چسب

چسب هر مادهٔ غیر فلزی است که بر روی سطوح یک یا دو جسم جدا از هم اعمال می شود و باعث ایجاد پیوند بین آن دو و جلوگیری از جداشدنشان می شود. [ ۱] خاصیت چسبانندگی یک پلیمر به نیروهای چسبندگی آن بستگی دارد. بعضی از بسپارها به خاطر داشتن گروه هایی با جاذبهٔ واندروالسی بیشتر چسبندگی خوبی دارند. بسپارهایی که چسبندگی خوبی نداشته باشند با افزودن یک اسید آلی یا موادی که گروه هایی با جاذبهٔ وان دِروالسی دارند، به صورت قابل اتصال در می آیند. برای هر ماده ای با توجه به جنس، ساختار و نوع استفاده باید چسب مناسبی انتخاب کرد. چسب برای اولین بار توسط ویلیام جونز پیتر اختراع شد.
دو نیرو در مکانیسم اتصال چسب ها دخالت دارد که عبارت اند از نیروهای واندروالسی و پیوندهای شیمیایی. نیروهای واندروالسی اساس اکثر فرایندهای چسبندگی هستند. این نیروهای جاذبه بین چسب و جسم مورد نظر عمل می کنند. پیوندهای شیمیایی قوی ترین نوع چسبندگی را ایجاد می کنند. این نوع اتصال وقتی رخ می دهد که جسمی که چسب روی آن استفاده می شود دارای گروه های شیمیایی واکنش دهنده با چسب باشد.
برخی از گروه های شیمیایی در پدیدآوردن نیروهای واندروالسی خیلی مؤثر هستند و در صورت وجود در چسب یا جسم مورد نظر سبب ایجاد پیوند خوبی می شوند. از این گروه ها می توان گروه های نیتریل، هیدروکسیل، کربوکسیل و آمید را نام برد.
برای ایجاد چسبندگی بین چسب و جسم لازم است که مواد با یکدیگر تماس پیدا کنند. در این حالت کشش سطحی تماس چسب با جسم جامد را کنترل می کند. تمام مواد دارای نیروهای سطحی هستند که در مایعات کشش سطحی و در جامدات به انرژی سطحی معروفند. کشش سطحی عامل ایجاد قطره در یک مایع است.
اگر انرژی سطح در جامد بیشتر از کشش سطحی مایع باشد، قطره چسب پخش شده و در سطح جسم جامد پخش و باعث خیس شدن و بهتر شدن چسبندگی می شود؛ بنابراین با افزایش انرژی سطحی جامد یا با کاهش کشش سطحی مایع می توان خیس شدن سطح جامد را بهبود بخشید.
کشش سطحی بحرانی، کشش سطحی لازم برای خیس کردن سطح جامد است. کشش های سطحی بحرانی فلزات تمیز و اکسیدهای فلزی بیشتر از کشش سطحی مواد آلی و آب است و بسپارهای آلی جامد کشش سطحی بحرانی کمتر از آب دارند. تشکیل اتصال با پلی اتیلن، کلروفلوئوروکربن ها و سیلیکون ها به علت کمتر بودن کشش سطحی بحرانی آن ها از کشش سطحی بحرانی اکثر چسب ها به دشواری صورت می گیرد.

چَسب (adhesive)
چَسب
ماده ای برای چسبانیدن دو سطح به هم. چسب های طبیعی (سریشم۱ ها) شامل ژلاتین در شکل خام صنعتی اند که از استخوان، اجزای چرم، و زواید ماهی ساخته می شوند. صمغ های گیاهی نیز از این گونه اند. چسب های سنتزی رزین های گرمانرم و گرماسخت۲ را دربرمی گیرند که غالباً از موادی که به هم می چسبانند مستحکم ترند. مخلوطی از رزین اپوکسی۳ و سخت کننده۴ که با واکنش شیمیایی سفت می شود، و چسب های کشپاری (کششی)۵ برای چسباندن قطعات انعطاف پذیر از این جمله اند. اَبَرچسب ها، مثلِ چسب قطره ای، زودگیرند و به مقادیر بسیار اندک مصرف می شوند.چسب های طبیعی با مبنای آبی. برخی از متداول ترین مواد طبیعی که برای ساخت چسب هایی با مبنای آبی۶ به کار برده می شوند عبارت اند از نشاسته، کازئین، شیره های درختی۷، پوست، و استخوان. نشاسته معمولاً از مواد گیاهی، مثلِ ذرت، سیب زمینی، شیرۀ مِنهوت یا بلغور هندی تهیه می شود و بعد از متلاشی شدن این مواد براثر آب سرد استخراج می شود. دِکسترین۸ براثر آبکافت اسیدی۹ یا برشته کردن۱۰، از نشاسته در مجاورت اسید، به دست می آید و خواص چسبناکی آن برحسب منبع نشاسته و درجۀ آبکافت۱۱ بسیار متفاوت است. کازئین۱۲ از رسوب پروتئین شیر، براثر اسید یا پنیرمایه، تهیه می شود. پس از تخلیص بیشتر، آن را در محلولی از قلیا یا اوره حل می کنند تا چسب پرقدرتی ساخته شود. در میان شیره های گیاهی۱۳، لاستیک (لاتکس طبیعی)۱۴ از طریقِ تیغ زدن پوست درخت کائوچو به دست می آید. صمغ عربی (اقاقیا۱۵) و صمغ خار بُز به ترتیب تراوش های جامد گیاهان acacia و Astrang alus leguinsooe اند. این مواد طبیعی، جز لاتکس، در حالت خشک شکننده اند و اگر مرطوب باشند کَپَک می زنند. چسب ها با افزودن آب، نرم کننده، قارچ کش، تسریع کننده، و عامل ترکننده، فرمول بندی می شوند. عمل چسبندگی آن ها به سبب تشکیل پیوندهای فیزیکی ـ شیمیایی۱۶ و نفوذ در خلل وفرج است که به مثابۀ قفل مکانیکی عمل می کند. گیرش و سفت شدن این نوع چسب بستگی به مقدار آبی دارد که ازدست می دهد، از این رو عمدتاً برای چسباندن اجسام خلل وفرج دار مثل کاغذ، مقوا، الوار، و چوب از آن ها استفاده می کنند. این دسته از چسب های طبیعی۱۷ چندان مستحکم و ضدآب نیستند، اما از چسب هایی با مبنای رزین سنتزی، ارزان ترند.
چسب های طبیعی با مبنای غیرآبی. قیر۱۸ که از آسفالت به دست می آید، شِلاک۱۹ که از حشرات انگلی درختان تهیه می شود، و رزین۲۰ که حاصل از تراوش شیرۀ درختان کاج است نمونه هایی از رزین هایی اند که در طبیعت یافت می شوند. این مواد هم به صورت چسب های گرماذوب۲۱ و هم چسب هایی با مبنای الکل۲۲ مصرف می شوند. باکتری آبزیِ Shewanell Colwelli سریشمی طبیعی، با نام پی اِی وی ایی (چسب های پلی ساکارید برون بسپار گران رو۲۳)، را در حجم زیاد تراوش می کند. از آن جا که پی اِ ی وی ایی را می توان در رطوبت به کار برد و در برابر آب دریا هم مقاوم است، در ۱۹۹۴ از آن چسبی صنعتی، برای آب بندی تنۀ کشتی ها، ساختند.
چسب های سنتزی. بسیاری از چسب های جدید بر پایۀ تعداد فزایندۀ رزین های سنتزیِ موجود استوارند. این امر مدیون کنترل دقیق تر شیمی دان ها بر این بسپار۲۴ها است که انواع گسترده ای از چسب ها را با نام های گوناگون ساخته اند. تعریف ها، مصارف معمول، و نام تعدادی از رزین هایی که درچسب های سنتزی۲۵به کار رفته اند به قرار زیر است:
چسب های محلول. رزین هایی اند که در حلال آلی فرّار حل می شوند و برای چسباندن سطوح مواد خلل وفرج دار مصرف می شوند. چسب های محلول۲۶ عبارت اند از لاستیک های طبیعی و سنتزی، نیتروسلولز۲۷، پلی وینیل استات۲۸، و پلی متیل متاکریلات۲۹.
چسب های امولسیون. رزین هایی اند که در حلالی با مبنای آب پخش می شوند و برای چسباندن سطوح مواد خلل وفرج دار مصرف می شوند. در چسب های امولسیون۳۰ مواد چسب های محلول به کار برده می شود.
چسب های تماسی. محلول ها یا امولسیون هایی اند که برای چسباندن سطوح مواد بی منفذ فرمول بندی شده اند. دو سطحی که قرار است به هم چسبیده شوند به چسب آغشته، و قبل از برهم نهادن خشک می شوند. چسب های تماسی۳۱برای چسباندن پلاستیک ها، تخت لاستیکی کفش ها، و پاکت های خودچسب به کار می روند.
چسب های حساس به فشار. (چسب های حساس به فشار۳۲)در نوارچسب ها یا مواد ورقه ای، و برخی اوقات با کاغذهای محافظِ چسب به کار می روند. عمل چسبیدن با واردکردن فشار صورت می گیرد. برخی از چسب ها را به شکلی فرمول بندی می کنند تا به آسانی کنده شوند (چسب های سریع دایمی). برخی دیگر را به سبب دایمی بودن چسب آن ها فرمول بندی می کنند. موادی که در آن ها به کار می رود عبارت اند از لاستیک های طبیعی و سنتزی اصلاح شده، و پلی ایزوبوتیلن۳۳.
چسب های گرمانرم. چسب هایی بدون حلال اند که قبل از چسباندن، با گرم کردن، نرم می شوند. ممکن است بعد از چسباندن دوباره ذوب شوند و برای بسته بندی های بسیار سریع، برچسب زدن، و صحافی بدون شیرازه به کار برده می شوند. برای ساخت چسب های گرمانرم۳۴از پلی آمیدها۳۵، پلی وینیل استات، و هم بسپار۳۶های آن استفاده می کنند.
چسب های گرماسخت. بدون حلّال اند و با گرم کردن وَر می آیند و عمل چسباندن صورت می گیرد، اما وقتی که یک بار پخته شوند و ور آیند، براثر گرم کردنِ دوباره نرم نمی شوند. چسب های گرماسخت۳۷ را در تخته سه لای بیرونی، و برای چسباندن روکشِ کفشک های ترمز به کار می برند. این چسب ها را از رزین های فنولیک۳۸ و گروه های اپوکسی۳۹ می سازند. چسب های دوقلو۴۰ یا چسب هایی با پخت شیمیایی۴۱ مرکب از رزین و سخت کننده ای اند که اندکی قبل از به کاربردن با هم مخلوط می شوند و بدون نیاز به گرما، براثر عمل شیمیایی، می گیرند. از این چسب ها برای چسباندن قطعاتِ آلیاژهای آلومینیومی در صنعت هواپیماسازی، و کاربردهای گوناگون خانگی استفاده می کنند. در این چسب ها رزین هایی مانند اپوکسی پلی آمید۴۲ و رزورسینول۴۳ به کار می برند.
چسب های ساختاری. چسب هایی با استحکام و مقاومت زیادند و خاصیت پادخزش۴۴ دارند. چسب های ساختاری۴۵برای چسباندن اجزایی با تحمل بار کم به کار می روند و معمولاً منحصر به چسب های گرماسخت و چسب های با پخت شیمیایی اند.