خانواده ی چسب ها (8)

رزین های سیلکونی

رزین های سیلیکونی (Silicone resins) دارای خاصیت برشی پایینی هستند اما مقاومت در برابر پوسته ای شدن و مقاومت حرارتی آنها، استثنایی است. چسب های سیلیکونی به صورت محلول در حلال و یا به صورت مایع های دو یا تک جزئی، موجود می باشند.
چسب های سیلیکونی عموماً به صورت محلول در حلال و در کاربردهای حساس به فشار، استفاده می شوند. این سیستم ها از طریق پلیمریزاسیون افزایشی و پلیمریزاسیون رادیکالی، عمل آوری می شوند. چسب های منتج شده بسیار چسبناک هستند و استحکام پوسته ای شدن آنها متوسط است. این مسئله نتیجه ای از استحکام پیوستگی نسبتا پایین این چسب ها می باشد. چسب های سیلیکونی بعد از عمل آوری در دماهای بالا و با کمک کاتالیست های آلی، به ماکزیمم خواص فیزیکی خود می رسند. یک میزان کمتر از چسبندگی در عمل اوری در دمای اتاق، حاصل می شود.
چسب های سیلیکونی کیفیت چسبندگی خود را در یک گستره ی دمایی زیاد، حفظ می کنند (حتی در برخورد با دماهای بالا). این چسب ها، مواد چسبنده ای هستند که به انواع مختلفی از مواد می چسبند. به دلیل اینکه سیلکون دارای انرژی سطحی نسبتا پایین است، این مواد به خوبی به بسیاری از زیرلایه های پلاستیکی با انرژی سطحی پایین مانند پلی اتیلن و فلئوروکربن ها، می چسبند. جدول 1 نشاندهنده ی خواص استحکام و همچنین برخی خواص دیگر این چسب ها در اتصال دهی فویل های آلومینیومی می باشد. چسب های سیلیکونی حساس به فشار اغلب به شکل نوارهای حساس به فشار، استفاده می شوند. کاربرد این نوارها در صنعت الکترونیک و مدارهای چاپی می باشد. از این چسب ها همچنین برای اتصال رابرهای سیلیکونی و سایر ادوات دما بالا، استفاده می شود.
چسب ها و مواد آب بندی سیلیکونی (RTV) ولکانیزه شده در دمای اتاق، موجب تشکیل پیوندهای انعطاف پذیر می شوند. این چسب ها، به انواع مختلفی از زیرلایه ها، متصل می شوند.
این چسب ها، خمیرهای یک جزئی هستند که بوسیله واکنش با رطوبت هوا، عمل اوری می شوند. به دلیل مکانیزم عمل آوری منحصربفرد، خطوط اتصال چسب ها، نباید بیش از یک اینچ، همپوشانی داشته باشند. مواد سیلیکونی RTV در دمای اتاق و در زمانی حدود 24 ساعت، عمل اوری می شوند. با استفاده از فرمولاسیون سیلیکون های RTV، اسید استات در طی عمل اوری، آزاد می شوند. در نتیجه، خوردگی فلزاتی مانند مس و برنج، در نواحی اتصال، یکی از مشکلات استفاده از این چسب ها می باشد. برای مواد خورنده، فرمولاسیون سیلیکونی RTV خاص موجود می باشد که می تواند به جای آزاد کردن استیک اسید، متانول تولید کند.
سیستم های RTV دو جزئی وجود دارند که در طی عمل آوری خود، هیچ ماده ای آزاد نمی کنند. این سیستم های چسب، عموماً بوسیله ی استآنوس اکتوات (stannous octoate) و یا کاتالیست دی بوتیل تین دی لورات و در دماهای محیط و دماهای بالا، عمل آوری می شوند. این سیستم های دو جزئی، به طور نرمال حاوی آب در فرمولاسیون می باشند که این مسئله موجب افزایش اثربخشی عمل اوری آنها می شود. چسب های دو جزئی RTV می توانند به صورت لایه های ضخیم عمل آوری شوند که در اینجا، سیستم های تک جزئی، نمی توانند استفاده شوند.
چسب های RTV که به صورت کامل عمل آوری می شوند، می توانند برای دوره های زمان طولانی در دمای 450 فارنهایت و برای زمان های کوتاه در دمای 550 فارنهایت، مورد استفاده قرار گیرند. چسب های سیلیکونی نرم هستند و مقاومت به عوامل محیطی و شیمیایی آنها خوب است. حد دمای پایین این چسب ها، عموما تا دمای منفی 80 فارنهایت است. در این دما، این محصولات کریستالی می شوند. شکل 1 نشاندهنده ی استحکام پوسته ای شدن چسب های RTV برای اتصال آلومینیوم می باشد. رابرهای سیلیکونی RTV به خوبی به سطح تمیز فلزات، شیشه ها، چوب، رزین های سیلیکونی، رابرهای سیلیکونی ولکانش یافته، سرامیک ها و بسیاری از سطوح پلاستیکی می چسبند. شرینکیج پایین و قابلیت پر کردن شکاف موجب می شود تا این مواد، مواد مناسبی برای کاربردهای آب بندی باشد. این مواد بهترین مواد آب بندی برای کاربردهای حمام و آشپزخانه می باشد.

رزین های ترموپلاست

چسب های ترموپلاست بیان کننده ی یک گروه از چسب ها می باشد که می توانند بدون انجام واکنش شیمیایی، سخت شوند. این چسب ها می توانند به طور مکرر ذوب و انجماد پیدا کنند بدون آنکه خواص آنها از بین رود. این مواد همچنین می توانند در داخل حلال، حل شده و یا به صورت سوسپانسیون در آب در آید. بنابراین، این چسب ها عموما به گونه ای فرموله می شوند که یا با تبخیر حلال و یا سرد شدن از حالت مذاب، سخت می شوند.
جدول 3 بخش اول این مقاله توصیف کننده ی متداول ترین انواع چسب های ترموپلاست می باشد. این چسب ها در گستره ی دمایی -20 F تا 150 فارنهایت کاربرد دارند. خواص فیزیکی آنها به نوع شیمی آنها وابسته می باشد. برخی از رزین ها مانند رزین های پلی آمیدی، انعطاف پذیری بالایی دارند، در حالی که سایرین حالت بسیار صلبی دارند. با ایجاد پیوند عرضی در این محصولات، چسب های ترموپلاست در بارگذاری ها و دماهای متوسط، متحمل خزش می شوند.
چسب های ترموپلاست عموماً به صورت محلول در حلال، امولسیون های بر پایه ی آب و یا ذوبی، موجود می باشند. سیستم های حلالی و بر پایه ی آب، برای اتصال دهی مواد متخلخل مانند چوب، پلاستیک و کاغذ، مناسب می باشند. چسب های تماسی احتمالا بهترین نوع از چسب های بر پایه ی حلال می باشند. سیستم های بر پایه ی آب مخصوصاٌ برای اتصال دهی فوم ها مناسب می باشند. استفاده از چسب های بر پایه حلال، می تواند موجب تخریب این فوم ها شود. این چسب ها، با حرارت دیدن، دوباره نرم می شوند.
سیستم های ذوبی معمولا دارای انعطاف پذیری و تافنس بالا می باشند. آنها به طور گسترده در کاربردهای آب بندی استفاده می شوند مثلا آب بندی کاغذ، فیلم های پلاستیکی و فویل فلزی.
جدول 2 مقایسه ی عمومی مربوط به چسب های ذوبی را نشان می دهد. مذاب گرم می تواند بر روی نوار و ریبون اعمال شود و برای اتصال زیرلایه ها، مصرف شود. نرخی که چسب سرد می شود و بر روی سطح قرار می گیرد، به نوع زیرلایه و اعمال فرایند پیش گرم، وابسته می باشد. جدول 3 لیستی از مزیت ها و محدودیت های مربوط به استفاده از چسب های بر پایه ی آب، چسب های بر پایه ی حلال و چسب های ذوبی را نشان می دهد. پلی وینیل استات
چسب های پلی وینیل استاتی عموماً از رزین های پلی وینیل بوتیرال و یا پلی وینیل فرمال تولید می شوند. پلی وینیل بوتیرال دارای ویسکوزیته ی ذوبی پایینی هستند و به دلیل انعطاف پذیری بالا، استحکام پوسته ای شدن بهتری دارند. چسب های پلی وینیل بوتیرالی به عنوان محلول های حاوی حلال با ویسکوزیته ی بالا و مقدار جامد پایین، مورد استفاده قرار می گیرند. این محصولات، محصولاتی سفید رنگ و شفاف هستند و چسبندگی خوبی به شیشه دارند. مقاومت در برابر آب این چسب ها نسبتا ضعیف است اما مقاومت به رطوبت آنها برای کاربردهای خارج خانه، مطلوب می باشد. پلی وینیل بوتیرال به طور متدول در اتصال دهی شیشه های ایمنی چند لایه، استفاده می شوند. پلی وینیل فرمال نیز در رزین های ترموست انعطاف پذیر استفاده می شود. چسب های هیبریدی منتج شده، مانند چسب های وینیل- فنولیک و وینیل –اپوکسی از پلی وینیل فرمال به عنوان عامل افزایش دهنده ی انعطاف پذیری، استفاده می کنند.
پلی وینیل استات
پلی وینیل استات متداول ترین چسب حاوی رزین وینیلی است. چسب های وینیل استاتی، عموماٌ به صورت محلول در حلال و یا به صورت امولسیونی، مورد استفاده قرار می گیرند. فرمولاسیون آنها ممکن است حاوی پرکننده و پیگمنت نیز باشد. این مسئله به کاربرد، وابسته می باشد. این پلیمر شاید به عنوان امولسیونی تعریف شود که با استفاده از پلی وینیل الکل، پایدار شده است. یک چنین لاتکس حاوی پلی وینیل استاتی، پایه ای برای چسب سفید است که در کاربردهای منزل، استفاده می شود.
برای اتصال دهی چوب با این چسب، یک زمان گیرش 10 دقیقه تا 3 ساعت در دمای 68 فارنهایت و فشار متوسط 145 psi پیشنهاد شده است. یک تا 7 روز هم طول می کشد تا استحکام پیوند، به استحکام مناسب برسد. در صنعت مبلمان، برخی اوقات حرارت دهی میکروویو برای افزایش سرعت خشک شدن این چسب ها، استفاده می شود. زیرلایه های اتصال یافته می توانند با حرارت مونتاژ شوند و سپس بوسیله ی حلال، دوباره فعال شوند. این چسب ها باید در دمایی بین 60 تا 90 فارنهایت اعمال شوند. لاتکس می تواند به دلیل سیکل های یخ زدن و آب شدن متوالیف خراب شود و به همین خاطر، طول عمر مفید آنها پایین است.
چسب های پلی وینیل استات انعطاف پذیری بالایی دارند، مخصوصا در دماهای پایین. مقاومت در برابر بیشتر حلال ها و رطوبت این چسب ها ضعیف است اگر چه این چسب ها، می توانند در برابر تماس با مواد گریسی، روغن و مایع های نفتی، مقاومت کنند. فیلم های عمل آوری شده در دماهایی در حدود 113 فارنهایت، نرم می شوند. با استفاده از فرمولاسیون مناسب، این چسب ها می توانند چسب های ارزان قیمتی باشند و چسبندگی اولیه و خاصیت پرکنندگی آنها نیز مطلوب می باشد. پلی وینیل استات در هنگام بارگذاری، تمایل به خزش دارد.
محصولات این نوع از چسب ها، برای کاربردهایی استفاده می شوند که حداقل یکی از زیرلایه ها، متخلخل باشد. کاغذ، پلاستیک، فویل فلزی، چرم و پارچه، می توانند به خوبی با استفاده از امولسیون های پلی وینیل استاتی، به هم متصل شوند. استفاده ی اصلی از این چسب ها، در صنعت بسته بندی می باشد. پلی وینیل استات معمولا به صورت فرمولاسیون چسب ذوبی، استفاده می شود. در این شکل، این چسب برای اتصال دهی صفحات کاغذ کتاب و لایه های فویل، استفاده می شود. محلول های حاوی حلال از این چسب ها، نیز مورد استفاده قرار می گیرند اگر چه استفاده از لاتکس، متداول تر است.

پلی وینیل الکل

پلی وینیل الکل یک رزین مصنوعی ترموپلاست است که عموما به صورت محلول در آب و برای اتصال دهی مواد متخلخل مانند کاغذ و پارچه، استفاده می شود. در مورد کاغذ و چوب، چسب های پلی وینیل الکل آب خود را به سرعت از دست داده و در نتیجه، سریعاً گیرش پیدا می کنند و می تواند بعد از چند دقیقه اتصال، فشار را از روی آنها برداشت. خاصیت ترشوندگی و چسبناکی به همراه گیرش سریع موجب می شود تا این چسب ها، برای چسباندن اتوماتیک لیبل، صنعت بسته بندی و اتصال لایه های فویل و کاغذ مناسب باشند. چسب های وینیل الکلی می تواند با حرارت دهی، آب بندی شوند.
مقاومت در برابر آب این چسب ها متوسط است اما این مقاومت به حدی است که می توان از این چسب برای اکثر کاربردهای داخلی، استفاده کرد. مقاومت در برابر گریس و روغن این چسب ها، استثنایی است. این چسب ها می توانند همچنین بدون بو و مزه باشند. از این رو، از انها در بسته بندی غذا، استفاده می شود.
افزودن پلی وینیل الکل به امولسیون های پلی وینیل استات اغلب موجب بوجود آمدن چسب هایی می شود که علاوه بر داشتن سرعت گیرش پایین تر، انعطاف پذیری بهتر و چسبانندگی بهتری دارند. به هر حال، مقاومت حرارتی و مقاومت طولانی مدت در برابر خزش در رزین های پلی وینیل استاتی، عموماً پایین است.

الاستومرهای ترموپلاست

الاستومرهای ترموپلاست در واقع کوپلیمرهای بلوک هستند. بهترین و شناخته ترین این مواد، استایرن – بوتادین می باشد. این چسب دارای ویژگی چسبانندگی بهتری نسبت به نیتریل، نئوپرن و یا رابر طبیعی نیست. به هر حال، این چسب ها ارزان قیمت بودن و دارای مقاومت در برابر پیرسازی بهتری نسبت به رابر طبیعی هستند. رابرهای استایرن- بوتادین (SBR) بیشترین تولید از لحاظ حجم را در بین رابرهای تولیدی در آمریکا، به خود اختصاص داده اند. این مواد به طور معمولی برای استفاده در صنعت چسب، مناسب نیستند و اغلب با استفاده از پلاستیسایزرها، پرکننده ها و سایر رزین ها، عمل اوری می شوند.
چسب های SBR دارای تافنس خوب و جذب آب پایینی هستند. ترکیب فرموله شده ی این چسب ها، دارای استحکام کششی بسیار خوبی هستند و به طور متداول، به صورت چسب های حساس به فشار، چسب های ذوبی ، مواد آب بندی و بایندر، استفاده می شوند.

اتیلن وینیل استات

این کوپلیمر رندوم، اغلب به عنوان چسب ذوبی فرموله می شود که حاوی 30 % وینیل استات در پلی اتیلن است. مشابه تمام فرمولاسیون های چسب های ذوبی، ویسکوزیته ی مذاب به طور قابل توجهی به وزن رزین پایه وابسته می باشد. استفاده از تکتیفایرها موجب کاهش ویسکوزیته و بهبود خاصیت ترشوندگی و چسبندگی چسب، می شود. پرکننده های غیر آلی برای کاهش قیمت و افزایش ویسکوزیته ی این محصولات، استفاده می شود. مواد آنتی اکسیدان نیز برای محافظت از چسب در طی سرویس دهی، ضروری می باشند.
استفاده ها از این چسب در اتصال مقوا، اتصال صفحات کتاب و ... می باشد. این چسب ها در تنش های نسبتا پایین، دچار خزش می شوند. این مسئله می تواند با استفاده از پیوند عرضی (با افزودن پروکسید و یا تابش) انجام شود. توسعه ی سیستم های چسبی ذوبی با قابلیت عمل آوریی نیز در حال انجام می باشد.

رزین های سلولزی

مشتقات سلولز یکی از قدیمی ترین و متداول ترین چسب هایی است که در کاربردهای خانگی، استفاده می شده است. چسب های حاوی نیترات سلولز در واقع چسب های محلول در حلالی هستند که به خوبی به بسیاری از مواد ترموپلاستیک، می چسبند. این محصولات در برابر آب مقاوم هستند و موجب تشکیل یک پیوند با تافنس بالا بر روی بسیاری از مواد از جمله، فلزات، شیشه، پلاستیک و پارچه، می شوند. فرمولاسیون چسب های سلولز نیتراتی، اولین بار برای اتصال دهی مدل های و اسباب بازی ها معرفی شده اند.
چسب های سلولز استات مقاومت حرارتی و مقاومت در برابر پیرسازی خوبی دارند. به هر حال، این چسب ها مانند هم خانواده ی خود یعنی سلولز نیترات، مقاومت به رطوبت خوبی ندارند. استفاده ی اصلی از این نوع از چسب های سلولزی در اتصال دهی پلاستیک های سلولز استاتی می باشد.
اتیل سلولز نیز می تواند به صورت چسب های محلول در حلال و همچنین ذوبی، مورد استفاده قرار گیرند. خواص این چسب ها به طور قابل توجهی با نوع رزین مورد استفاده و فرمولاسیون چسب، تغییر کند. اتصال دهی خوب بر روی زیرلایه های متخلخل، یکی از مزیت های این نوع از چسب های سلولزی است. البته اتصال دهی زیرلایه های بدون تخلخل، مشکل می باشد. تنها مزیت این چسب ها، مقاومت در برابر آب می باشد.

پلی آمیدها

چسب های پلی آمیدی ذوبی، دارای نقطه ی ذوب کمتری نسبت به پلی امیدهای مورد استفاده در تولید پلاستیک های مهندسی هستند. آنها دارای مقاومت دمایی بالاتر نسبت به چسب های اتیلن وینیل استات هستند و نیازمند افزودنی کمتری می باشد. به هر حال، آنها عموماً گران قیمت ترند. تروپلیمرهای پلی آمیدی برای اتصال دهی پارچه مورد استفاده قرار می گیرند و مقاومت خوبی در برایر مایع های تمیزکننده، دارند. رزین های متعددی در خانواده ی پلی آمید قرار دارند. این رزین ها، می توانند در دمای مورد نظر ذوب شوند و این جزء مزیت های آنها محسوب می شود.
رزین های پلی آمیدی به طور متداول به عنوان اصلاح کننده در چسب های ساختاری و غیر ساختاری استفاده می شوند و موجب بهبود انعطاف پذیری و مقاومت در برابر ضربه می شوند.
استفاده از مطالب این مقاله، با ذکر منبع راسخون، بلامانع می باشد.
منبع مقاله :
Handbook of adhesives and sealants/ Edxard M. Petrie