چسب ها مواد اساسی در زندگی روزمره و صنایع پیشرفته هستند. توانایی آنها در پیوستن به سطوح بدون اتصال دهنده های مکانیکی باعث ایجاد تولید ، ساخت ، دارو و محصولات مصرفی می شود. این مقاله عمیقاً به علم ، انواع و استفاده از چسب ها می پردازد و توضیحی حرفه ای اما در دسترس را ارائه می دهد.

چسب ها چیست؟

چسب ها ، همچنین به عنوان چسب یا عوامل پیوند دهنده شناخته می شوند ، موادی هستند که برای پیوستن به دو یا چند ماده با اتصال به سطح طراحی شده اند. برخلاف روشهای چفت و چفتگی مکانیکی مانند پیچ یا پرچ ، چسب ها از طریق تعامل فیزیکی و شیمیایی در رابط بسترها ، پیوندهایی ایجاد می کنند. این امر باعث می شود پیوند مواد متفاوت باشد ، استرس را به طور مساوی توزیع می کند و اغلب می تواند وزن را کاهش داده یا زیبایی شناسی را بهبود بخشد.

چسب ها می توانند جامد ، مایعات یا نیمه جامد باشند و با خشک کردن ، واکنش شیمیایی ، گرما ، فشار یا ماوراء بنفش (UV) در معرض نور قرار می گیرند.

علم پشت چسبندگی

اثربخشی یک چسب بستگی به تعامل بین سطوح چسب و بستر دارد که توسط:

1. انرژی سطح و خیس شدن

برای اینکه یک چسب خوب به چسبنده باشد ، باید سطح را "مرطوب" کند ، به این معنی که گسترش می یابد و تماس صمیمی برقرار می کند. این بستگی به انرژی سطح هر دو چسب و بستر دارد. یک ماده انرژی سطح پایین (به عنوان مثال ، پلی اتیلن) پیوند از یک ماده انرژی سطح بالا (به عنوان مثال ، فلزات یا شیشه) سخت تر است.

2. در هم تنیده مکانیکی

زبری سطح میکروسکوپی به چسب ها اجازه می دهد تا به منافذ یا بی نظمی ها بریزند و وقتی چسب سخت می شود ، یک لنگر مکانیکی ایجاد می کند.

3. نیروهای مولکولی

• نیروهای ون در والس: فعل و انفعالات ضعیف که به چسبندگی کمک می کند.

• پیوند هیدروژن: فعل و انفعالات دو قطبی قوی تر باعث افزایش پیوند در برخی از چسب ها می شود.

• اوراق قرضه کووالانسی یا یونی: در بعضی موارد ، چسب ها از نظر شیمیایی با بسترها واکنش نشان می دهند و پیوندهای بسیار قوی ایجاد می کنند.

4. انسجام

علاوه بر چسبندگی (پیوند به سطوح) ، چسب ها باید انسجام داخلی کافی داشته باشند - استحکام مولکولی که چسب را در کنار هم نگه می دارد. انسجام ضعیف منجر به نارسایی چسب می شود.

طبقه بندی چسب ها

چسب ها به طور گسترده ای توسط شیمی ، مکانیسم پخت و وضعیت فیزیکی آنها طبقه بندی می شوند.

1. توسط شیمی

• چسب های طبیعی: مشتق شده از منابع بیولوژیکی. مثالها شامل نشاسته ، دکسترین ، کازئین و چسب حیوانات است. اینها تخریب پذیر هستند اما به طور کلی عملکرد کمتری دارند.

• چسب های مصنوعی: پلیمرهای ساخته شده توسط انسان دارای قدرت ، دوام و مقاومت بالاتری هستند. پلیمرهای رایج شامل اپوکسی ، پلی اورتان ، آکریلیک و سیلیکون هستند.

2. با مکانیسم پخت

• چسب های ترموپلاستیک: هنگام گرم شدن ذوب شده و در خنک کننده جامد کنید. اینها دوباره ذوب شده و شامل ذوب گرم و چسب های حساس به فشار هستند.

• چسب های حرارتی: از طریق واکنشهای شیمیایی مانند پلیمریزاسیون یا اتصال متقاطع (به عنوان مثال ، اپوکسی ، فنولیک و چسب پلی اورتان) به طور برگشت ناپذیر درمان کنید.

3. با فرم فیزیکی

• چسب مایع: آسان برای استفاده و نفوذ به بسترها.

• چسب های چسباندن: ضخیم تر ، برای پر کردن شکاف ها استفاده می شود.

• فیلم و نوارها: ضخامت یکنواخت و کاربرد آسان را فراهم کنید.

• پودرها و گلوله ها: در برخی از فرآیندهای صنعتی استفاده می شود.

انواع چسبنده و خصوصیات آنها

چسب های اپوکسی

اپوکسی ها از دو مؤلفه تشکیل شده اند: یک رزین و سخت کننده. هنگام مخلوط شدن ، آنها برای تشکیل یک شبکه پلیمری سفت و سخت و متقاطع ، یک واکنش شیمیایی انجام می دهند. اپوکسی ها ارائه می دهند:

• قدرت مکانیکی بالا

• مقاومت در برابر مواد شیمیایی و حرارتی عالی

• چسبندگی خوب به فلزات ، کامپوزیت ها ، سرامیک ها و برخی از پلاستیک ها

آنها به طور گسترده در هوافضا ، خودرو ، الکترونیک و پیوند ساختاری استفاده می شوند.

چسب های پلی اورتان

پلی اورتان ها با واکنش به رطوبت یا با سخت کننده درمان می شوند. آنها برای:

• انعطاف پذیری و سختی

• پیوند قوی به بسترهای متنوع

• مقاومت در برابر ضربه و قرار گرفتن در معرض محیط زیست

برنامه های متداول شامل کفش ، مهر و موم خودرو و ساخت و ساز است.

چسب های اکریلیک

آکریلیک ها به سرعت توسط پلیمریزاسیون ، که گاهی اوقات توسط نور یا گرما UV آغاز می شود ، به سرعت درمان می شوند. مزایای آن شامل:

• زمان پخت سریع

• مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش ، هوازدگی و مواد شیمیایی

• پیوندهای قوی به فلزات ، پلاستیک و شیشه

در علائم ، وسایل پزشکی و حمل و نقل استفاده می شود.

cyanoacrylate (Super Glue)

برای پیوند فوری شناخته شده است ، سیانواکریلاتس پلیمریتس به سرعت در حضور رطوبت می شود. آنها به خوبی به:

• پلاستیک

• فلزات

• سرامیک

ایده آل برای ترمیم های کوچک ، چسب های پزشکی و مونتاژ الکترونیکی.

چسب های سیلیکونی

سیلیکون ها پس از پخت انعطاف پذیر هستند ، در برابر دمای شدید مقاومت می کنند و در برابر رطوبت و مواد شیمیایی مقاومت می کنند. آنها محبوب هستند:

• محصور سازی الکترونیک

• واشر خودرو

• درزگیر ساختمانی

چسب های حساس به فشار (PSA)

PSA ها بدون نیاز به گرما یا تبخیر حلال ، با فشار نور چسبیده اند. آنها در:

• نوارها

• برچسب

• فیلم های محافظتی

PSA ترکیبات ، مقاومت پوست و مقاومت برشی را با هم ترکیب می کند.

عوامل مؤثر بر عملکرد چسب

هنگام انتخاب چسب ، در نظر بگیرید:

• مواد بستر: فلزات ، پلاستیک ، چوب ، شیشه ، سرامیک یا کامپوزیت ها ممکن است به شیمیایی چسبنده خاص نیاز داشته باشند.

• شرایط محیطی: قرار گرفتن در معرض گرما ، رطوبت ، نور اشعه ماوراء بنفش یا مواد شیمیایی بر دوام تأثیر می گذارد.

• انواع بار: برشی ، کششی ، پوست یا شکاف استرس انتخاب پیوند را تحت تأثیر قرار می دهد.

• روش کاربرد: مسواک زدن دستی ، پاشش ، غوطه وری یا توزیع خودکار.

• الزامات درمانی: سرعت ، دما و ایمنی.

برنامه های کاربردی در صنایع

چسب ها به دلیل تطبیق پذیری تقریباً در هر صنعت نفوذ کرده اند:

ساخت و ساز

مورد استفاده برای کفپوش ، پانل ها ، عایق ها و غشاهای ضد آب. چسب ها ناخن ها و پیچ ها را جایگزین یا مکمل می کنند و امکان انعطاف پذیری طراحی و کاهش زایمان را فراهم می کنند.

خودرو و هوافضا

چسب ها با تعویض اتصال دهنده های مکانیکی ، وزن را کاهش می دهند و به پیوند مواد متفاوت مانند فلز به پلاستیک های کامپوزیت اجازه می دهند. این باعث افزایش راندمان سوخت و یکپارچگی ساختاری می شود.

الکترونیک

چسب ها قطعات را برطرف می کنند ، عایق الکتریکی را تأمین می کنند و از قطعات حساس در برابر رطوبت یا لرزش محافظت می کنند.

پزشکی

از چسب های زیست سازگار تخصصی در بسته شدن زخم ، پروتز و مونتاژ دستگاه استفاده می شود و گزینه های بدون درد را برای بخیه ها فراهم می کند.

بسته بندی و کالاهای مصرفی

از آب بندی کارتن ها گرفته تا ساخت محصولات و تعمیر وسایل ، چسب ها برای تولید و راحتی کارآمد ضروری هستند.

نوآوری ها و روندهای آینده

تحقیقات فشار مرزهای فناوری چسب را تحت فشار قرار می دهد:

• چسب های مبتنی بر زیستی: مشتق شده از منابع تجدید پذیر برای کاهش تأثیرات زیست محیطی.

• چسب های هوشمند: موادی که به محرک ها (گرما ، نور ، میدان های الکتریکی) پاسخ می دهند تا خصوصیات پیوند را تغییر دهند.

• فناوری نانو: افزایش چسبندگی در سطح مولکولی برای پیوندهای قوی تر و با دوام تر.

• فرمولاسیون پایدار: کاهش ترکیبات آلی فرار (VOC) و شیمیایی ایمن تر. $ $