلخل ها، تبخیر شود.
چسب های بر پایه ی حلال ممکن است به صورت شیمیایی پیوند عرضی بدهند. این پیوند از طریق عوامل عمل آوری و یا حرارت، انجام می شود. استفاده از یک اپوکسی ترموست جامد با استفاده از حلال، یکی از این مثال ها، می باشد. یک چنین چسب هایی ممکن است برای پوشش دهی استفاده شوند و سپس لایه ی اتصال یافته، برای کاربردهای خاص، مورد استفاده قرار گیرد. وقتی قطعات آماده ی اتصال می شوند، آنها تحت فشار بر روی هم می چسبند. حرارت سپس اعمال می شود تا بدین صورت، پیوندهای عرضی تشکیل شوند.
چسب های بر پایه ی حلال همچنین می توانند پیوند عرضی بدهند مشابه با تمام چسب های حساس به فشار. در این مورد، یک رزین پلیمری جامد مانند پلی ایزوبوتیلن ممکن است از طریق محلول، و به عنوان ماده ی پخت شونده، اعمال شود. وقتی حلال از این ساختار خارج می شود، ویسکوزیته ی رزین افزایش یافته و بدین صورت، چسب به عنوان یک چسب حساس به فشار عمل می کند.

چسب های بر پایه ی آب

چسب های بر پایه ی آب، معمولاً امولسیون هایی از رزین های ترموپلاست هستند. خواص این امولسیون ها، از نوع پلیمر و سیستم مورد استفاده برای ایجاد امولسیون، مشتق می شود. چندین افزودنی وجود دارد که برای پایدارسازی و محافظت امولسیون، مورد استفاده قرار می گیرند. سایر افزودنی ها برای تنظیم چسبندگی، زمان خشک شدن، ویسکوزیته و پایداری مورد استفاده قرار می گیرد.
مشابه با چسب های بر پایه حلال، حامل آب از طریق هوا و یا نفوذ از زیرلایه ی متخلخل، خارج می شود. وقتی چسب منتج شده، خشک می شود، این چسب می توانند به صورت یک لایه ی ترد و سخت و یا انعطاف پذیر باشد. این مسئله به فرمولاسیون چسب وابسته می باشد. چسب های بر پایه ی آب مانند چسب های بر پایه ی حلال به صورت های تماسی، حساس به فشار، با قابلیت فعال شدن و چسب های صمغی تولید می شوند. این چسب ها، به شیوه ای مشابه با چسب های بر پایه ی حلال، اعمال و استفاده می شوند.
شایرد متداول ترین چسب های بر پایه ی امولسیون، کوپلیمر پلی وینیل استات- پلی وینیل الکل باشد که به عنوان چسب سفید و یا چسب چوب، معروف است. این چسب وقتی آب از طریق زیرلایه نفوذ کرده و وارد ساختارش می شود، سخت می شود.
چسب های بر پایه ی آب به عنوان جایگزینی برای چسب های بر پایه ی حلال در نظر گرفته می شوند. در واقع استفاده از این چسب ها، میزان مصرف حلال های آلی را کاهش می دهد. اگر چه چندین نوع چسب بر پایه ی آب به صورت تماسی و حساس به فشار وجود دارد، این چسب ها آهسته تر از چسب های بر پایه ی حلال، خشک می شوند. برای خشک شدن این چسب ها، نیاز است تا میزان حرارت دهی سه برابر شود. خشک کردن اجباری چسب های بر پایه ی آب موجب بروز مشکلات خوردگی آون ها می شود. چسب های تماسی بر پایه ی آب همچنین از ظرفیت اتصال فوری پایینی هستند. وقتی این چسب ها، عمل آوری می شوند، نسبت به رطوبت مقاومتی ندارند (برخلاف چسب های بر پایه ی حلال).

اشکال جامد

اشکال متداول از چسب های جامد عبارتند از چسب های نواری یا فیلم ها، پودرها و یا اشکال جامد. مزیت های اصلی این چسب های تک جزئی، این است که نیازی به مخلوط سازی دو جزء نمی باشد. در واقع این چسب ها، می توانند به صورت یکنواخت بر روی سطح اعمال شوند و از این رو، ضایعات کمی نیز دارند. چسب های ترموپلاست و ترموست می توانند به صورت اشکال جامد تهیه شوند.

نوارها و فیلم ها

نوارها و فیلم ها برای انواع مختلفی از چسب ها مورد استفاده قرار می گیرد که به صورت صفحه ای در بازار به فروش می رسند. در حقیقت این نوارها برای نگهداری صفحات کاغذ، پارچه و بخش های نایلونی و پنبه ای استفاده می شوند.
چسب های نواری و فیلمی شکل، نمی توانند شکاف ها را به خوبی بپوشانند زیرا آنها به سهولت برداشته می شوند. در مورد سیستم های تک جزئی، نیازی به اندازه گیری اجزا، وجود ندارد. نوارها و فیلم ها، می توانند برای اتصال نواحی بزرگ در صنایع هوافضا، مورد استفاده قرار گیرند. برای مثال، اتصال ساختارهای لانه زنبوری بر روی صفحات فلزی با استفاده از چسب های فیلمی شکل ترموست، انجام می شود.

چسب های پودری

یکی دیگر از انواع چسب های جامد، چسب های پودری و یا گرانوله می باشند. این چسب ها با استفاده از حرارت و یا با استفاده از حلال، فعال سازی می شوند و بدین صورت، یک محلول چسب، تولید می شود. تک جزئی بودن چسب های پودری موجب می شود تا خطاهای ایجاد شده در بخش مخلوط سازی و اندازه گیری، حذف شود.
چسب های پودری جامد همچنین می توانند ذوب شوند و یا به صورت متراکم و در اشکال واشری و ... مورد استفاده قرار گیرند. انواع خاصی از پودرهای اپوکسی ترموست می توانند به صورت رینگ های کوچک در آمده و سپس برای اتصال میله ها و لوله ها، مورد استفاده قرار گیرند. این لوله ها، پیش از ایجاد اتصال در داخل یکی از انتهاها، قرار داده می شود. این چسب رینگی شکل، با قرارگیری در دماهای بالا، به صورت ذوب شده در می آید و زیرلایه را تر می کند. حرارت دهی اضافی در زمان عمل آوری کامل چسب ها و تولید قطعات ترموست، استفاده می شود.

اشکال ذوبی

چسب های ذوبی که به صورت جامد به فروش می رسند، با استفاده از رزین های ترموپلاست، ساخته می شوند. این چسب ها، می توانند به چندین شیوه اعمال شوند. این چسب ها می توانند در شکل مذاب بر روی سطح اعمال شوند. این ذوب شدن با حرارت دهی، انجام می شود به نحوی که چسب به محض برخورد با زیرلایه سرد شده و ژله ای می شود. سطوح سپس به سرعت بر روی هم مونتاژ می شوند و تا جامد شدن کامل چسب، تحت فشار قرار می گیرند.
چسب های ذوبی همچنین به صورت لایه بر روی زیرلایه ها اعمال می شوند و بعد از چفت شدن اتصال، با اعمال حرارت، عمل اتصال رخ می دهد. اتصال سپس سرد می شود تا بدین صورت چسب به خوبی به زیرلایه متصل گردد.
محصولات ذوبی به چندین شکل و فورم، موجود می باشند. ساختارهای میله ای می تواند از طریق تفنگ های حرارتی اکسترود شوند.

هزینه

هزینه ها معمولاً یک روش مناسب برای طبقه بندی چسب ها، محسوب می شود. به هر حال، این عامل فاکتور مهمی در انتخاب چسب های خاص می باشد و بوسیله ی آن، تعیین می شود که آیا این چسب، قابلیت استفاده را دارد یا نه؟ بنابراین، هزینه به عنوان روشی برای طبقه بندی و انتخاب در نظر گرفته می شود. در حقیقت، این فاکتور، به صورت پنهانی بر روی فرایند انتخاب، مؤثر می باشد.
قیمت چسب، به هزینه های توسعه و حجم مورد نیاز، وابسته می باشد. چسب هایی که به صورت خاص برای ایجاد مقاومت در برابر محیط های خورنده، طراحی می شوند، گران قیمت تر از چسب های ساده هستند. گستره ی قیمت چسب از چند پنی تا چند پوند متغیر است. چسب هایی که به صورت فیلم و پودر هستند، نیاز به فرآوری بیشتری هستند و از این رو، قیمت آنها بالاتر است.
وقتی هزینه های مربوط به استفاده از چسب را مد نظر قرار می دهیم، نه تنها باید قیمت چسب، مد نظر قرار گیرد، بلکه همچنین باید هزینه های مربوط به ایجاد اتصال مستحکم را نیز در نظر گرفت. بنابراین، هزینه ی اتصال با چسب باید شامل هزینه های کارگری، هزینه های ادوات، زمان مورد نیاز برای عمل اوری و هزینه های مربوط به ضایعات ایجاد شده، باشد. پارامترهای زیر ممکن است برای تجزیه و تحلیل هزینه های واقعی سیستم های چسبی، مناسب باشد:
• میزان پوشش دهی مربوط به ناحیه ی اتصال و یا تعداد اجزا
• سهولت استفاده و ادوات فراروی مورد نیاز
• زمان عمل اوری کل (زمان مورد نیاز برای مونتاژ، آماده سازی چسب، خشک کردن و عمل اوری چسب)
• هزینه های کارگری برای مونتاژ و بررسی قطعات اتصال یافته
• ضایعات مربوط به چسب ها و هزینه ی مواد مورد نیاز و هزینه های محیط زیستی مواد مورد استفاده
• میزان مواد خارج شده از خط، در مقایسه با سایر روش ها
هزینه ی مواد مورد استفاده در تولید چسب ها، می تواند بر اساس هزینه بر واحد سطح اتصال یافته، برآورد گردد. از آنجایی که بسیاری از چسب ها، به صورت جامد و در حالت سوسپانسیونی هستند، هزینه بر واحد وزن، و یا حجم از بخش اتصال یافته، می تواند موجب بروز مقایسه های اشتباه شود.
سطوح چسبندگی خاص و روش اعمال
چسب ها ممکن است همچنین بر طبق استفاده ی نهایی، طبقه بندی شوند. بنابراین، چسب های فلزی، چسب چوب، چسب های وینیلی بر اساس زیرلایه، نامگذاری شده اند. به طور مشابه، چسب های مقاوم در برابر اسید، چسب های مقاوم در برابر حرارت و چسب های با قابلیت تحمل عوامل محیطی، هر کدام بر طبق محیطی نامگذاری شده اند که می توان از آنها استفاده کرد. در بیشتر کتاب ها، چسب ها بر طبق استفاده ی نهایی و یا ترکیب شیمیایی طبقه بندی می شوند.
چسب ها اغلب بر اساس روشی طبقه بندی می شوند که آنها اعمال می شوند. بسته به ویسکوزیته، چسب های مایع می توانند به صورت اسپری شده، با استفاده از برش و یا به صورت پاششی، اعمال شوند. خمیرهای چسبی و بتونه ها، به صورت اکسترودری، اعمال می شوند.
منبع تحقیق :
Handbook of adhesives and sealants/ Edxard M. Petrie
استفاده از مطالب این مقاله، با ذکر منبع راسخون، بلامانع می باشد.