طرز تهیه چسب از محصولات ارگانیک - جلسه چهارم

اهداف جلسه:
آشنایی با چگونگی سفت شدن چسب ها
آشنایی با معایب و مزایای چسب ها
آشنایی با طبقه بندی چسب ها
آشنایی با چسب های گیاهی، حیوانی و سنتزی
وسایل مورد نیاز:
کامپیوتر مجهز به اینترنت
انواع چسب های گیاهی، حیوانی و چسب سنتزی

مقدمه
در سه جلسه گذشته با موضوع چسب، تاریخچه استفاده از چسب ها، اجزای تشکیل دهنده چسب ها و تئوری چسبندگی آشنا شدید در ادامه این پروژه قصد داریم با چگونگی سفت شدن چسب ها، معایب و مزایای چسب ها و طبقه بندی چسب ها آشنا شویم.

4 -1چگونگی سفت شدن چسب ها

سفت شدن لاستیکی چسب های ساختمانی:
بسیاری از چسب های ساختمانی، پلیمرهای لاستیکی حل شده ای در خودشان دارند. وقتی که چسب ها سخت می شوند، لاستیک به صورت قطراتی با قطر حدود 1µm  رسوب می کند. لاستیک های استفاده شده در این روش شامل پلی وینیل فرمال (pvf) و پلی وینیل بوتیرال (PVB) هستند که هر دو بوسیله واکنش آلدئید مناسب با پلی وینیل الکل ساخته می شوند.

سیلیکون ها:
چسب های یک جزئی سیلیکون اغلب به چسب های ولکانیزه شونده در دمای اطاق (rtv) معروفند و شامل پلی دی متیل سیلوکسان (PDMS) با جرم های مولکولی در محدود 1600-300 با گروه های انتهای استات، کتوکسیم یا اتر هستند. این گروه ها توسط رطوبت اتمسفر، هیدرولیز شده، گروه های هیدروکسیل تشکیل می دهند که بعدا با حذف آب متراکم می شوند. چسب های سیلیکونی نرم و مطلوب هستند و دارای مقاومت محیطی و شیمیایی خوبی هستند. این چسب ها به عنوان بهترین پوشش برای استفاده در حمام شناخته شده اند. چسب هایی که بدون واکنش شیمیایی سخت می شوند.

این چسب ها شامل سه نوع زیر می باشند

چسب هایی که در اثر حذف حلال سخت می شوند:
چسب های تماسی: چسب های تماسی احتمالا از معروف ترین چسب ها بر پایه حلال هستند. این ها محلول هایی از پلیمر در حلال آلی هستند که در دو سطح بکار می روند تا متصل شوند. ماده اصلی این چسب ها ، لاستیک پلی کلروپرن (پلی کروپرن ، پلی کلرو بوتادین) است و برای چسباندن روکش های تزئینی و پلاستیک های محکم دیگر مثل ABS , DVC به چوپ و محصولات فلزی و چسب های تماسی DIY برای تخت کفش بکار می روند.

چسب های پمادی: چسب های بر پایه حلال مشهور که در ظروف پماد مانند به عموم فروخته می شوند، اغلب محلول هایی از لاستیک نیتریل (همی پلیمر یا بوتادین و آکریلونیتریل) در حلال های آلی هستند.

چسب هایی که با از دست دادن آب سخت می شوند:
محلول های آبی و خمیرها: نشاسته، ذرت و غلات، منابع عمده برای استفاده چسب هستند. موارد مصرف عمده برای چسباندن کاغذ، مقوا و منسوجات می باشد. کاربردهای آن شامل صفحات موجدار ، پاکت های کاغذی، پنجرگیری تیوپ، چسباندن کاغذ دیواری و چسب های تر شدنی مجدد با آب می باشد. چسب های تر شدنی توسط آب شامل پلی (وینیل الکل) (DVOH) که در تمبر های پُستی مورد استفاده قرار می گیرند و از لاتکس صمغهای طبیعی (مثلا صمغی و دکسترین) و پلی وینیل استات (DVN) همراه با مقدار زیادی DVOH پایدار کننده تولید می شون. DVOH  تنها پلیمرمعروفی است که از منومر خودش ساخته نمی شود.

امولسیون های آبی: اجزا ترکیبی برای پلیمریزه شدن امواسیونی عبارتند از: آب، منومرها، پایدار کننده ها و آغازگر. محصول پلیمر شدن امولسیونی، شیرابه ای از ذرات پلیمر با پایدار کننده های جذب شده می باشد. معروف ترین مثال، چسب چوب DIY است که شیرابه آن، شامل پلیمر پلی وینیل استات (DVA) است و به میزان زیادی در کارهای کارگاهی و در چسباندن اتصالات تاق و زبانه برای درها، پنجره ها و مبلمان در کارخانه ها استفاده می شود و مثال دیگر در رنگ های امولسیونی بر پایه DVA هستند که برای پوشش سطح یا به عنوان چسب استفاده می شود.

چسب هایی که به وسیله سرد کردن سخت می شوند:
چسب های ذوبی: ماده اولیه چسب های ذوبی که از ابزار تفنگ شکلی خارج می شود، معمولا اتیلن وینیل استات (EVA) می باشد. کاربرد این چسب ها شامل استفاده در جعبه های مقوایی ، صفحه کتاب ، اتصالات حرارتی و نئوپان می باشد. از دیگر چسب های ذوبی می توان چسب های ذوبی پلی آمیدی ، پلی اورتان ، استرهای آلیفاتیک ، پلی استر اشاره کرد.

چسب های حساس به فشار: دائما چسبناک باقی می مانند و به خاطر استفاده در نوار چسب ها و برچسب ها معروف هستند. این چسب ها بطور عمده بر پایه لاستیک طبیعی ، همی پلیمر دسته ای و تصادفی ، استیرن - بوتادین و آکریلیک هستند. PVC  نرم شده و پلی اتیلن ، مواد نوار معمولی هستند. یک طرف نوار با یک آستری یا لایه زیری پوشیده شده است. به همین دلیل ، چسب دائما چسبناک می ماند و طرف دیگر ، دارای پوشش آزاد کننده ای است که وقتی که نوار باز می شود، با چسب جدا می گردد. مواد آزاد کننده که اغلب استفاده می شود، همی پلیمری از وینیل الکل و وینیل اکتادسیل کاربامات است که در اثر واکنش با DVOH با اکتادسیل ایزوسیانات ساخته می شود.

4 -2 معایب و مزایای چسب ها

معایب:
1. عموما چسب ها بوسیله آب یا بخار آب سست می شوند.
2. محدوده رهایی کار آنها کمتر از چسباننده های فلزی (مهره ها ،پیچ ها و بست های آهنی و غیره) است.
3. چسب ها توسط دمای تبدیل شیشه ای (Tg) و تخریب شیمیایی محدود شده اند.
مزایا:
1. اتصال مواد غیر مشابه و لایه های نازک از مواد
2. گسترش بار بر روی یک ناحیه وسیع
3. زیبایی و حالت آئرودینامیک آنها بر روی سطوح خارجی اتصال
4. کاربرد آنها با استفاده از ماشین روبات می باشد

4- 3 طبقه بندی چسب ها

چسب گیاهی:
چسب نشاسته، دکسترین، سرشی، دکسترین و نشاسته که از چسب های محلول در آب اند و از آنها در چسبانیدن تمبر، پاکت، کاغذ، مقوا، چوب و ... استفاده می شود.
صمغ عربی که از درختی به نام صمغ سنگالی بدست می آید، سفید رنگ و محلول در آب است و عمدتا شامل هیدرات های کربن است.

چسب حیوانی:
 ژلاتین که از اعضای بدن حیوانات از جمله استخوان تهیه می شود و قدرت چسبانندگی آن از چسب های گیاهی بیشتر است و بیشتر در تهیه فیلم عکاسی و پوشش کپسول موارد دارویی مصرف دارد.
سرشیم حیوانی که مانند ژلاتین است، ولی درصد خلوص گلوبین آن کم است و از استخوان، پوست و یا شیر حیوانات تهیه می شود و در نجاری، کارتن سازی، کبریت سازی، تهیه کاغذ سمباده و غیره مصرف دارد.
لاک که در نجاری برای جلای سطح اشیای چوبی مصرف دارد و از نوعی حشره به نام ترمزدانه که در کشور هند فراوان است، بدست می آید.

چسب کانی:
مانند فسفات ها و سیلیکات های قلیایی که در اتصال اشیای سرامیکی، کوارتزی و شیشه ای کاربرد دارند و بر خلاف چسب های گیاهی و حیوانی، در مقابل گرما و آب مقاومند. از این رو، از آنها در ساختن اجاق های برقی و گازی و آجرهای نسوز استفاده می شود.

چسب سنتزی:
 الاستومرها که شامل چسب های کائوچویی مصنوعی است و در صنعت کشتی سازی و صنایع هواپیما سازی کاربرد دارند. مانند چسب لاستیک که محلول کائوچو در بنزین است و یا چسب «اوهو» و مشابه آن که از مشتقات وینیلی در حلال هایی نظیر استون و اسید استواستیک حاصل می شود، این نوع چسب ها قدرت چسبانندگی همه چیز را غیر از لاستیک دارند. از این رو، کاربردهای گوناگون و مهمی در صنعت، تجارت و منازل پیدا کرده اند.

ترموپلاست ها که شامل پلی اکریل و سیانواکریلات هااند که به «چسب فوری» معروف اند و اتصال محکم بین قطعات مختلف ایجاد می کند. (در حد چسب های اپوکسی). برخی معتقدند که سیانواکریلات یک منومر فعال است که در مجاورت مختصر رطوبت موجود در هوا بصورت پلیمر در می آید. از این رو، برای محیط های خشک مناسب نیست.

چسب اپوکسی که از تراکم دی فنیلو پروپان و اپیکلرهیدرین حاصل می شود. نوعی از آن در تجارت به نام چسب دوقلو متداول است که شامل دو قسمت است، یک قسمت ماده چسب دار و قسمت دیگر یک ماده کاتالیزور است که موجب تغییر در ماده چسب دار و عمل چسبانندگی آن می شود. قدرت چسبانندگی چسب اپوکسی فوق العاده زیاد است و در هواپیما سازی، ساختن اطاق خودروها ، و پل سازی و ... کاربرد دارد.

نوار چسب ها جنس این نوع نوارها ممکن است از پارچه، کاغذ، طلق و یا پلاستیک پلی کلرید وینیل(p.v.c)  باشد که به چسب هایی مانند چسب های کائوچویی و سرشیم آغشته شده اند.

چسب بتونه ای بتونه ها، خمیرهای نرم و چسبناکی اند که به کندی در هوا خشک می شوند و برای پرکردن شکاف ها و منافذ، به ویژه در بخاری مصرف می شود. مهم ترین انواع بتونه ها عبارت است از:
بتونه شیشه که از مخلوط پودر کربنات کلسیم و روغن کتان تهیه می شود و در هوا نسبتا به سرعت خشک و سخت می شود. اما پس از سخت شدن ، دوباره در روغن کتان، به صورت خمیر نرم و قابل استفاده در می آید.

بتونه آبی که در تهیه آکواریم مصرف دارد و از مخلوط کردن پودر اکسید سرب (Pbo) با روغن کتان بدست می آید.بتونه گلسیرین و اکسید سرب که از اختلاط اکسید سرب و گلسیرین تهیه می شود و در مقابل آب، اسید و قلیا مقاوم است و پس از 45 دقیقه سفت می شود و برای بتونه کردن چوب، شیشه، چینی، سرامیک و اشیای سنگی مصرف دارد.

گرد بتونه که به صورت آرد سفید رنگی شامل چهار قسمت گچ پخته و یک قسمت صمغ عربی است و در موقع استفاده، آن را در آب و یا محلول اسید بوریک ، به صورت خمیر در می آورند و با آن، اشیای ظریف ساخته شده از سنگ سفید ، چینی و شاخ سفید را بتونه می کنند.

در ادامه این پروژه به مبحث مواد تشکیل دهنده فرمول یک چسب خواهیم پرداخت.
تکلیف1:  سه نوع چسب گیاهی، حیوانی و چسب سنتزی در اختیار دارید. این نوع چسب ها را بر اساس ترکیباتشان با مواد مختلف امتحان کنید و چسبندگی آنها را با هم مقایسه کنید و تفاوت آنها را بیابید، سپس معایب و مزایای استفاده از هر کدام را بررسی نمایید. این فعالیت را با ثبت یک گزارش کامل برای ما ارسال نمایید.
تکلیف2:  در اینترنت جستجو کنید و درباره انواع طبقه بندی چسب ها اطلاعات کاملی تهیه نمایید. این اطلاعات را طبقه بندی کرده و بصورت گزارشی کوتاه برای ما ارسال نمایید.
محل بازدید/ اردو/ خرید:  _____
منابع مطالعه: برای کسب اطلاعات بیشتر در زمینه انواع چسب ها مطالب مفید این سایت را مطالعه نمایید.

طرز تهیه چسب از محصولات ارگانیک - جلسه اول
طرز تهیه چسب از محصولات ارگانیک - جلسه دوم
طرز تهیه چسب از محصولات ارگانیک - جلسه سوم
طرز تهیه چسب از محصولات ارگانیک - جلسه چهارم
طرز تهیه چسب از محصولات ارگانیک - جلسه پنجم
طرز تهیه چسب از محصولات ارگانیک - جلسه ششم
طرز تهیه چسب از محصولات ارگانیک - جلسه هفتم
طرز تهیه چسب از محصولات ارگانیک - جلسه هشتم

بخش پژوهش های دانش آموزی سایت تبیان
تهیه: الهام گارسچی - تنظیم: نیلوفر یاقوتی