Жабысқыштар: Тарихы мен түрлері

Кіріспе

жолақ Әр түрлі материалдарды байланыстыруға қолданылатын металл емес материал.

Желім, сондай-ақ клей, цемент, шырыш немесе паста деп те аталады, – екі бөлек заттың бір немесе екі бетіне жағылатын, оларды біріктіріп, ажырауына қарсы тұратын металл емес зат. Желімдерді пайдалану тігіс, механикалық бекіту және дәнекерлеу сияқты басқа байланыстыру тәсілдеріне қарағанда бірнеше артықшылықтар ұсынады. Оларға әртүрлі материалдарды байланыстыру мүмкіндігі, біріктірудегі кернеуді тиімді тарату, оңай механикаландырылған процестің экономикалық тиімділігі және дизайн икемділігінің артуы жатады. Желімді пайдаланудың кемшіліктеріне жоғары температурадағы төмендеген тұрақтылық, кішкентай байланысқан беті бар үлкен заттарды байланыстырудың салыстырмалы нашарлығы және сынақ кезінде заттарды ажыратудың қиындығы кіреді. Желімдер әдетте жабысу әдісі бойынша, содан кейін реакциялық немесе реакциялық емес болып ұйымдастырылады, бұл термин желімнің қатаю үшін химиялық реакцияға түсуіне байланысты. Сонымен қатар, оларды бастапқы физикалық күйіне немесе олардың шикізаты табиғи немесе синтетикалық екендігіне қарай ұйымдастыруға болады. Желімдер табиғатта кездесуі немесе синтетикалық түрде жасалуы мүмкін. Адамдардың желім тәрізді заттарды қолдануының ең ерте дәлелі шамамен 200 000 жыл бұрын пайда болған, ол кезде неоантроптар тас құралдарын ағаш саптарға байланыстыру үшін қайын қабығын құрғақ дистилляциялау арқылы шайыр жасаған. Желімдер туралы алғашқы әдебиеттік сілтемелер шамамен б.з.д. 2000 жылы пайда болды. Гректер мен римдіктер желімдерді дамытуға үлкен үлес қосты. Еуропада желім 1500–1700 жылдар аралығында ғана кеңінен қолданыла бастады. Сол кезден 1900 жылға дейін желімді пайдалану және жаңалықтар салыстырмалы түрде баяу болды. 20 ғасырдан бері ғана синтетикалық желімдерді дамыту қарқынды түрде үдеді және осы саладағы инновациялар қазірге дейін жалғасуда.

Тарих

Адамның жабысқақ материалдарды қолданғаны туралы ең алғашқы дәлел Италияның орталығында үш тас құралдың табылуымен анықталды, олар қайың қабығының шайырының іздерін көрсетті. Құралдар Орта палеолитке шамамен 200 000 жыл бұрын жатсады. Бұл қайың шайырымен қапталған тас құралдардың ең ерте мысалы. Өсімдік негізіндегі, бір компонентті жабысқақтар жеткілікті жабысқақтыққа ие болғанымен, олар сынып қалуға бейім және қоршаған ортаның жағдайларына осал. Құрама жабысқақтарды алғаш рет Оңтүстік Африканың Сибуду қаласында тапқан. Мұнда 70 000 жылдық тас сегменттері, бұрын балта сабына енгізілген, өсімдік шайыры мен қызыл охрадан (табиғи темір тотығы) тұратын жабысқақпен жабылған. Өсімдік шайырына охра қосу оның күшін арттырады және ылғалды жағдайда шайырдың ыдырауынан сақтайды. Күшті жабысқақтарды өндіруге қол жеткізу Орта тас дәуіріндегі адамдарға тас сегменттерін әртүрлі таяқтарға бекітуге мүмкіндік берді, бұл жаңа құралдардың дамуына әкелді. Le Moustier материалдарын зерттеу нәтижесінде Орта палеолитке жататын адамдар, мүмкін неандертальдықтар, кесу және сылауға арналған тас құралдарының тұтқаларын жасау үшін охра мен битум қоспасынан жасалған желімді қолданған. Тарихи дәуірге дейінгі адамдардың жабысқақтарды қолдануының кейінгі мысалдары ежелгі тайпалардың жерлеу орындарында табылды. Археологтар бұл жерлерді зерттеген кезде шамамен 6000 жыл бұрын тайпа мүшелері өздерінің қайтыс болғандарын ағаш шайырымен жөнделген сынған саз ыдыстардағы тағаммен бірге жерлегенін анықтады. Археологтардың тағы бір зерттеуі шамамен б.з.д. 4000 жылға дейінгі Вавилон ғибадатханаларындағы мүсіндерге піл сүйегінен жасалған көз алмаларын бекіту үшін битум цементтерін қолданғандығын көрсетті. 2000 жылы Австрия мен Италия шекарасына жақын мұздықта сақталған "Тироль мұздығы" немесе "Этци" лақап атымен белгілі 5200 жылдық ер адамның табылуы туралы хабарланды. Оның бірнеше заттары табылды, оның ішінде екі жебе, кремний ұштары бар, және мыс балта, олардың әрқайсысында тас немесе металл бөліктерін ағаш сабына қосу үшін қолданылған органикалық желімнің іздері бар. Желімді талдау нәтижесінде ол шайыр екені анықталды, оның өндірісі кезінде шайырды қыздыру қажет. Бұл шайырды алу үшін қайың қабығын піролиз деп аталатын процесте қыздыру арқылы өңдеу қажет. Жабысқақтар туралы алғашқы әдебиеттік сілтемелер шамамен б.з.д. 2000 жылға жатады. Жабысқақтарды қолдану туралы тарихи жазбалар б.з.д. 1500–1000 жылдар аралығындағы кезеңнен табылды. Осы кезеңдегі артефакттарға ағаш жабыстыру операцияларын бейнелейтін суреттер және Тутанхамон патшаның қабіріндегі ағаштан және желімнен жасалған сандық кіреді. Ежелгі Египеттегі басқа да артефакттарда байланыс немесе ламинаттау үшін жануарлар желімі қолданылған. Бұл әдіспен садақтар мен жиһазды қаптау олардың қызмет ету мерзімін ұзартады деп есептелді және казеинге (сүт ақуызына) негізделген желімдерді пайдалану арқылы жүзеге асырылды. Ежелгі египеттіктер папирусты киімге жабыстыру үшін крахмалдан жасалған пасталарды және Париж гипсіне ұқсас кальцийленген гипстен жасалған материалды да жасады. Біздің заманымыздың 1-500 жылдары гректер мен римдіктер жабысқақтарды дамытуға үлкен үлес қосты. Ағаштан қаптамалар мен маркет жасау, жануарлар мен балықтан жасалған желімдерді өндіру жетілдірілді және басқа да материалдар пайдаланылды. Алтын жапырақты біріктіру үшін жұмыртқаға негізделген пасталар қолданылды және қан, сүйек, тері, сүт, ірімшік, көкөніс және дәнді дақылдар сияқты әр түрлі табиғи ингредиенттерді қамтыды. Гректер әк арасалмағын миномет ретінде қолдана бастады, ал римдіктер минометті вулкандық күл мен құммен араластыра отырып, оны дамыта бастады. Бұл материал поццоланикалық цемент деп аталды және Рим Колизейі мен Пантеонының құрылысында қолданылды. Римдіктер қайықтары мен кемелерінің ағаш тақтайшалары арасындағы тығыздағыш ретінде алғашқы болып шайыр мен балауызды қолданды. Орталық Азияда шамамен 1000 жылы моңғолдардың көтерілуі Чингисханның отрядтарының садақтарының қашықтығы мен қуатына байланысты болуы мүмкін. Бұл садақтар бамбуктан жасалған, құрсағында мүйіз (атушыға қарап тұрған жағы) және артқы жағында сіңір, жануарлар желімімен біріктірілген. Еуропада желім 1500-1700 жылдар аралығында қолданылмай қалды. Осы уақытта әлемге әйгілі шкафтар мен жиһаз жасаушылар Томас Чиппендейл мен Дункан Фиф сияқты өнімдерін біріктіру үшін желімдерді қолдана бастады. 1690 жылы Нидерландыда алғашқы коммерциялық желім зауыты құрылды. Бұл зауыт жануарлар терісінен желім шығарды. 1750 жылы балық желімін өндіруге арналған алғашқы британдық желім патенті шығарылды. Келесі ғасырдың ондаған жылдарында Германия мен Швейцариядағы зауыттарда казеин желімдері өндірілді. 1876 жылы Росс ағайындарға казеин желімін өндіруге алғашқы АҚШ патенті (нөмірі 183,024) берілді. АҚШ-тың алғашқы почта маркалары 1847 жылы шығарылған кезде крахмалға негізделген жабысқақтарды қолданды. Декстринге (крахмал туындысы) негізделген жабысқаққа алғашқы АҚШ патенті (нөмірі 61,991) 1867 жылы берілді. Табиғи резеңке алғаш рет 1830 жылы жабысқақтар үшін материал ретінде қолданылды, бұл заманауи жабысқақтың бастапқы нүктесі болды. 1862 жылы металды латуньпен қаптауға арналған британдық патент (нөмірі 3288) резеңкеге жақсы жабысу үшін берілді. Автомобильдің дамуы және резеңке амортизаторларының қажеттілігі резеңке мен металлдың күштірек және ұзаққа созылатын байланысын қажет етті. Бұл күшті қышқылдармен өңделген циклизацияланған резеңкені дамытуға түрткі болды. 1927 жылға қарай бұл процесте металлға резеңке жабысуы үшін еріткішке негізделген термопластикалық резеңке цементтерін өндіруге қол жеткізілді. Табиғи резеңкеге негізделген жабысқақтар алғаш рет 1845 жылы Генри Дэй (АҚШ патенті 3,965) қолданған арқалыққа жабыстырылды. Кейін бұл жабысқақтар хирургиялық және электрленген таспаларда қолданылды. 1925 жылға қарай қысымға сезімтал таспа индустриясы пайда болды. Бүгінде жабысқақ қағаздар, Scotch Tape және басқа да таспалар қысымға сезімтал жабысқақтардың (PSA) мысалы болып табылады. Синтетикалық пластиктерді дамытудағы маңызды қадам 1910 жылы фенолформальдегидті термореактивті пластик Бакелиттің енгізілуі болды. Екі жыл ішінде фенол шайыры фанераға жабын ретінде қолданылды. 1930 жылдардың басында фенолдар жабысқақ шайыр ретінде маңыздылыққа ие болды. 1920, 1930 және 1940 жылдарда Бірінші және Екінші дүниежүзілік соғыстардың салдарынан жаңа пластиктер мен шайырларды дамыту және өндіруде үлкен жетістіктерге қол жеткізілді. Бұл жетістіктер жаңа материалдарды пайдалануға мүмкіндік берді, бұл жабысқақтарды дамытуды жақсартты. Өзгеретін қажеттіліктермен және дамып келе жатқан технологиямен жаңа синтетикалық жабысқақтарды дамыту бүгінгі күнге дейін жалғасуда. Дегенмен, төмен құнына байланысты табиғи жабысқақтар әлі де жиі қолданылады.

The earliest evidence of human adhesive use was discovered in central Italy when three stone implements were discovered with birch bark tar indications. The tools were dated to about 200,000 before present in the Middle Paleolithic. It is the earliest example of tar hafted stone tools. Although sticky enough, plant based, single component adhesives can be brittle and vulnerable to environmental conditions. The first use of compound adhesives was discovered in Sibudu, South Africa. Here, 70,000 year old stone segments that were once inserted in axe hafts were discovered covered with an adhesive composed of plant gum and red ochre (natural iron oxide) as adding ochre to plant gum produces a stronger product and protects the gum from disintegrating under wet conditions. The ability to produce stronger adhesives allowed middle Stone Age humans to attach stone segments to sticks in greater variations, which led to the development of new tools. A study of material from Le Moustier indicates that Middle Paleolithic people, possibly Neanderthals, used glue made from a mixture of ocher and bitumen to make hand grips for cutting and scraping stone tools. More recent examples of adhesive use by prehistoric humans have been found at the burial sites of ancient tribes. Archaeologists studying the sites found that approximately 6,000 years ago the tribesmen had buried their dead together with food found in broken clay pots repaired with tree resins. Another investigation by archaeologists uncovered the use of bituminous cements to fasten ivory eyeballs to statues in Babylonian temples dating to approximately 4000 BC. In 2000, a paper revealed the discovery of a 5,200 year old man nicknamed the "Tyrolean Iceman" or "Ötzi", who was preserved in a glacier near the Austria Italy border. Several of his belongings were found with him including two arrows with flint arrowheads and a copper hatchet, each with evidence of organic glue used to connect the stone or metal parts to the wooden shafts. The glue was analyzed as pitch, which requires the heating of tar during its production. The retrieval of this tar requires a transformation of birch bark by means of heat, in a process known as pyrolysis. The first references to adhesives in literature appeared in approximately 2000 BC. Further historical records of adhesive use are found from the period spanning 1500–1000 BC. Artifacts from this period include paintings depicting wood gluing operations and a casket made of wood and glue in King Tutankhamun's tomb. Other ancient Egyptian artifacts employ animal glue for bonding or lamination. Such lamination of wood for bows and furniture is thought to have extended their life and was accomplished using casein (milk protein) based glues. The ancient Egyptians also developed starch based pastes for the bonding of papyrus to clothing and a plaster of Paris like material made of calcined gypsum. From AD 1 to 500 the Greeks and Romans made great contributions to the development of adhesives. Wood veneering and marquetry were developed, the production of animal and fish glues refined, and other materials utilized. Egg based pastes were used to bond gold leaves, and incorporated various natural ingredients such as blood, bone, hide, milk, cheese, vegetables, and grains. The Greeks began the use of slaked lime as mortar while the Romans furthered mortar development by mixing lime with volcanic ash and sand. This material, known as pozzolanic cement, was used in the construction of the Roman Colosseum and Pantheon. The Romans were also the first people known to have used tar and beeswax as caulk and sealant between the wooden planks of their boats and ships. In Central Asia, the rise of the Mongols in approximately AD 1000 can be partially attributed to the good range and power of the bows of Genghis Khan's hordes. These bows were made of a bamboo core, with horn on the belly (facing towards the archer) and sinew on the back, bound together with animal glue. In Europe, glue fell into disuse until the period AD 1500–1700. At this time, world renowned cabinet and furniture makers such as Thomas Chippendale and Duncan Phyfe began to use adhesives to hold their products together. In 1690, the first commercial glue plant was established in The Netherlands. This plant produced glues from animal hides. In 1750, the first British glue patent was issued for fish glue. The following decades of the next century witnessed the manufacture of casein glues in German and Swiss factories. In 1876, the first U. S. patent (number 183,024) was issued to the Ross brothers for the production of casein glue. The first U. S. postage stamps used starch based adhesives when issued in 1847. The first US patent (number 61,991) on dextrin (a starch derivative) adhesive was issued in 1867. Natural rubber was first used as material for adhesives in 1830, which marked the starting point of the modern adhesive. In 1862, a British patent (number 3288) was issued for the plating of metal with brass by electrodeposition to obtain a stronger bond to rubber. The development of the automobile and the need for rubber shock mounts required stronger and more durable bonds of rubber and metal. This spurred the development of cyclized rubber treated in strong acids. By 1927, this process was used to produce solvent based thermoplastic rubber cements for metal to rubber bonding. Natural rubber based sticky adhesives were first used on a backing by Henry Day (US Patent 3,965) in 1845. Later these kinds of adhesives were used in cloth backed surgical and electric tapes. By 1925, the pressure sensitive tape industry was born. Today, sticky notes, Scotch Tape, and other tapes are examples of pressure sensitive adhesives (PSA). A key step in the development of synthetic plastics was the introduction of a thermoset plastic known as Bakelite phenolic in 1910. Within two years, phenolic resin was applied to plywood as a coating varnish. In the early 1930s, phenolics gained importance as adhesive resins. The 1920s, 1930s, and 1940s witnessed great advances in the development and production of new plastics and resins due to the First and Second World Wars. These advances greatly improved the development of adhesives by allowing the use of newly developed materials that exhibited a variety of properties. With changing needs and ever evolving technology, the development of new synthetic adhesives continues to the present. However, due to their low cost, natural adhesives are still more commonly used.

Түрлері

Жабысу материалдары әдетте жабысу тәсілі бойынша жіктеледі. Олар реакцияға түсетін және реакцияға түспейтін жабысу материалдарына бөлінеді, бұл жабысу материалдарының қаттыну үшін химиялық реакцияға қатысатынын көрсетеді. Балама ретінде, оларды шикізаттың табиғи немесе синтетикалық екендігіне, немесе бастапқы физикалық күйіне қарай жіктеуге болады.

Құрғату

Кептіру арқылы қатайтын жабысқақ заттардың екі түрі бар: еріткіш негізіндегі жабысқақ заттар және полимерлік дисперсиялық жабысқақ заттар, сонымен қатар эмульсиялық жабысқақ заттар деп те аталады. Еріткіш негізіндегі жабысқақ заттар – еріткіште ерітілген ингредиенттердің (әдетте полимерлердің) қоспасы. Ақ желім, контактілік желімдер және резеңке цементтері – кептіру арқылы қатайтын жабысқақтар тобына жатады. Еріткіш буланып кеткен кезде жабысқақ қатайады. Жабысқақтың химиялық құрамына байланысты, олар әртүрлі материалдарға түрлі деңгейде жабысады. Полимерлік дисперсиялық жабысқақтар көбінесе поливинил ацетатына (PVAc) негізделген сүтті ақ түсті дисперсия болып табылады. Олар ағаш өңдеу және қаптау салаларында кеңінен қолданылады. Сонымен қатар, маталар мен матадан жасалған бұйымдарда, сондай-ақ динамиктердің диффузорлары сияқты инженерлік өнімдерде де қолданылады.

Қысымға сезімтал

Қысымға сезімтал желімдер (PSA) желімді жабысатын бетке жеңіл қысым арқылы байланыстырады. Олар ағыс пен ағысқа қарсы тұру арасындағы тепе-теңдікке ие болу үшін жасалған. Байланыс пайда болады, өйткені желім жабысатын бетке ағып кету үшін жеткілікті жұмсақ (яғни, «ылғал»). Байланыстың күші бар, себебі желім кернеу түсірілгенде ағысқа қарсы тұру үшін жеткілікті қатты. Желім мен жабысатын бет жақын келген кезде, ван дер Ваальс күштері сияқты молекулалық өзара әрекеттесулер байланысқа қатысып, оның түпкілікті беріктігіне маңызды үлес қосады. PSA тұрақты немесе алынып тасталатын қолданулар үшін арналған. Тұрақты қолдану мысалдары: электр жабдықтарына арналған қауіпсіздік белгілері, HVAC жүйелеріндегі фольга таспасы, автомобильдердің ішкі бөліктерін құрастыру және дыбыс/дірілді демпферлеу пленкалары. Кейбір жоғары өнімді тұрақты PSA жоғары жабысу деңгейлерін көрсетеді және тіпті жоғары температурада да, байланыс ауданының шаршы сантиметріне килограммар салмақты ұстай алады. Тұрақты PSA бастапқыда алынып тасталатын болуы мүмкін (мысалы, қате таңбаланған тауарларды қалпына келтіру үшін) және бірнеше сағаттан немесе күндерден кейін тұрақты байланысқа өтеді. Алынып тасталатын желімдер уақытша байланыс құру үшін жасалған және идеалды жағдайда, айлар немесе жылдар өткеннен кейін жабысатын бетте қалдық қалдырмай алынып тасталуы мүмкін. Алынып тасталатын желімдер бетін қорғау пленкалары, маскалау таспалары, кітапшалар мен жазба қағаздары, штрих-кодтық жапсырмалар, баға белгілері, жарнамалық графикалық материалдар және терімен тікелей байланысқа (жараларды күтуге арналған бинттер, ЭКГ электродтары, спорттық таспалар, ауыртпалықты басатын және тері арқылы әсер ететін дәрілік жамбалар және т.б.) қолданылады. Кейбір алынып тасталатын желімдер бірнеше рет жабысып, ажыратылуы үшін жасалған. Олардың жабысу қабілеті төмен және көбінесе көп салмақты ұстай алмайды. Post-it жапсырмаларында қысымға сезімтал желім қолданылады. Қысымға сезімтал желімдер сұйық тасымалдағышпен немесе 100% қатты күйде өндіріледі. Сұйық PSA-дан өнімдер жасау үшін желімді жабыстырып, еріткіш немесе су тасымалдағышын кептіреді. Олар молекулалық салмақты арттыру және байланыс реакциясын бастау үшін қосымша қыздырылуы мүмкін. 100% қатты PSA төмен тұтқырлыққа ие полимерлер болуы мүмкін, олар жабыстырылып, содан кейін молекулалық салмағын арттыру және желімді қалыптастыру үшін сәулеленумен әрекеттеседі, немесе олар жоғары тұтқырлыққа ие материалдар болуы мүмкін, олар жабыстыру үшін жеткілікті тұтқырлықты төмендету үшін қыздырылады, содан кейін олардың соңғы пішініне дейін салқындатылады. PSA-ның негізгі шикізаты акрилат негізіндегі полимерлер болып табылады.

Pressure sensitive adhesives (PSA) form a bond by the application of light pressure to bind the adhesive with the adherend. They are designed to have a balance between flow and resistance to flow. The bond forms because the adhesive is soft enough to flow (i. e., "wet") to the adherend. The bond has strength because the adhesive is hard enough to resist flow when stress is applied to the bond. Once the adhesive and the adherend are in close proximity, molecular interactions, such as van der Waals forces, become involved in the bond, contributing significantly to its ultimate strength. PSAs are designed for either permanent or removable applications. Examples of permanent applications include safety labels for power equipment, foil tape for HVAC duct work, automotive interior trim assembly, and sound/vibration damping films. Some high performance permanent PSAs exhibit high adhesion values and can support kilograms of weight per square centimeter of contact area, even at elevated temperatures. Permanent PSAs may initially be removable (for example to recover mislabeled goods) and build adhesion to a permanent bond after several hours or days. Removable adhesives are designed to form a temporary bond, and ideally can be removed after months or years without leaving residue on the adherend. Removable adhesives are used in applications such as surface protection films, masking tapes, bookmark and note papers, barcode labels, price marking labels, promotional graphics materials, and for skin contact (wound care dressings, EKG electrodes, athletic tape, analgesic and trans dermal drug patches, etc.). Some removable adhesives are designed to repeatedly stick and unstick. They have low adhesion, and generally cannot support much weight. Pressure sensitive adhesive is used in Post it notes. Pressure sensitive adhesives are manufactured with either a liquid carrier or in 100% solid form. Articles are made from liquid PSAs by coating the adhesive and drying off the solvent or water carrier. They may be further heated to initiate a cross linking reaction and increase molecular weight. 100% solid PSAs may be low viscosity polymers that are coated and then reacted with radiation to increase molecular weight and form the adhesive, or they may be high viscosity materials that are heated to reduce viscosity enough to allow coating, and then cooled to their final form. Major raw material for PSA's are acrylate based polymers.

Байланыс

Контактты жабысқыштар тез қату уақытымен жоғары қисаюға төзімді байланыстарды құрайды. Олар көбінесе ламинаттармен жұқа қабаттарда қолданылады, мысалы, форманы үстел бетіне жабыстыру және аяқ киімде, сыртқы табандарды үстіңгі бөлігіне бекіту үшін. Табиғи каучук және полихлорпропен (Неопрен) жиі қолданылатын контактты жабысқыштар. Бұл эластомерлердің екеуі де кернеу кристалдануына ұшырайды. Контактты жабысқыштар екі бетке де жағылуы керек және екі бетті біріктірмес бұрын олардың кебуіне белгілі бір уақыт берілуі тиіс. Кейбір контактты жабысқыштардың толық кебуіне 24 сағатқа дейін уақыт қажет болуы мүмкін. Екі бет біріктірілгеннен кейін байланыс өте жылдам пайда болады. Жылдам байланыс қалыптасуына байланысты қысқыштар қажет емес.

Ыстық

Ыстық жабысқақтар, сондай-ақ ыстық балқыма жабысқақтар деп те аталады, 65–180 °C диапазонында ерітілген күйде қолданылатын термопластиктер. Олар салқындағанда қатып, әртүрлі материалдар арасында мықты байланыс құрайды. Этилен винил ацетаты негізіндегі ыстық балқымалар қолөнерге оңай қолданылуы және көптеген материалдарды біріктіре алу мүмкіндігіне байланысты ерекше танымал. Ыстық желімді қолданудың бір жолы – желім тапаншасы (оң жақта көрсетілген). Желім тапаншасы қатты жабысқақты еритеді, содан кейін ерітілген жабысқақ оның түтігі арқылы материалға өтеді, онда ол қатаяды. Термопластикалық желімді алғаш 1940 жылы Procter & Gamble компаниясы ойлап тапқан, себебі сол кезде қаптамада кеңінен қолданылатын су негізді жабысқақтар ылғалды климатта тиімсіз болып, қаптамалардың ашылуына себеп болатын. Дегенмен, су негізді жабысқақтар әлі де қызығушылық тудырады, өйткені олар көбінесе құрамында ұшқыш еріткіштерді қамтымайды.

Анаэробты

Анеробикалық жабысқыштар металлмен жанасқанда, оттегі жоқ болғанда қатаяды. Олар тығыз бекітілген кеңістікте жақсы жұмыс істейді, мысалы, бұранданы бекіту сұйықтығы ретінде қолданылғанда.

Алдын ала араластырылған және мұздатылған желімдер

Алдын ала араластырылған және мұздатылған жабысқақтар (PMF) – араластырылып, ауасы алынып, қапталып, мұздатылған жабысқақтар. PMF-тарды пайдалану алдында мұздату қажет болғандықтан, олар -80 °C температурада мұздатылғаннан кейін құрғақ мұзбен жіберіледі және -40 °C температурада немесе одан төмен сақталуы тиіс. PMF жабысқақтары қолданушының араластыру қатесін жоққа шығарады және тітіркендіргіш немесе уытты заттарды қамтитын катализаторларға ұшырауды азайтады. PMF-тар 1960 жылдары коммерциялық түрде пайдалануға енгізілді және көбінесе аэроғарыш және қорғаныс салаларында қолданылады.

Бір бөлік

Бір түрлі жабысқыштар сыртқы энергия көзімен, мысалы, радиация, жылу және ылғалмен химиялық реакция арқылы қатаяды. Күлдін сәулелі (УФ) жарықпен қатайтылатын жабысқыштар, сондай-ақ жарықпен қатайтылатын материалдар (ЖҚМ) деп те аталады, олар өндіріс секторында жылдам қатаю уақыты мен жоғары байланыс күшіне байланысты кең таралды. Жарықпен қатайтылатын жабысқыштар бір секунд ішінде қатайып, көптеген түрлері әртүрлі материалдарды (субстраттарды) біріктіріп, қатал температураға төтеп бере алады. Осы қасиеттері УФ-қатайтылатын жабысқыштарды электроника, телекоммуникация, медицина, аэроғарыш, шыны және оптика сияқты көптеген өнеркәсіптік салалардағы өнімдерді жасауда маңызды етеді. Дәстүрлі жабысқыштардан өзгеше, УФ-жарықпен қатайтылатын жабысқыштар материалдарды біріктіріп қана қоймай, өнімдерді герметтеуге және жабуға да қолданылады. Олар көбінесе акрил негізінде болады. Жылумен қатайтылатын жабысқыштар екі немесе одан көп компоненттердің алдын ала дайындалған қоспасынан тұрады. Жылу әсер еткенде компоненттер реакцияға түсіп, байланысады. Осы типтегі жабысқыштарға термостойқы эпоксидтер, уретандар және полиимидтер жатады. Ылғалмен қатайтылатын жабысқыштар субстрат бетіндегі немесе ауадағы ылғалмен реакцияға түскенде қатаяды. Осы типтегі жабысқыштарға цианоакрилаттар мен уретандар кіреді.

Табиғи

Табиғи жабысқыштар органикалық көздерден, мысалы, өсімдік крахмалынан (декстрин), табиғи шайырлардан немесе жануарлардан (мысалы, сүт ақуызы казеин және теріге негізделген жануар желімдерінен) жасалады. Бұлар көбінесе биожабысқыштар деп аталады. Мысалы, ұнды суда қайнату арқылы жасалатын қарапайым паста. Крахмалға негізделген жабысқыштар гофрленген картон және қағаз қаптар өндірісінде, қағаз түтіктерді орауда және қабырға қағаздарын жабыстыруда қолданылады. Казеин желімі негізінен шыны бөтелкелерге жапсырма жабыстыру үшін қолданылады. Жануар желімдері дәстүрлі түрде кітап мұқабасын жасауда, ағаш бұйымдарын біріктіруде және тағы да көптеген салаларда қолданылып келген, бірақ қазір олардың орнына көбінесе синтетикалық желімдер қолданылады, тек қана арнайы қолданыстарда, мысалы, ішекті аспаптарды жасау және жөндеуде қолданылады. Қанның ақуыздық құрауынан жасалған альбумен фанера өндірісінде қолданылған. Masonite, ағаш талшықты тақта, бастапқыда табиғи ағаш лигнинін, органикалық полимерді пайдалану арқылы біріктірілген, бірақ қазіргі заманғы бөлшекті тақталардың көпшілігі, мысалы, MDF синтетикалық термостойы шайырларды қолданады.

Синтетикалық

Синтетикалық желімдер органикалық қосылыстардан жасалады. Олардың көптеген түрлері эластомерлерге, термопластиктерге, эмульсияларға және термосеттік материалдарға негізделген. Термосеттік желімдердің мысалдары: эпоксид, полиуретан, цианоакрилат және акрил полимерлері. 1920 жылдары Карлссон Клистер – коммерциялық түрде өндірілген алғашқы синтетикалық желім болды.

Қолдану

Әртүрлі жабысқыштарды қолдану құралдары қолданылатын жабысқыш түріне және жабысқыш жағылатын беттің мөлшеріне сәйкес жасалады. Жабысқыш біріктірілетін материалдардың біреуіне немесе екеуіне де жағылады. Бөлшектер туралап қойылып, жабысуға көмектесу және байланыстан ауа көпіршіктерін шығару үшін қысым қолданылады. Жабысқышты қолданудың кең таралған тәсілдеріне щеткалар, роликтер, пленкалар немесе гранулалар, шашыратқыштар және қолдану тапаншалары (мысалы, герметик тапаншасы) жатады. Бұлардың барлығы қолмен немесе машинаның бір бөлігі ретінде автоматтандырылып пайдаланылуы мүмкін.

Тіркелу механизмдері

Клейдің тиімді болуы үшін оның үш негізгі қасиеті болуы керек. Біріншіден, ол негізгі материалды ылғалдай алуы керек. Ылғалдандыру – сұйықтың қатты бетпен жанасу қабілеті. Ол сондай-ақ қолданғаннан кейін күшін арттыруға тиіс, және ақырында екі жабысатын бет/субстрат арасында жүктемені беруге қабілетті болуы керек. Адгезия, яғни жабысқақ материал мен субстрат арасындағы байланыс, механикалық жолмен – жабысқақ материал субстраттың кішкентай тесіктеріне ену арқылы, немесе бірнеше химиялық механизмдердің бірі арқылы жүзеге асуы мүмкін. Адгезияның күші көптеген факторларға, соның ішінде оның қалай пайда болатынына байланысты. Кейбір жағдайларда жабысқақ материал мен субстрат арасында нақты химиялық байланыс пайда болады. Мысалы, тиолат полимерлері дисульфидтік көпірлер арқылы шырыш гликопротеиндері, интегралдар немесе кератиндер сияқты эндогенді ақуыздармен химиялық байланыстар құрайды. Олардың салыстырмалы түрде жоғары жабысу қасиеттері болғандықтан, бұл полимерлер көптеген биомедициналық қолданымдарды табады. Басқа жағдайларда статикалық электр сияқты электростатикалық күштер заттарды біріктіреді. Үшінші механизм молекулалар арасында пайда болатын Ван дер Ваальс күштерін қамтиды. Төртінші тәсіл – ылғалдың көмегімен жабысқыштың субстратқа таралуы, содан кейін қатаю.

Адгезияны жақсарту әдістері

Клейдің жабысу сапасы, клейдің субстраттың бетін тиімді жабу (сылату) қабілетіне тікелей байланысты. Бұл, субстраттың беткі энергиясы, клейдің беткі энергиясынан жоғары болғанда жүзеге асады. Дегенмен, жоғары беріктікке ие клейлердің беткі энергиясы жоғары болады. Сондықтан, олар төмен беткі энергиясы бар полимерлерге немесе басқа материалдарға нашар жабысады. Бұл мәселені шешу үшін, клей жабысудан бұрын, беткі энергияны арттыру мақсатында беткі өңдеу қолданылуы мүмкін. Маңыздысы, беткі дайындық, жабысу нәтижелерінің тұрақтылығын қамтамасыз ететін, қайталанатын бет жағдайын жасауға мүмкіндік береді. Көбінесе қолданылатын беткі белсендіру әдістеріне плазмалық белсендіру, жалынмен өңдеу және ылғалды химиялық праймерлеу жатады.

Қателік

Екі жабысқан беттің сәтсіздікке ұшырауына бірнеше фактор себеп болуы мүмкін. Күн сәулесі мен жылу жабысқышты әлсіретуі мүмкін. Еріткіштер жабысқыштың құрамын бүлдіруі немесе ерітуі мүмкін. Физикалық күштер де беттердің ажырауына себеп болуы мүмкін. Жүктеме түсірілген кезде, жабысқақ қосылыста әртүрлі жерлерде қабысудың жоғалуы мүмкін. Негізгі сыну түрлері:

Когезиялық сынық

Егер жабысқақты құрайтын полимерде жарық тараса, біріктіруші сынық пайда болады. Осы жағдайда, ажыратылғаннан кейін екі жабысатын бет те сынық жабысқақпен жабылады. Жарық қабаттың ортасынан немесе интерфейстің жанынан өтуі мүмкін. Соңғы жағдайда мұндай біріктіруші сынықты "интерфейс жанындағы біріктіруші сынық" деп атауға болады.

Тіркегіш сынығы

Жабысқақтың сынуы (кейде интерфейстік сыну деп те аталады) – жабысқақ пен жабысатын беткей арасында бөліну кездеседі. Көбінесе, нақты жабысқақ үшін жабысқақтың сынуы, кішкентай сынық тұрақтылығымен байланысты болады.

Сақтау мерзімі

Кейбір желімдер мен жабысқыштардың жарамдылық мерзімі шектеулі. Жарамдылық мерзімі көптеген факторларға байланысты, олардың ең маңыздысы температура. Жоғары температурада жабысқыштар тиімділігін жоғалтуы мүмкін, сонымен қатар олар қатаяды. Жарамдылық мерзіміне әсер ететін басқа факторларға оттегіге немесе су буына ұшырау жатады.