ديد کلي
ساخت و مصرف چسب از گذشته رايج بوده است. در قديم ، از موادي چون قير و صمغ درختان به عنوان چسب استفاده مي‌کردند. در تمام قرون گذشته و همچنين قرن نوزدهم چسب‌ها منشاء حيواني و يا گياهي داشته‌اند. چسبهاي حيواني بطور عمده بر مبناي کلوژن ماماليام Mammaliam بودند که پروتئين اصلي پوست ، استخوان و رگ و پي است و چسبهاي گياهي از نشاسته و دکسترين دانه‌هاي گندم ، سيب زميني و برنج تهيه مي‌شدند.
کاربردهاي متنوع چسب
از قرن نوزدهم بتدريج با پيدايش چسبهاي سنتتيک ساخته شده در صنعت پليمر ، چسبهاي سنتي و گياهي و حيواني از صحنه خارج شده است. صنعت چسب به صورت گسترده اي در حال رشد مي‌باشد و تعداد محدودي وسايل مدرن ساخت بشر وجود دارد که از چسب در آنها استفاده نشده است. در اتصالات اغلب وسايل از يک جعبه بسيار ساده غلات گرفته تا هواپيماي پيشرفته بوئينگ 747 از چسب استفاده شده است.
امکانات بشر مي‌تواند بوسيله چسب‌ها اصلاح گردد. اين مطلب ، شامل استفاده از سيمان‌هاي سخت شده توسط UV در دندانپزشکي و سيمان‌هاي پيوند آکلريليک در جراحي استخوان مي‌باشد. پيشرفت جديدي که اخيرا در کاربرد چسب حاصل گشت، اتصال ريل‌هاي فولادي و ترامواي جديد شهر منچستر بود. چسب‌ها نه تنها براي موادي که بايستي چسبانده و بهم پيوسته شوند، بلکه در ايجاد چسبندگي براي موادي از قبيل جوهر تحرير ، رنگها و ساير سطوح پوششي ، وسايل بتونه کاري و وجوه مياني در مواد ترکيبي از قبيل فولاد يا بافت پارچه ، در تايرهاي لاستيکي و شيشه يا الياف در پلاستيک‌ها ضروري هستند.
اجزاي تشکيل دهنده چسب‌ها
مواد پليمري
چسب‌ها ، همگي حاوي پليمر هستند يا پليمرها در حين سخت شدن چسب‌ها بوسيله واکنش شيميايي پليمر شدن افزايشي يا پليمر شدن تراکمي حاصل مي‌شوند. پليمرها به چسب‌ها قدرت چسبندگي مي‌دهند. مي‌توان آنها را به صورت رشته‌هايي از واحدهاي شيميايي همانند که بوسيله پيوند کووالانسي به هم متصل شده‌اند، در نظر گرفت.
پليمرها در دماهاي بالا روان مي‌گردند و در حلال‌هاي مناسب حل مي‌گردند. خاصيت روان شدن آنها در چسبهاي حرارتي و خاصيت حل شوندگي آنها در چسبهاي بر پايه حلال ، يک امر اساسي مي‌باشد. پليمرهاي شبکه‌اي در صورت گرم شدن جريان نمي‌يابند، ممکن است در حلال‌ها متورم گردند، ولي حل نمي‌شوند. تمامي چسبهاي ساختماني ، شبکه‌اي هستند، زيرا اين مورد خزش (تغيير شکل تحت بار ثابت) از بين مي‌برد.
افزودنيهاي ديگر
بسياري از چسب‌ها ، علاوه بر مواد پليمري داراي افزودنيهايي هستند از قبيل:
* مواد پايدار کننده در برابر تخريب توسط اکسيژن و UV.
* مواد نرم کننده که قابليت انعظاف را افزايش مي‌دهد و دماي تبديل شيشه‌اي (Tg ) را کاهش مي‌دهد.
* مواد پر کننده معدني که ميزان انقباض در سخت شدن را کاهش مي‌دهد و خواص روان شدن را قبل از سخت شدن تغيير مي‌دهد و خواص مکانيکي نهايي را بهبود مي‌بخشد.
* مواد تغليظ کننده.
* معرف هاي جفت کننده سيلاني.
تئوريهاي چسبندگي
درباره چسبندگي شش تئوري وجود دارد که عبارتند از:
تئوري جذب فيزيکي
جذب فيزيکي شامل نيروهاي وان‌دروالسي در بين سطوح مي‌باشد که در بر گيرنده جاذبه‌هاي بين دو قطبي‌هاي دائم و دو قطبي القايي و نيروهاي لاندن مي‌باشد.
تئوري جذب شيميايي
تئوري پيوند شيميايي در مورد چسبندگي ، بر اساس تشکيل پيوندهاي کووالانسي ، يوني و هيدروژني بين سطح مي‌باشد. مدارکي مبني بر اينکه پيوندهاي کووالانسي با عوامل جفت کنندگي سيلاني تشکيل مي‌شود، وجود دارد و ممکن است که چسب‌ها شامل گروههاي هيدروکسي يا آمين باشند که با اتم‌هاي هيدروژن فعال از قبيل گروههاي هيدروکسيل ، اگر چوب يا کاغذ اجزا مورد عمل باشند، پيوند هيدروژني ايجاد مي‌کنند.
تئوري نفوذ
تئوري نفوذ اين ديدگاه را مطرح مي‌کند که پليمرها هنگام تماس ممکن است در همديگر نفوذ کنند. بنابراين مرز دروني سرانجام برداشته مي‌شود و نفوذ پليمرها در صورتي اتفاق مي‌افتد که زنجيرهاي متحرک و سازگار باشند. به عبارت ديگر ، دما بايد از دماي تبديل شيشه‌اي بالاتر رود.
تئوري الکتروستاتيک
تئوري الکتروستاتيک ، از اين طرح سرچشمه گرفته است که وقتي دو فلز در تماس با يکديگر باشند، الکترون‌ها از يکي به ديگري منتقل مي‌شوند و بنابراين يک لايه مضاعف الکتريکي تشکيل مي‌گردد که نيروي جذب را نشان مي‌دهد. چون پليمرها ، نارسانا هستند، مشکل به نظر مي‌رسد که اين تئوري براي چسب‌ها کاربرد داشته باشد.
تئوري پيوند دروني مکانيکي
اگر سطحي را که مي‌خواهيم روي آن چيزي بچسبانيم، داراي سطحي نامنظم باشد آنگاه ممکن است چسب در ناهمواري‌هاي سطح ، قبل از سخت شدن داخل شود. اين ايده ، باعث ظهور اين تئوري شد که به اتصالات چسب با مواد متخلخل از قبيل چوب و نسوجات بسط داده شد. مثالي از اين قبيل ، عبارت از استفاده از اتو در لايه چسب و در لباس مي‌باشد. لايه چسب‌ها ، حاوي چسبهاي ذوبي هستند که پس از ذوب در پارچه نفوذ مي‌کنند.
تئوري لايه مرزي ضعيف
تئوري لايه مرزي ضعيف ، پيشنهاد مي‌کند که سطوح تميز ، پيوندهاي قوي‌تري با چسب ايجاد مي‌کنند. اما برخي آلودگيها از قبيل زنگ و روغن يا گريسها ، لايه اي ايجاد مي‌کنند که چسبندگي ضعيفي دارد. همه آلودگيها ، لايه مرزي ضعيف تشکيل نمي‌دهند، زيرا در برخي حالات ، آنها توسط چسب حل خواهند شد. در اين محدوده ، چسبهاي ساختماني آکريليک ، برتر از اپوکسيدها هستند و اين ، بدليل توانايي آنها براي حل کردن روغن‌ها و گريسها مي‌باشد.
آماده سازي سطح براي چسبندگي
آماده سازي نامناسب يا نادرست سطح ، احتمالا دليل عمده شکسته شدن اتصالات چسبي مي‌باشد. آماده سازي سطح يک جسم با روش‌هاي زير انجام مي‌گيرد: روش هاي سائيدگي ، استفاده از حلال‌ها ، تخليه شعله وکرونا ، حک کردن تفلون ، حک کردن فلزات ، آندي کردن فلزات ، استفاده از چند سازه ها.
انواع چسب‌ها
چسب‌هايي که توسط واکنش شيميايي سخت مي‌شوند
چسبهاي اپوکسيدي:
اپوکسيدها ، بهترين نوع چسبهاي شناخته شده ساختماني هستند و بيشترين کاربرد را دارند. رزين اپوکسي که اغلب در حالت معمول استفاده مي‌شود، معمولا دي گيليسريل اتراز بيس فنل DGEBA)A) ناميده مي‌شود و بوسيله واکنش نمک سديم از بيس فنل A با اپي کلروهيدرين ساخته مي‌شود. آمينهاي آروماتيک و آليفاتيک به عنوان عامل سخت کننده استفاده مي‌شوند. اين چسب‌ها به چوب ، فلزات ، شيشه ، بتن ، سراميک‌ها و پلاستيکهاي سخت بخوبي مي‌چسبند و در مقابل روغن‌ها ، آب ، اسيدهاي رقيق ، بازها و اکثر حلال‌ها مقاوم هستند. بنابراين کاربرد بيشتري در چسباندن کفپوش‌هاي وينيلي در سرويس‌ها و مکان‌هاي خيس و به سطوح فلزي دارند.
چسبهاي فنوليک براي فلزات:
وقتي که فنل با مقدار اضافي فرمالدئيد تحت شرايط بازي در محلول آبي واکنش کند، محصول که تحت عنوان رزول شناخته شده و اليگومري شامل فنل‌هاي پلدار شده توسط اتروگرومتيلن روي حلقه‌هاي بنزن مي‌باشد، بدست مي‌آيد. براي جلوگيري از تشکيل حفره‌هاي پر شده از بخار ، اتصالات چسبهاي فنوليک تحت فشار ، معمولا بين صفحات پهن فولادي گرم شده توسط پرس هيدروليک سخت مي‌شوند. بدليل شکننده بودن فنوليکها ، پليمرهايي از جمله پلي وينيل فرمال ، پلي وينيل بوتيرال ، اپوکسيدها و لاستيک نيتريل اضافه مي‌شود تا سخت‌تر گردند.
چسبهاي تراکمي فرمالدئيد براي چوب:
تعدادي از چسبهاي مورد استفاده براي چوب نتيجه تراکم فرمالدئيد با فنول و رزوسينول (1و3 دي هيدروکسي بنزن) هستند. بقيه با اوره يا ملامين متراکم مي‌شوند.
چسبهاي آکريليک:
چسبهاي ساختاري شامل منومرهاي آکريليک توسط افزايشي راديکال آزاد در دماي محيط سخت مي‌شوند. منومر اصلي ، متيل متاکريلات (MMA) مي‌باشد، اما موارد ديگري از قبيل اسيد متاکريلات براي بهبود چسبندگي به فلزات بوسيله تشکيل نمکهاي کربوکسيلات و بهبود مقاومت گرمايي و اتيلن گليکول دي متيل اکريلات براي شبکه‌اي کردن نيز ممکن است مورد استفاده قرار گيرد.
کلروسولفونات پلي اتيلن ، يک عامل سخت کننده لاستيک است و کيومن هيدورپراکسايد و N,N دي متيلن آنيلين ، اجزاء يک آغازگر اکسايشي- کاهشي هستند. پيوند دهنده هايي که براي اتصالات محکم مصنوعي به استخوان‌هاي انسان و پوششهاي چيني براي دندان‌ها استفاده مي‌شود نيز بر مبناي MMA هستند و بطورکلي براي جسباندن فلزات ، سراميک‌ها ، بيشتر پلاستيک‌ها و لاستيک‌ها استفاده مي‌شود و اتصالات پرقدرتي را ايجاد مي‌کنند.
چسبهاي غير هوازي:
چسبهاي غير هوازي در غياب اکسيژن که يک بازدارنده پليمر شدن است، سخت مي‌گردد. اين چسب‌ها اغلب بر پايه دي متاکريلات‌هايي از پلي اتيلن گليکول هستند. کاربرد اين چسب‌ها ، اغلب در محل اتصال چرخ دنده ها ، تقويت اتصالات استوانه‌اي و براي دزدگيري مي‌باشد.
چسب هاي پلي سولفيدي:
پلي سولفيدها در ابتدا به عنوان دزدگير استفاده مي‌شدند و يک کاربرد مهم دزدگيري لبه‌هاي آينه‌هاي دوبل مي‌باشد. هر دو براي اينکه واحدها را باهم نگه دارند و مانعي در برابر نفوذ رطوبت ايجاد کنند. آنها به وسيله بيس (2- کلرواتيل فرمال) با سديم پلي سولفيد تهيه مي‌شوند و به منظور کاهش قيمت از پرکننده هاي معدني استفاده مي‌شود. به عنوان نرم کننده ، از فتالات‌ها و معرف‌هاي جفت کننده سيلاني استفاده مي‌شود و عامل سخت کننده آنها شامل دي اکسيد منگنز و کرومات هستند.
سفت شدن لاستيکي چسبهاي ساختماني:
بسياري از چسبهاي ساختماني ، پليمرهاي لاستيکي حل شده اي در خودشان دارند. وقتي که چسب‌ها سخت مي‌شوند، لاستيک به صورت قطراتي با قطر حدود 1µm رسوب مي‌کند. لاستيکهاي استفاده شده در اين روش شامل پلي وينيل فرمال (pvf) و پلي وينيل بوتيرال (PVB) هستند که هر دو بوسيله واکنش آلدئيد مناسب با پلي وينيل الکل ساخته مي‌شوند.
سيليکون‌ها:
چسبهاي يک جزئي سيليکون اغلب به چسبهاي ولکانيزه شونده در دماي اطاق (rtv) معروفند و شامل پلي دي متيل سيلوکسان (PDMS) با جرم‌هاي مولکولي در محدود 1600-300 با گروههاي انتهاي استات ، کتوکسيم يا اتر هستند. اين گروهها توسط رطوبت اتمسفر ، هيدروليز شده ، گروههاي هيدروکسيل تشکيل مي‌دهند که بعدا با حذف آب متراکم مي‌شوند.
چسبهاي سيليکوني نرم و مطلوب هستند و داراي مقاومت محيطي و شيميايي خوبي هستند. اين چسب‌ها به عنوان بهترين پوشش براي استفاده در حمام شناخته شده‌اند.
چسب‌هايي که بدون واکنش شيميايي سخت مي‌شوند
اين چسب‌ها شامل سه نوع زير مي‌باشند
* چسب‌هايي که در اثر حذف حلال سخت مي‌شوند:
* چسبهاي تماسي: چسبهاي تماسي احتمالا از معروف‌ترين چسب‌ها بر پايه حلال هستند. اين‌ها محلول‌هايي از پليمر در حلال آلي هستند که در دو سطح بکار مي‌روند تا متصل شوند. ماده اصلي اين چسب‌ها ، لاستيک پلي کلروپرن (پلي کروپرن ، پلي کلرو بوتادين) است و براي چسباندن روکش‌هاي تزئيني و پلاستيکهاي محکم ديگر مثل ABS , DVC به چوپ و محصولات فلزي و چسبهاي تماسي DIY براي تخت کفش بکار مي‌روند.
* چسبهاي پمادي: چسبهاي بر پايه حلال مشهور که در ظروف پماد مانند به عموم فروخته مي‌شوند، اغلب محلول‌هايي از لاستيک نيتريل (همي‌پليمر يا بوتادين و آکريلونيتريل) در حلال‌هاي آلي هستند.
* چسب‌هايي که با از دست دادن آب سخت مي‌شوند:
* محلول‌هاي آبي و خميرها: نشاسته ، ذرت و غلات ، منابع عمده براي استفاده چسب هستند. موارد مصرف عمده براي چسباندن کاغذ ، مقوا و منسوجات مي‌باشد. کاربردهاي آن شامل صفحات موجدار ، پاکتهاي کاغذي ، پنجرگيري تيوپ ، چسباندن کاغذ ديواري و چسبهاي تر شدني مجدد با آب مي‌باشد. چسبهاي تر شدني توسط آب شامل پلي (وينيل الکل) (DVOH) که در تمبر‌هاي پُستي مورد استفاده قرار مي‌گيرند و از لاتکس صمغهاي طبيعي (مثلا صمغي و دکسترين) و پلي وينيل استات (DVN) همراه با مقدار زيادي DVOH پايدار کننده توليد مي‌شوند. DVOH تنها پليمرمعروفي است که از منومر خودش ساخته نمي‌شود.
* امولسيونهاي آبي: اجزا ترکيبي براي پليمريزه شدن امواسيوني عبارتند از: آب ، منومرها ، پايدار کننده ها و آغازگر. محصول پليمر شدن امولسيوني ، شيرابه اي از ذرات پليمر با پايدار کننده‌هاي جذب شده مي‌باشد. معروف‌ترين مثال ، چسب چوب DIY است که شيرابه آن ، شامل پليمر پلي وينيل استات (DVA) است و به ميزان زيادي در کارهاي کارگاهي و در چسباندن اتصالات تاق و زبانه براي درها ، پنجره ها و مبلمان در کارخانه‌ها استفاده مي‌شود و مثال ديگر در رنگهاي امولسيوني بر پايه DVA هستند که براي پوشش سطح يا به عنوان چسب استفاده مي‌شود.
* چسب‌هايي که به وسيله سرد کردن سخت مي‌شوند:
* چسبهاي ذوبي: ماده اوليه چسبهاي ذوبي که از ابزار تفنگ شکلي خارج مي‌شود، معمولا اتيلن وينيل استات (EVA) مي‌باشد. کاربرد اين چسب‌ها شامل استفاده در جعبه‌هاي مقوايي ، صفحه کتاب ، اتصالات حرارتي و نئوپان مي‌باشد. از ديگر چسبهاي ذوبي مي‌توان چسبهاي ذوبي پلي آميدي ، پلي اورتان ، استرهاي آليفاتيک ، پلي استر اشاره کرد.
چسبهاي حساس به فشار
چسبهاي حساس به فشار ، دائما چسبناک باقي مي‌مانند و به خاطر استفاده در نوار چسب‌ها و برچسب‌ها معروف هستند. اين چسب‌ها بطور عمده بر پايه لاستيک طبيعي ، همي پليمر دسته‌اي و تصادفي ، استيرن - بوتادين و آکريليک هستند. PVC نرم شده و پلي اتيلن ، مواد نوار معمولي هستند. يک طرف نوار با يک آستري يا لايه زيري پوشيده شده است. به همين دليل ، چسب دائما چسبناک مي‌ماند و طرف ديگر ، داراي پوشش آزاد کننده اي است که وقتي که نوار باز مي‌شود، با چسب جدا مي‌گردد. مواد آزاد کننده که اغلب استفاده مي‌شود، همي پليمري از وينيل الکل و وينيل اکتادسيل کاربامات است که در اثر واکنش با DVOH با اکتادسيل ايزوسيانات ساخته مي‌شود.
معايب و مزاياي چسب‌ها
معايب
1. عموما چسب‌ها بوسيله آب يا بخار آب سست مي‌شوند.
2. محدوده رهايي کار آنها کمتر از چسباننده‌هاي فلزي (مهره ها ،پيچ ها و بست‌هاي آهني و غيره) است.
3. چسب‌ها توسط دماي تبديل شيشه اي (Tg) و تخريب شيميايي محدود شده‌اند.
مزايا
1. اتصال مواد غير مشابه و لايه‌هاي نازک از مواد
2. گسترش بار بر روي يک ناحيه وسيع
3. زيبايي و حالت آئروديناميک آنها بر روي سطوح خارجي اتصال
4. کاربرد آنها با استفاده از ماشين روبات مي‌باشد.
منبع:http://atwis.com/س