صناعة وأعمال

تاريخ المواد اللاصقة وصناعتها

المواد اللاصقة

ماهى المواد اللاصقة ؟ هى مواد يتم وضعها على سطح عنصر ما لربطه بسطح اخر لعنصر اخر لمنع انفصالهم من بعضهم ،ويطلق عليه بأسم الغراء أو الصمغ ،يمكن العثور على المواد اللاصقة بشكل طبيعي أو إنتاجها صناعياً.وهي مادة من المواد الاساسية التى نستخدمها  فى كثير من الاعمال بأنواع مختلفة ،حيث نمت قيمة صادرات وصناعات المواد اللاصقة فى العصر الحديث بشكل متزايد يومياً.

المادة اللاصقة

تاريخ إستخدام وصناعة المواد اللاصقة

المواد اللاصقة التي تستخدم على نطاق واسع في مجتمع اليوم لها تاريخ غني يمكن تتبعه منذ زمن بعيد. لقد أتت هذه المواد من بدايات متواضعة جدًا إلى ما هي عليه الآن. منذ آلاف السنين ، تم استخدام العديد من أشكال المواد اللاصقة لربط الأشياء معًا. اكتشف علماء الآثار ، أثناء سعيهم لكشف التاريخ المفقود ، مواد مختلفة كانت تستخدم كمواد لاصقة. تشمل هذه المواد عناصر مثل شمع العسل وعصارة الأشجار. على الرغم من أن المواد اللاصقة كانت لها بدايات بدائية ، فقد تطورت لتصبح صناعة بمليارات الدولارات لدينا اليوم. (1)مقالة بعنوان تاريخ من المواد اللاصقة من موقع mixerdirect.com

استخدام فى العصور القديمة

1- كان أول استخدام بشري للمواد اللاصقة منذ حوالي 200000 عام ،عندما أنتج إنسان مادة لاصقة من التقطير الجاف للحاء البتولا لاستخدامه في ربط الأدوات الحجرية بمقابض خشبية والذى تم اكتشافه في وسط إيطاليا .

2- استخدم الإنسان  فى العصر الحجري المواد اللاصقة المركبة حيث تم اكتشاف قطع حجرية عمرها 70000 عام تم إدخالها مرة واحدة في أغطية فؤوس مغطاة بمادة لاصقة تتكون من صمغ النبات والمغرة الحمراء (أكسيد الحديد الطبيعي).

3- اكتشف علماء الآثار الذين حفروا مواقع الدفن من ٤٠٠٠ سنة قبل الميلاد أواني الطين التي تم إصلاحها بواسطة الصمغ المصنوع من أشجار الصابون.(2)موقع الكمياء العربي مقالة بعنوان تاريخ المواد اللاصقة والصمغ arabian-chemistry

4- استخدامات القدماء المصريين للمواد اللاصقة الطبيعية لصناعة تابوت الموتى كتابوت توت عنغ أمون ،كما طور قدماء المصريين معاجين أساسها النشا لربط ورق البردى بالملابس ولصق من مادة تشبه باريس مصنوعة من الجبس المكلس.

5- استخدم الرومان قديماً شمع العسل كسد ومانع للتسرب بين الألواح الخشبية لقواربهم وسفنهم.

العصور الحديثة

1- في عام 1750 ، أصدرت بريطانيا أول براءة اختراع لغراء السمك ، وهذا خلق مساحة لمزيد من براءات الاختراع حيث توصلت العديد من الشركات إلى أنواع مختلفة من الغراء. بحلول عام 1900 ، كان لدى الولايات المتحدة العديد من مصانع الغراء التي تنتج مواد لاصقة من قواعد مختلفة. 

2- مع استمرار الثورة الصناعية ، أدت إلى اختراقات تقنية جعلت المصانع تختار مواد جديدة لتركيب موادها اللاصقة. أصبحت نترات السليلوز أول بوليمر بلاستيكي مشتق من الخشب يتم تصنيعه. تم استخدامه لأول مرة في صناعة الكرات المصنوعة من العاج ، وكانت تُعرف باسم كرات البلياردو. في عام 1910 ، بدأ عصر البلاستيك بإنتاج البلاستيك الحراري المعروف باسم الباكليت الفينول. 

3- تم تطوير معظم تقنيات اللصق في المائة عام الماضية، أدت إلى إنتاج اللدائن  المختلفة ،كما أنها أعطت أدوات تركيب الغراء مجموعة متنوعة من المنتجات التي لا تعمل فقط على تحسين الخصائص المختلفة للمواد اللاصقة ولكن أيضًا تغييرها. وتشمل هذه الخصائص المتانة والمرونة ودرجة الحرارة والمقاومة الكيميائية ، وكذلك المعالجةو ضبط الوقت. 

صناعة المواد اللاصقة 

تعتمد صناعة المواد اللاصقة سواء كانت طبيعية او صناعية على ثلاث خصائص :

1- التماسك بالسطح : وهو قدرة المادة على تماسكه او التصاقه بالسطح ،حيث يختلف نوع الغراء عن الاخر حسب قوته فى التصاقه بأنواع مختلفة من السطوح ،فيكون هناك نوع من الغراء او المادة اللاصقة قادرة على التصاق بسطح خشن  ولكن يكون ضعيف بألتصاقه بسطح أملس .

2- قدرة التحمل : يقصد به قدرة المادة على الألتصاق بنفسها لتتحمل الأوزان المختلفة ،وقد يشار الية بقوة المادة اللاصقة ،فعلى سبيل المثال لا يمكن لصق قطعة من الرخام بمادة لصق الورق ، ومن هنا تأتى صناعة المواد الاصقة حسب قدرة تحملها للأوزان المختلفة .

3- التكييف مع العوامل المؤثرة  : وهو قدرة تحمل المادة اللاصقة فى الظروف المتغيرة التى قد يتعرض لها ،كقدرة تحمله لدرجات حرارة مختلفة  أو تحملة عند تعرضه للماء أو الهواء أو البروده .

غالبًا ما تُصنع المواد اللاصقة من البوليمرات أو الراتنجات ، وهي هياكل كيميائية يمكن التعرف عليها في النهاية على أنها مواد بلاستيكية.

بعض المفاهيم العلمية الخاصة بالألتصاق

الالتصاق :  هو مقياس للقوى الجذابة بين ركيزتين مختلفتين تربطهما ببعضهما البعض. من خلال حساب مستوى الالتصاق الذي تظهره مادة لاصقة ، يمكن تحديد قوة الارتباط المتكون بين المادة اللاصقة والركيزة ، وقوة الرابطة ، جنبًا إلى جنب مع قياس قوى التماسك.

الامتزاز : تنص نظرية الامتزاز على أن الالتصاق ينتج عن التلامس بين الجزيئات بين أسطح مادتين – أي بين المادة اللاصقة والركيزة. إن القوى الجذابة الناتجة عن التلامس – على سبيل المثال ، الروابط الكيميائية ، وقوى فان دير فال ، وما إلى ذلك – تمسك الركيزتين معًا.

التشابك الميكانيكي : تنص نظرية التشابك الميكانيكي على أن الالتصاق ينتج عن تدفق المادة اللاصقة إلى التجاويف والنتوءات الموجودة في أسطح الركائز وحولها. بمجرد تصلب المادة اللاصقة ميكانيكيًا يثبت الركيزتين معًا.

التجاذب الكهروستاتيكي : تنص نظرية التجاذب الكهروستاتيكي على أن الالتصاق ينتج عن تطور القوى الكهروستاتيكية عند نقطة التلامس (أي السطح البيني ) بين المادة اللاصقة والركيزة نظرًا لاختلاف هياكل النطاق الإلكترونية. تقاوم هذه القوى الجذابة الفصل – ولو مؤقتًا – والذي يشكل ارتباطًا بين المادة اللاصقة والركائز ، وبالتالي بين الركيزتين.

التماسك : هو مقياس للقوى الجذابة داخل المادة التي تجمعها معًا. يمكن أن تشير هذه القيمة إلى قوة الروابط بين مكونات المادة اللاصقة أو مكونات الركيزة. بعض العوامل التي قد تؤثر على خصائص تماسك المادة اللاصقة هي الروابط الكيميائية والجزيئية بين ذرات مكونات المادة اللاصقة والترابط المتشابك للجزيئات (من سلسلة قصيرة إلى سلسلة طويلة). داخل الالتصاق ، يلعب التماسك أيضًا دورًا بين الذرات والجزيئات التي تتكون منها المادة.

 

أنواع المواد اللاصقة 

تنقسم المواد اللاصقة الى مواد طبيعية ومواد صناعية ،وكل منهما مشتركان فى انتاج أنواع مختلفة من المواد اللاصقة :

المواد اللاصقة الحساسة للضغط

تتكون المواد اللاصقة الحساسة للضغط من الأكريليك أو المطاط / اللاتكس أو السيليكون، ولا تحتاج إلى مذيب أو ماء أو حرارة لتلتصق ولكن تعتمد على الضغط ،إذا تم تطبيق ضغط غير كافٍ أو كانت درجة حرارة المعالجة منخفضة جدًا ، فقد تحدث أخطاء في الترابط مثل الفقاعات أو الانفصال .

تتأثر قدرة هذه المواد الحساسة للضغط على الالتصاق السريع بالمواد وحملها بعدة عوامل مثل:

  • الظروف البيئية ، مثل الوقت ودرجة الحرارة والرطوبة وما إلى ذلك
  • حالة التطبيق ، مثل سرعة التطبيق ، الضغط الخفيف مقابل الضغط الثقيل ، النظافة ، إلخ.
  • التركيب الكيميائي والهيكلية للمادة اللاصقة نفسها.(3)مقالة بعنوان Pressure Sensitive Tapes Guide من موقع novafilmsusa.com

ويتم تصنيع اللاصقة الحساسة للضغط لتظل لزجة مع لفترات اطول ،حيث يتم تبطينها على الاقمشة والاوراق لصنع شرائط لاصقة أو لازجة ،أو يتم تصنيعها لتتصلب كما فى الغراء الابيض المستخدم فى الاخشاب .

المواد اللاصقة البوليمرية

تتكون من مواد غير لاصقة بطبيعتها ولكن عند خلطها مع مواد اخرى  فيتفاعلان كيميائيًا فيتسبب هذا التفاعل في تشابك البوليمرات فتكون مركبات او راتنجات لاصقة ،يتم تقسيم المواد اللاصقة البوليمرية إلى بوليستر ، بولي يوريثين ، أكريلات ، وإيبوكسي.

تعتبر المواد اللاصقة القائمة على البوليمر هي الأفضل لربط الأخشاب ، ولكنها تستخدم بالفعل في العديد من الصناعات الأخرى ،كالزجاج والسيارات .(4)eg.daisysdesigneralley

 

المواد اللاصقة الموصلة للكهرباء

تُستخدم المنتجات اللاصقة الموصلة كهربائياً بشكل أساسي للتطبيقات الإلكترونية حيث يلزم تثبيت المكونات في مكانها ويمكن تمرير التيار الكهربائي بينها،فإذا كنت بحاجة إلى إصلاح إلكترونياتك وأردت أن تقوم بلحام شي فرأيت أن الحرارة الشديدة للحام السائل ومكواة اللحام يمكن أن تتسبب في تلف المكون، فيجب عليك استخدام مادة لاصقة موصلة للكهرباء يمكن استخدامها بدلاً من اللحام.

يمكن أن تعتمد المادة اللاصقة الموصلة كهربائياً على عدة مواد كيميائية مختلفة:(5)مقالة بعنوان Electrically Conductive Adhesives من موقع permabond.com

  • لاصق سيليكون موصل بالكهرباء يمكن أن يكون مملوءًا بالجرافيت وغالبًا ما يستخدم في الأنظمة المضادة للكهرباء الساكنة. تكون هذه المواد عمومًا ذات لزوجة عالية جدًا وقوام سميك مما يجعلها مناسبة للتطبيقات الأكبر مثل الحشية أو الترابط / إحكام إغلاق المساحات الكبيرة. الموصلية الكهربائية محدودة إلى حد ما (لذا فهي ليست بديلاً جيدًا للحام). عادة ما تكون مقاومة الحجم حوالي 0.09 أوم ∙ سم.
  • لاصق إيبوكسي مكون من عنصرين يشتمل على راتنج ومقوي ومتوفر في مجموعة من اللزوجة (إذا كانت مليئة بشدة بمعدن موصل ، يمكن أن تصبح اللزوجة عالية جدًا). إذا كانت مليئة بالفضة ، يمكن أن تكون مقاومة الحجم منخفضة حتى 0.0001 أوم ∙ سم.
  • مادة لاصقة إيبوكسية مكونة من مكون واحد وعادة ما يتم معالجتها بالحرارة ، لذا يجب توخي الحذر لاختيار جدول علاج لا يؤثر على المكونات الإلكترونية الحساسة.  يمكن أن يحقق الإيبوكسي المكون من جزء واحد المملوء بالفضة موصلية عالية مثل إيبوكسي من جزأين مملوء بالمثل.
  • مواد لاصقة من البولي يوريثان مملوءة بالفضة، إنها عبارة عن مواد لاصقة من جزأين ، لذا فهي إما تتطلب الخلط أو يتم توفيرها مسبقًا ومجمدة مثل الإيبوكسيات.يمكن تحقيق مستويات عالية من التوصيل (حوالي 0.0001 أوم ∙  إلى 0.0004 أوم ∙).

المواد اللاصقة المذابه بالحرارة

هي مواد صلبة تذوب عند تعرضها لدرجة حرارة معينة (أعلى من 80 درجة مئوية / 180 درجة فهرنهايت) اثناء الاستخدام أو التشكيل وبمجرد تبريدها تصبح المواد صلبة مرة أخرى ، مما يضمن التماسك.

ويتم انتاج هذه المواد على هيئة عصيان شمعية ويتم صنع بعض الألات المساعدة لأذابتها واستخدامها ،أو يتم انتاجها على هيئة حبوب كالغراء الحمص المستخدم فى الأخشاب .

 بعض المواد الأساسية المحتملة فى صناعة لمواد اللاصقة الذائبة الساخنة :

  • البوليمرات المشتركة إيثيلين فينيل أسيتات (EVA)
  • البوليمرات المشتركة للإيثيلين

  • البولي أوليفينات (PO) البولي إيثيلين (عادةً LDPE ولكن أيضًا HDPE)
  • بولي بوتين
  • بوليمرات البولي أوليفين غير المتبلور (APO / APAO) متوافقة مع العديد من المذيبات.
  • البولي أميد والبوليستر
  • بولي أميد (PA)
  • بوليستر
  • البولي يوريثين
  • البوليمرات المشتركة لكتل ​​الستايرين (SBC)
  • بوليبيرول (PPY)

المواد اللاصقة اللاهوائية

هى عبارة عن مواد لاصقة من جزء واحد ، وهي مستقرة في درجة حرارة الغرفة لفترة طويلة من الوقت وتتبلمر فقط عندما يتم استبعاد الأكسجين بعد تجميع جزء مع المادة اللاصقة.

تتم صياغتها بشكل عام بمزيج من مونومرات وراتنجات إستر أكريلات أحادية الوظيفة ومتعددة الوظائف وهذا النوع من المواد عادةً ما يكون له لزوجة منخفضة ، وهو متوفر في محاليل سائلة ومعجون ، وتُستخدم للتأمين والختم والاحتفاظ بأجزاء ملائمة مخروطة أو مترابطة أو قريبة بشكل مشابه. كما أنها تستخدم لربط التجميعات المحورية ولإغلاق أوجه الفلنجات،كما  تستخدم هذه المواد بشكل أساسي في صناعة السيارات والبصريات والإلكترونيات الدقيقة والصناعات الطبية.(6)sciencedirect.com(7)مقالة بعنوانما هي المواد المانعة للتسرب اللاهوائية، ومزايا وعيوب؟ من موقع cerceis.com

المواد اللاصقة المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية

المعروفة أيضًا باسم لاصق المعالجة بالضوء ،وتتوفر المواد اللاصقة المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية في مجموعة من اللزوجة والعديد من الأنظمة الكيميائية المختلفة ،وهى مواد خالية من المذيبات (100٪ مواد صلبة)،حيث تشمل هذه المواد التي يتم تنشيطها بواسطة الأشعة فوق البنفسجية مجموعة واسعة من المواد الكيميائية من الأكريلات القياسية القابلة للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية إلى الإيبوكسي القابل للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية إلى غراء الأشعة فوق البنفسجية مزدوج المعالجة والذي يعالج أيضًا بالمنشط أو الحرارة أو الرطوبة أو اللاهوائي بالمعدن.

وهي مثالية للعديد من التطبيقات التي يتم فيها ربط الزجاج أو البلاستيك القادر على نقل الأشعة فوق البنفسجية أو الضوء المرئي بنفسه أو المعادن والركائز الأخرى.

تستخدم فى ربط الزجاج والربط المعماري والأجهزة الطبية التي يمكن التخلص منها وتغليف ألواح الأسطح المطبوعةو شاشات عرض مسطحة ، وشاشات تعمل باللمس والتغطية وتصنيع أجهزة دعم الجهاز التنفسي.

مواد لاصقة الإيبوكسي

يتم إنشاء الإيبوكسيات عن طريق بلمرة خليط من مركبين ابتدائيين ، الراتينج والمصلب عندما يتم خلط الراتينج بمحفز محدد تبدأ المعالجة،و المعالجة هي العملية التي تتفاعل بها السلاسل الجزيئية في المواقع النشطة كيميائيًا مما يؤدي إلى تفاعل طارد للحرارة.

توفر الروابط التساهمية التي تنشأ من هذا المزيج بين مجموعات الإيبوكسيد في الراتينج ومجموعات الأمين للمصلب (المحفز) الارتباط المتقاطع للبوليمر ، وبالتالي تملي صلابة وقوة الإيبوكسي.

استخدامات غراء الإيبوكسي

يتم تصنيع انواع عديدة من غراء الأيبوكسي بتقنيات مختلفة لتناسب العديد من الاستخدامات مثل :

  • لحام المعادن
  • البلاستيك
  • النجارة
  • لحام المواد الاسمنتية
  • منع تسربات المياه

 لاصقة الأكريليك

لاصق الأكريليك هو مادة لاصقة قائمة على الراتنج تتكون من بوليمرات أكريليك أو ميثيل أكريليك. إنها قوية للغاية وفعالة في ربط عدة كائنات معًا ومقاومة جدًا للبيئة. بسبب هذه المقاومة البيئية ، غالبًا ما تكون مواد  الأكريليك هي المادة اللاصقة المفضلة في صناعة البناء.

تعتبر مواد لاصقة الأكريليك من أقوى المواد اللاصقة المتوفرة في السوق اليوم وهذا يرجع إلى عاملين اساسيين:

التماسك: وهو مقياس قدرة المادة اللاصقة على الالتصاق بنفسها .

الالتصاق:  وهو قدرتها على الالتصاق بأشياء أخرى.

تتمتع اللاصقة بالأكريليك من بين أفضل أنواع التماسك والالتصاق في الصناعة وتتأثر هذه العوامل بوقت معالجة المادة اللاصقة ودرجة حرارة المعالجة واللزوجة.كما ان لاصقة الأكريليك عالية اللزوجة مع أوقات علاج أطول ودرجات حرارة معالجة أعلى،وتصنع على شكل سائل أو معجون لتناسب الاستخدامات المختلفة .(8)مقالة بعنوان What is an Acrylic Adhesive? من موقع chemical-concepts.com

المواد اللاصقة المائية

وهي مواد تحتاج الى الماء بشكل اساسي لاستخدامها وتستخدم عادة فى البناء بأنواعه المختلفة ،وهي مصنوعة من مصادر طبيعية أو اصطناعية.

يتم أيضًا تصنيع هذه المواد خصيصًا لتطبيقات محددة ، اعتمادًا على نوع المادة اللاصقة والصناعة التي تعمل فيها،وتكون دائماً على شكل مسحوق كالاسمنت والجبس الذى يستخدم فى البناء أو تكون سائلة لاستخدامات اخرى.

وهناك أربعة أنواع رئيسية من المواد اللاصقة ذات الأساس المائي: أصماغ نباتية ، أصماغ حيوانية / بروتينية ، أسمنت راتينج ، أسمنت لاتكس. تم تصميم كل من هذه المواد المختلفة بشكل فريد لخدمة أغراضها الخاصة. اعتمادًا على المادة اللاصقة التي تستخدمها. ستظهر الرابطة الناتجة على هيئة راتينج صلب أو تشطيب أكثر شبيهة بالفيلم ،ولكنها جميعها خالية من المذيبات ، مما يجعلها آمنة للاستخدام في الأماكن المغلقة والمناطق غير المهواة. دعونا نلقي نظرة فاحصة على كل نوع من هذه الأنواع من المواد اللاصقة المائية.


المصادر والمراجع[+]

السابق
من هي توكل كرمان
التالي
فضل من صلى الفجر وعد من الله ورسوله