مترجم: حبیب الله علیخانی
پلی استرها
چسب های پلی استری، از لحاظ شیمیایی شبیه به آنهایی است که در صنعت تولید الیاف مصنوعی استفاده می شوند. این چسب ها به صورت فرمولاسیون ذوبی استفاده می شوند. یکی از قدیمی ترین کاربردهای چسب های پلی استری ذوبی در تولید کفش می باشد. فرمولاسیون های پلی استری ذوبی به طور معمول به صورت میله ها و کویل هایی تهیه شده و در داخل تفنگ های ذوب کننده، استفاده می شوند. چسب های پلی استری ذوبی به طور متداول برای اتصال دهی پارچه و قطعات تزئینی، استفاده می شوند. چسب های پلی استری می توانند در حالت طبیعی خود استفاده شوند اما آنها معمولا با استفاده از مواد افزایش دهنده ی تافنس و مقاومت به پوسته ای شدن، امتزاج می یابند.چسب های پلی استری ذوبی بر اساس اسید ترفتالیک تهیه می شوند اما سایر اسیدهای دوتایی نیز در تولید انها استفاده می شوند. رزین های پلی استری ذوبی، دارای دمای ذوب نسبتا بالا (در حدود 500 فارنهایت) می باشند. بنابرااین، این مواد عموماً به عنوان لایه های فعال کننده ی گرمایی، استفاده می شوند. این محصولات، به گونه ای فرموله می شوند که استحکام کششی آنها بالا باشند و اغلب در جاهایی استفاده می شوند که استحکام کششی بالا و مقاومت در برابر دمای بالا، مورد نیاز باشد.
پلی اولفین ها
پلی اولفین ها عموماً به عنوان چسب، در نظر گرفته نمی شوند زیرا به سختی به زیرلایه ها می چسبند. به هر حال، رزین های پلی اولفینی موجب می شود تا چسب های ذوبی استثنایی تولید شوند. زیرا آنها انرژی سطحی پایینی دارند و از این رو، تمام زیرلایه های فلزی و پلیمری را تر می کنند. به هر حال، گریدهای تجاری رزین های پلی اولفین، نمی توانند برای این کاربرد، استفاده شوند. محصولات پلی اولفیتی استاندارد دارای وزن مولکولی پایینی هستند و از این رو، دارای لایه های مرزی تضعیف شده ای هستند. پلی اولفینی که برای چسب استفاده می شود، ترکیبات به نسبت خالصی هستند که دارای وزن مولکولی بالایی هستند.چسب هایی که بر پایه ی رزین های پلی اولفیتی تولید می شوند، عمدتاً به عنوان چسب های ذوبی مورد استفاده قرار می گیرند(هم به صورت بلوکی و هم به صورت لایه ای). این چسب ها، دارای استحکام پوسته ای شدن استثنایی هستند. لایه های چسبی پلی اولفینی همچنین به صورت پوشش های اکسترودری نیز استفاده می شوند. در این کاربرد، یک ورق پلی اتیلینی بر روی یک ساختار اکسترود می شوند و بدین صورت، یک محیط آب بندی حرارتی برای اتصال بعدی، ایجاد می شود.
پلی سولفون
رزین های پلی سولفونی مانند پلی استرها، چسب های نرموپلاست مقاوم در برابر دماهای بالا ایجاد می کنند. این چسب ها، پس از خروج تمام حلال هایشان، نیازمند دماهای بسیار بالایی برای فعال سازی هستند. این محصولات دارای تافنس بالا، استحکام بالا و مقاومت استثنایی در برابر خزش، هستند. این محصولات استحکام ساختاری خود را تا دمای 375 فارنهایت، حفظ می کنند. این محصولات همچنین مقاومت خزشی خوبی تا دمای 300 فارنهایت دارند. استحکام برشی این محصولات بالاتر از 4000 psi است. چسب های پلی اولفینی در برابر اسید و مواد قلیایی، مقاومند. انها بوسیله ی حلال های قطبی و هیدروکربن های آروماتیک، خورده می شوند.چسب های پلی اولفینی دارای خواص پرکنندگی خوبی هستند. این محصولات اغلب برای کاربردهایی انتخاب می شوند که در انها، خواص ساختاری دما بالا مورد نیاز باشد.
فنوکسی
چسب های فنوکسی (Phenoxy adhesives) مواد ترموپلاستی هستند که مشابه چسب های اپوکسی هستند. این محصولات به عنوان محصولات ذوبی تک جزئی به فروش می رسند. البته از این محصولات می توان به شکل محلول در حلال نیز بهره برد.چسب های فنوکسی در برابر هوازدگی مقاوم هستند و دارای مقاومت خوبی در برابر هوازگی، آب، الکل و هیدروکربن های آلیفاتیک، هستند. دمای سرویس دهی این چسب ها در گستره ی -52 تا 180 فارنهایت می باشد. مقامت به خزش این چسب ها بالاست. این مسئله حتی در دماهایی نزدیک به دمای 176 فارنهایت نیز مشاهده می شود. این چسب ها موجب ایجاد خطوط چسبندگی صلب و با تافنس بالا می شوند و استحکام این چسب ها نیز استثنایی است. در شکل ذوبی، پلاستیسایزر نیز عموما برای کاهش دمای ذوب این چسب ها، استفاده می شود. چسبندگی خوب این چسب ها، با مس، برنج، فولاد، آلومینیوم و بسیاری از زیرلایه ها، به تأیید رسیده است.
رزین های فنوکسی به عنوان چسب های ساختاری برای اتصال و مونتاژ سریع فلزات و مواد صلب استفاده می شوند. سایر کاربردهای این چسب ها، عبارتند از: اتصال لوله ها، مونتاژ قطعات اتومبیل و اتصال مواد پلیمری.
اکریلیک
اکریلیک های ترموپلاست دارای کیفیت چسبندگی فوق العاده ای هستند. چسب های اکریلیکی به صورت محلول ، امولسیون و یا به صورت مخلوط پلیمر و مونومر وجود دارند. این محصولات با استفاده از تابش فرابنفش، نور و یا حرارت دهی و یا استفاده از عوامل کاتالیست شیمیایی، عمل آوری می شوند.چسب های حساس به فشار نیز بر پایه ی سیستم های حاوی حلال می باشند. اتصال این محصولات شامل خشک کردن تا نقطه ی چسبناکی و سپس اتصال دو سطح چسبنده به همدیگر می باشد. اکریلیک ها دارای مقاومت در برابر محیط های آبی هستند، مقاومت آنها در برابر روغن و شوک های حرارتی نیز بالاست و همچنین مقاومت آنها در برابر حلال های آلی نیز استثنایی است. مقاومت دمایی این محصولات بر اساس طبیعت رزین پایه، تغییر می کند. چسب های اکریلیکی دارای مقاومت در برابر هوازدگی استثنایی است و ویژگی های پیرسازی انها نیز مناسب است. یکی از کاربردهای اصلی این محصولات در صنعت اتومبیل می باشد. این محصولات برای اتصال برچسب سپر و یا لیبل های و علامت های اتصال یافته به بدنه ی خودرو، استفاده می شوند.
الاستومرهای پلی اکریلیکی، برای تولید چسب های حساس به فشار با کارایی بالا، استفاده می شوند. این چسب ها برای اتصال و نگهداری انواع مختلفی از زیرلایه ها مانند برچسب اتومبیل ها، قاب های محافظ و ... استفاده می شود. این چسب ها، دارای استحکام استثنایی و مقاومت در برابر پیرشدگی هستند.
چسب های حساس به فشار ذوبی، نیز نوع جدیدی از این چسب های محسوب می شوند. این چسب ها می توانند به صورت ذوبی اعمال شوند اما وقتی بر روی زیرلایه اعمال می شوند، به عنوان چسب های حساس در برابر فشار عمل می کنند. در این روش اعمال، استفاده از حلال به عنوان حامل برای اعمال رزین به زیرلایه، حذف می شود.
چسب های اکریلیکی ذوبی پایداری گرمایی، اکسیداسیونی و پایداری در برابر UV خوبی در مقایسه با سایر چسب های ذوبی و حساس به فشار، دارند.
رزین های طبیعی
امروزه، چسب های تولیدی از رزین های طبیعی هنوز هم در بسیاری از کاربردها، استفاده می شوند. این چسب ها، معمولا بر اساس محصولات آلی و یا غیر آلی طبیعی ، تولید می شوند. این موواد در اصل چسب های ارزان قیمتی هستند. به هر حال، برخی از چسب های غیر پلیمری مانند سیمان های سرامیکی نیز دارای خواص ویژه ای هستند (مثلا مقاومت به دماهای بالا) و از این رو، کاربردهای گسترده ای در صنعت پیدا کرده اند.رزین های آلی طبیعی
چسب های آلی طبیعی پلیمرهایی هستند که مشابه همتایای مصنوعی شان می باشند. بسیاری از این چسب ها به این دلیل استفاده می شوند که مدت های مدیدی است مورد استفاده قرار گرفته اند و صنایع مختلفی است که از آنها استفاده کرده اند. این محصولات ارزان قیمت است. در کاربردهای خاص، این محصولات نسبت به چسب های مصنوعی اولولیت دارند.چسب های با منشأ گیاهی
این چسب ها در آب محلول می باشند و از منابع طبیعی استخراج می شوند. چندین چسب متداول وجود دارد که از گیاهان نشئت می گیرند. این محصولات، عبارتند از: چسب های نشاسته، دکسترین، دانه ی سویا و چسب های اولئورزین.چسب های نشاسته ای در اصل از گیاه کاساوا مشتق می شوند اگر چه سایر منابع نیز برای تولید آنها می توانند استفاده شوند. نشاسته معمولا در محلول های قلیایی حرارت داده می شوند و سپس تا دمای اتاق، سرد می شوند تا بدین صورت یک توده ی یکنواخت ایجاد شود. بعد از سرد کردن، این مواد به صورت چسب های پرسی سرد، اعمال می شوند. این محصولات با از دست دادن آب و ورود این آب به داخل زیرلایه های متخلخل، سخت می شوند. در این حالت چسبندگی به سرعت توسعه می یابد. گیرش معمولی زیرلایه های چوبی نیازمند یک تا دو روز ماندن در دمای اتاق و اعمال فشار تماسی بر نمونه می باشد. چسب های نشاسته ای برای کارتن های کاغذی، لیبل بسته بندی ها و کاربردهای اداری، استفاده می شود. استحکام اتصال این محصولات در مقایسه با سایر انواع چسب های گیاهی، پایین است. به هر حال، مزیت این محصولات، مقاومت در برابر آب و عوامل تخریب کننده ی بیولوژیکی می باشد.
دکسترین یک محصول حاصل از تخریب نشاسته می باشد. این محصول بوسیله ی حرارت دهی نشاسته در حضور و یا عدم حضور عوامل هیدرولیتیکی ، تولید می شود. این محصولات اغلب با عوامل کاتالیتیکی مخلوط می شوند. این چسب ها می توانند برای اتصال بسیاری از زیرلایه ها، استفاده شوند. کاغذ و مقوا متداول ترین زیرلایه هایی هستند که از این چسب، استفاده می کنند. چسب های لایه ای به طور متداول از دکسترین سفید محلول و پرکننده هایی مانند رس، تولید می شوند.
چسب سویا از پروتئین سویا تولید می شود. این چسب ها ارزان قیمت هستند و می توانند برای تولید تخته سه لایی و پوشش دهی برخی از انواع کاغذها، از آنها استفاده کرد. این محصولات در دمای اتاق، گیرش می یابند.
متداول ترین نوع چسب های اولئو رزینی، از اولئورزین درخت کاج بدست می آیند. این مواد هم به صورت محلول در حلال و هم به صورت ذوبی، استفاده می شوند. این محصول، مقاومت ضعیفی در برابر آب و اکسیداسیون دارد. استحکام پیوند این محصولات متوسط است و به سرعت استحکام آنها ایجاد می شوند. این چسب اغلب برای اتصال موقت، استفاده می شود.
چسب های با منشأ حیوانی
بسیاری از چسب های طبیعی مهم منشأ حیوانی دارند. تقریبا نیمی از چسب های حیوانی از نوع نواری با قابلیت مرطوب شدن دوباره هستند. چسب های حیوانی متداول، از کازئین، خون، استخوان و محصولات فرعی ماهی بدست می آیند.چسب های کازئینی در واقع پروتئین شیر رقیق می باشند. چسب های کازئینی خشک پیش از استفاده با آب مخلوط می شوند. آنها در دماهای اتاق استفاده می شوند و با از دست دادن آب خود، سخت می شوند. بنابرین، چسب های کازئینی دارای عمر نگهدای محدودی هستند. آنها برای چسباندن لیبل های کاغذی، نجاری و سایر کاربردها، استفاده می شوند. از این چسب ها نمی توان در کاربردهای خارجی استفاده کرد اگر چه آنها در برابر دماهایی تا 158 فارنهایت، مقاوم هستند. مقاومت آنها در برابر حلال های آلی، خوب است. چسب های کازئینی خاصی برای اتصال دهی عایق های کاغذی در کاربردهای ولتاژ بالا، استفاده می شوند. این محصولات دارای ویژگی منحصربفردی هستند. این ویژگی این است که آنها با روغن عایق کننده مخلوط می شوند و ویژگی عایق کاری ممتازی ایجاد می کنند.
چسب های آلبومینی (چسب های خونی) مشابه با چسب های کازئینی، استفاده می شوند. پروتئین خون می واند با استفاده از فشار گرم و یا از دست دادن آب، سخت شوند. مواد متخلخل نیازمند تنها چند دقیقه عمل آوری در دمای 176 فارنهایت هستند و بعداً سخت می شوند. این چسب ها، برای تولید تخته سه لا از چوب نرم استفاده می شده اند. اما استفاده از آنها محدود شده است. کاربردهای اصلی این چسب ها، در اتصال دهی مواد متخلخل مانند کاغذ، چوب پنبه، چرم و پارچه می باشد.
چسب های حیوانی از استخوان و محصولات فرعی حیوانات بدست می آید. این چسب ها به صورت مایع، ژله ای و یا جامد و در اشکال فلسی شکل، گرانوله و ... به فروش می رسند. این اشکال، با آب مخلوط شده و مورد استفاده قرار می گیرند. این محصولات در اصل برای تولید مبلمان استفاده می شوند اما از آنها می توان برای اتصال چرم، کاغذ و پارچه نیز استفاده کرد. این چسب ها در دماهایی در گستره ی 176 تا 194 فارنهایت، گیرش می یابند. عمل اوری این چسب ها در دمای اتاق، ممکن است زمان طولانی تری را نیاز داشته باشد. استحکام پیوند این محصولات بیشتر از استحکام چوب و زیرلایه های فیبری است.
چسب ماهی یک محصول فرعی از ماهی است که معمولاً نوعی ماهی به نام کاد می باشد. این محصول خواصی شبیه به چسب های حیوانی دارد. چسب ماهی پیشروی تمام چسب های خانگی است. چسب ماهی معمولاً به صورت مایع های با گیرش سرد، به فروش می رسند. این چسب ها ممکن است در معرض یخ زدگی های متناوب قرار گیرند بدون آنکه اثر نامطلوبی بر روی انها ایجاد شود. چسبندگی اولیه ی آنها نیز استثنایی است. چسب های ماهی به خوبی به شیشه، سرامیک، فلز، چوب، چوب پنبه، کاغذ و چرم می چسبد. مهم ترین استفاده از این چسب ها، در تولید نوارهای چسب می باشد.
چسب های غیر آلی و سیمان ها
چسب های بر پایه ی مواد غیر آلی عموماً دارای قیمت پایین خواص دما بالای خوبی هستند. این چسب ها، عموماً به صورت چسب های بر پایه ی آب، اعمال می شوند. این مواد پیوند قوی در کاربردهایی ایجاد می کنند که حداقل یکی از زیرلایه ها متخلخل هستند. ظهور چسب های پلیمری آلی و مصنوعی منجر به منسوخ شدن استفاده از برخی از چسب های طبیعی شده است. در وقع چسب های طبیعی معمولاً در کاربردهای خاص استفاده می شوند. متداول ترین چسب های غیر آلی عبارتند از سدیم سیلیکات، سیمان های فسفاته، سیمان لیتاژ و سیمان گوگردی.سدیم سیلیکات
این چسب، عموماً آب- شیشه نامیده می شود. این ماده ی بی رنگ، دارای قیمت پایین می باشد و به صورت محلول های آبی به فروش می رسند. این چسب ها، چسبندگی اندکی دارند و باید برای ایجاد اتصال خوب، بر روی اتصال فشار اعمال شود تا زمانی که اتصال خشک شود. چسب های خشک ترد هستند و نسبت به آب حساس می باشند. در حقیقت، این چسب ها ممکن است دوباره حل شده و خاصیت خود را از دست دهند. مقاومت در برابر آب این چسب ها، می تواند ب استفاده از نمک های مناسب آلومینیوم، بهبود یابد. افزودن شکر، گلیسیرین، و مواد دیگر موجب می شود تا حفظ رطوبت در لایه ی ایجاد شده، بیشتر شود و موجب افزایش انعطاف پذیری، ضخامت و تافنس چسب شود. خاک چینی نیز به طور فراوان برای افزایش ویسکوزیته و جلوگیری از نفوذ بیش از حد در زیرلایه های متخلخل، استفاده می شود. چسب های سدیم سیلیکاتی مقاومت بالایی در برابر دماهای بالا دارند. برخی از این محصولات، در برابر دماهایی تا 2000 فارنهایت، مقاومت دارند. استفاده ی اصلی از این چسب ها در اتصال دهی زیرلایه های متخلخلی همچون کاغذ و مقوا می باشد. سایر کاربردهای چسب های سیلیکاتی، در اتصال چوب، شیشه، عایق های حاوی الیاف شیشه، اتصال دهی قالب های ریخته گری و قطعات ساینده، می باشد.سیمان های فسفاته
این سیمان ها بر اساس واکنش فسفریک اسید با سایر مواد مانند سدیم سیلیکات، اکسیدهای فلزی و هیدروکسیدها و نمک های عناصر پایه، تولید می شوند. فسفات روی یکی از مهم ترین سیمان های فسفاته ی فلزی است و به عنوان چسب های دندانی، کاربرد دارند. فسفات های فلزی فلزاتی مانند آلومینیوم، منیزم، کروم و زیرکونیم دارای پایداری حرارتی خوبی هستند. آنها وقتی به طور کامل گیرش پیدا کنند، در آب داغ حل نمی شوند. سایر کاربردهای این محصول، در اتصال دهی مواد دیرگداز می باشد.سیمان های لیتاژ
مخلوط گلیسرین و لیتاژ (اکسید سرب) به عنوان چسب در تعمیر تیوب ها و سینک، شیرها ... استفاده می شود. یک مخلوط حاوی 1 قسمت گلیسرین و دو بخش اکسید سرب برای تولید این محصولات، مورد نیاز می باشد. سیمان منتج شده، مقاومت اسیدی ضعیفی دارد و در برابر اسید نیتریک نیز مقاومت پایینی دارند اما در برابر اسید سولفوریک، مقاومند. این مواد به عنوان سیمان های آب بندی در ادوات الکترونیک استفاده می شوند. این محصولات امروزه، جزء محصولات سمی می باشند.سیمان گوگردی
گوگرد مایع می تواند به عنوان یگ چسب مایع و غیر آلی مذاب، تلقی شود. به هر حال، این چسب نبید در معرض دماهای بالاتر از 200 فارنهایت قرار گیرد زیرا یک تغییر قابل توجه در ضریب انبساط حرارتی این ماده در دمای 205 فارنهایت اتفاق می افتد. افزودن کربن بلک و پلی سولفیدها موجب بهبود خواص این چسب ها می شود. افزودن فلزات، مخصوصا مس، نیز می تواند خواص آنها را بهبود دهد. استحکام کششی این محصولات، 580 psi است. استفاده ی اصلی از سیمان گوگردی در ساخت تانک های اسید می باشد. در این بخش ها، نیاز به مقاومت در برابر اکسیداسیون دما بالای اسید، وجود دارد.استفاده از مطالب این مقاله، با ذکر منبع راسخون، بلامانع می باشد.
منبع مقاله :
Handbook of adhesives and sealants/ Edxard M. Petrie
