چکیده
در این مقاله سعی شده است چسب‌های پلیمری به طور مختصر مورد بررسی قرار گیرند. تاریخچه‌ی مصرف این چسب‌ها، دسته‌بندی انواع آنها، شرایط و چگونگی تولید این چسب‌ها و خواص و کاربردهایشان مواردی هستند که در این مقاله به آنها پرداخته خواهد شد و مورد بررسی قرار خواهد گرفت.
مقدمه
چسب‌ها بسته به خواص فیزیکی و شیمیایی مواد مختلف و شرایطی که تحت آن چسبندگی اعمال می‌شود، به علل مختلفی موجب چسبیدن و پیوند دو سطح می‌شوند. بررسی این نیروها و دانستن خواص سطح مشترک بین چسب و جزء تحت عمل، خاصیت پیوستگی چسب و رفتار اتصال چسب (روانی چسب) برای حصول حداکثر سطح مشترک ممکن و چسبندگی مطلوب لازم است. اما این موارد اصولاً برای دسته‌بندی چسب‌ها مورد استفاده قرار نمی‌گیرد و چسب‌ها معمولاً بر اساس موارد مختلفی همچون منشا و مبدا تولید چسب، اجزایی که برای پخت (curing) چسب مورد نیاز است، ساختار و ماهیت چسب‌ها پس از پخت و نوع پخت دسته‌بندی می‌شوند.
اما در اکثر موارد چسب‌ها بر اساس دو روش اصلی که برای پخت و تشکیل اتصالات عرضی در چسب‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند به دو دسته عمده تقسیم می‌شوند. چسب‌هایی که طی فرایند شیمیایی پخت می‌شوند و چسب‌هایی که طی یک فرایند فیزیکی پخت می‌شوند.
امروزه چسب‌های پلیمری کاربردهای بسیار وسیع و گسترده‌ای در صنعت دارند. اگر نگاه کوتاهی بیاندازیم متوجه می‌شویم که چسب‌ها در ساخت انواع لوازم خانگی، ابزار الکترونیکی، کتب و منسوجات خانگی، وسایل نقلیه و هواپیماها کاربردهای بسیاری دارند.
تاریخچه
استفاده از چسب توسط بشر به دوران مصر باستان بازمیگردد. در آن زمان از چسب برای چسباندن پایپروس، نی و روکش استفاده می کردند. اکثر چسب هایی که در آن زمان مورد مصرف بشر بوده است بر پایه پروتئین های حیوانی و نشاسته بودند مانند صمغ عربی که مصری‌ها معمولاً از آن استفاده می‌کردند.
اولین کارخانه چسب در مقیاس تجارتی در سال ۱۷۰۰ در انگلستان تأسیس شد، اما پیشرفت‌های گسترده‌تر در صنعت چسب در اوایل قرن بیستم و همزمان با پیدایش پلیمرهای مصنوعی حاصل گشت. از آن زمان به بعد تاریخچه تکنولوژی چسب‌ها با تاریخچه پلیمرهای مصنوعی گره خورد. مصرف رزین‌های فنولیک در ساخت تخته‌های چند لایی در سال ۱۹۱۲ شروع شد. در سال ۱۹۲۰ چسب‌های سلولز به بازار آمدند و درسال ۱۹۲۷ چسب‌های لاستیکی توسط گودریچ عرضه شدند.
پس از جنگ جهانی دوم در سال ۱۹۵۰ و با توسعه چسب‌های پلی استر، پلی اورتان‌ها، سیلیکون‌ها و اپوکسی‌ها توسعه چسب‌ها پربارتر شد. در سال ۱۹۶۵ اتیلن، اتیلن وینیل استات، پلی وینیل اتر و سیانواکریلات برای کابردهای چسب معرفی شدند. امروزه همگام با پیشرفت صنایع پلیمری تقریباً هر سال چسب‌های جدیدتری به دنیای صنعت معرفی می‌شوند.
تئوری‌های چسبندگی
نیروهای چسبندگی معمولاً بر اساس مکانیسم‌های مولکولی مانند نظریه ی درگیری مکانیکی، نظریه جذب سطحی، نظریه الکترونی و نظریه نفوذ بررسی می‌شوند. نظریه درگیری مکانیکی که در سال ۱۹۴۰ توسط بیکرمن ارائه شد. بر اساس این تئوری سطح اجسام در هنگام چسبندگی در هم فرورفته و از طریق اتصالات قلاب مانند به هم متصل می‌شوند. طبق این تئوری هرچه مواد ناصاف‌تر باشند مقاومت اتصال بیشتر است. نظریه جذب سطحی بر مبنای نیروهای کشش سطحی تعریف می‌شود.
نظریه الکترونی نیز چسبندگی میان دو سطح را در اثر نیروهای الکترونی ایجاد شده توسط جابه جایی الکترون ها بین دو سطح میداند. نظریه نفوذ نیز اولین بار توسط یک دانشمند روسی مطرح شد و چسبندگی دو سطح را اینگونه توصیف می‌کند که هنگامی که دو سطح پلیمری بر روی هم قرار می گیرند، مولکول های پلیمر از یک سطح به سطح دیگر انتقال میابند و در واقع دو سطح در هم فرو می‌روند و همین باعث چسبیدن دو سطح می‌شود
تقسیم بندی چسب‌های پلیمری
چسب‌ها بر اساس منشا و مبدا تولیدشان به دو دسته چسب‌های پلیمری طبیعی و چسب‌های پلیمری سنتزی تقسیم می‌شوند. همچنین بر اساس ساختار و ماهیتشان پس از پخت به سه دسته چسب‌های ترموست، چسب‌های الاستومر و چسب‌های ترموپلاست تقسیم می‌شوند. اساس نوع پخت به دو دسته عمده چسب‌هایی که تحت فرایند شیمیایی پخت می‌شوند و چسب‌هایی که تحت فرایند فیزیکی پخت تقسیم می شوند. در این مقاله دسته بندی چسب‌های پلیمری بر اساس منشا و دسته بندی چسب‌ها بر اساس فرایند پخت مورد بررسی قرار خواهد گرفت.
چسب‌های پایه پروتئین
این چسب‌ها به طور عمده از پروتئین سویا، پروتئین شیر و کلاژن تشکیل می‌شوند. این پروتئین‌ها در آب، اسید و باز حل می‌شوند و چون انحلال پذیری آنها در آب مناسب است مصرف این مواد آسان است. این چسب‌ها بیشتر در ساخت چسب‌های صحافی مصرف می‌شوند.
چسب‌های طبیعی
در صنایع مختلف به طور عمده از چسب‌های سنتزی استفاده می‌شود اما گاهی به خاطر تولید سریع و یا صرفه اقتصادی و یا موارد خاص دیگر از چسب‌های طبیعی استفاده می‌شود. این چسب‌ها سازگاری بیشتری با طبیعت دارند و عموماً شامل پروتئین‌ها، نشاسته، سلولز و مشتقات آن، صمغ برخی درختان، رزین‌ها و موم‌ها می‌باشند. چسب های طبیعی به سه دسته عمده چسب‌های پایه پروتئین، چسب‌های لاستیکی و چسب‌های پایه نشاسته تقسیم می‌شوند.
چسب‌های لاستیکی
لورم ایپسوم متن ساختگی با تولید سادگی نامفهوم از صنعت چاپ و با استفاده از طراحان گرافیک است. چاپگرها و متون بلکه روزنامه و مجله در ستون و سطرآنچنان که لازم است و برای شرایط فعلی تکنولوژی مورد نیاز و کاربردهای متنوع با هدف بهبود ابزارهای کاربردی می باشد. کتابهای زیادی در شصت و سه درصد گذشته، حال و آینده شناخت فراوان جامعه
چسب‌های پایه نشاسته
این چسب‌ها قدرت چسبندگی بالایی دارند، بسیار ارزان هستند و به طور گسترده در دسترس هستند. برای افزایش قدرت چسبندگی نشاسته آن را در شرایط بازی با آمین هالید‌های نوع سه و چهار یا اپوکسید‌ها واکنش می‌دهند و نشاسته کاتیونی تولید می‌کنند که بیشتر در صنایع کاغذ و مقوا کاربرد دارد.
چسب‌های سیانوآکریلاتی
چسب‌های سیانوآکریلاتی یا چسب‌های قطره‌ای به گروه مشتقات وینیل سنتزی تعلق دارند. این چسب‌ها بر اثر رطوبت موجود در هوا خیلی سریع پیوند ایجاد می‌کنند. این پیوند‌ها عموماٌ بسیار قوی هستند و به همین خاطر استفاده چند قطره از این چسب‌ها برای ایجاد اتصالی قوی و مطلوب کافی است. در مقابل این چسب‌ها مقاومت گرمایی پایینی دارند و همچنین بوی تند و سختی در هنگام استفاده از آنها استشمام می‌شوند. که برای رفع این معایب از کربوکسیلیک اسید انیدرید برای افزایش مقاومت گرمایی و از متوکسی اتیل برای رفع بوی نا مطلوب استفاده می‌شود.
چسب‌های پلیمری سنتزی
این چسب‌ها شامل مشتقات وینیلی (مانند پلی وینیل الکل)، رزین‌های اپوکسی(محصول دی ال و اپی کلروهیدرین)، پلی اورتان‌ها (محصول دی ال و دی ایزوسیانات‌ها)، پلاستیک‌های فنولی (محصول ساخته شده از کربامید و ملامین) و لاستیک‌های سنتزی (محلول پلی بوتادی ان) می‌باشند.
چسب‌های بی هوازی
این چسب‌ها چسب‌های پلیمری تک جزئی، مایع یا خمیر هستند که در غیاب هوا پخش می‌شوند. این چسب‌ها را می‌توان به مدت طولانی در معرض هوا نگهداری نمود. چسب‌های بی هوازی عمدتاً برای چسباندن قطعات فلزی مانند یاتاقان‌ها و پیچ‌های اطمینان استفاده می‌شوند.
چسب‌های یورتانی
این چسب‌ها از واکنش تراکمی ایزوسیانات‌ها و دی ال‌ها تولید می‌شود. این چسب ها عموماً به شکل تک جزئی یا دو جزئی، چسب‌های گرم واکنش پذیر، چسب‌های آبی یا محلولی و چسب‌های گرما فعال عرضه می‌شوند. این چسب‌ها ویسکوزیته بالایی دارند و به همین خاطر اغلب در حلال‌هایی مانند تولوئن حل می‌شوند. این چسب‌ها در صنایع لاستیک، صنایع فلزی و صنایع چوب مورد استفاده قرار می‌گیرند.
چسب‌های پخت شونده با واکنش فیزیکی
این گروه چسب‌های پلیمری طی فرایند‌های فیزیکی مانند تبخیر حلال، تاثیر گرما و تاثیر فشار پخت می‌شوند. این گروه نیز به سه دسته عمده تقسیم می‌شوند.
- دسته اول چسب‌های پایه حلال مانند نیتریل سلولز و لاستیک نیتریل.
- دسته دوم چسب‌های مذاب مانند کوپلیمرهای اتیلن وینیل استات
- دسته سوم چسب‌های حساس به فشار یا زنده مانند پلی کلروپرن، سیلیکون و چسب‌های پایه کائوچوی طبیعی
چسب‌های پخت شونده با واکنش شیمیایی
این گروه شامل چسب‌های ساخته شده طی یک فرایند شیمیایی می‌باشند. که این فرایند شیمیایی پلیمریزاسیون زنجیره ای یا پلیمریزاسیون مرحله‌ای می‌باشد. به طوری که مونومرها طی این فرایند به یکدیگر متصل می‌شوند و زنجیره‌های پلیمری را ایجاد می‌کنند. این گروه از چسب‌ها به سه دسته عمده تقسیم می‌شوند. دسته اول چسب‌های پلیمری مانند سیانوآکریلات‌ها یا چسب‌های قطره‌ای، چسب‌های بی هوازی و چسب‌های پایه لاستیک. دسته دوم چسب‌های تهیه شده با پلیمریزاسیون افزایشی مانند رزین‌های اپوکسی و چسب‌های پلی اورتان و دسته سوم چسب‌هایی که طی پلیمریزاسیون تراکمی تهیه می‌شوند مانند چسب‌های رزین فنول فرمال دهید.
جمع بندی و نتیجه گیری
همانطور که گفته شد چسب‌ها کاربردهای بسیار وسیعی در زندگی بشر دارند. چسب‌ها در بسیاری از چیزهایی که در اطراف ما وجود دارد وجود دارند. آمار‌ها نشان می‌دهند که طی ۱۰ سال گذشته مصرف جهانی چسب ۵۰ درصد رشد داشته که چسب‌های پلی متیل متاکریلات با ۱۷۵ درصد بیشترین میزان رشد را به خود اختصاص داده است. بنابراین بررسی انواع چسب‌ها، خواص و ویژگیهایشان به ما کمک می‌کند تا معایب آنها را طی کاربردهای مختلف آنها بیابیم و در پی رفع این معایب و بهبود خواص آنها برآییم.
محصولات
بسیار عالی و کاربردی بیان شده