Natürliche Klebstoffe sind in unserem Leben häufig verwendete Klebstoffe. Verschiedenen Quellen zufolge kann man ihn in tierischen Leim, pflanzlichen Leim und mineralischen Leim unterteilen. Tierleim umfasst Hautleim, Knochenleim, Schellack, Kaseinleim, Albuminleim, Fischblasenleim usw.; Pflanzenleim umfasst Stärke, Dextrin, Kolophonium, Gummi arabicum, Naturkautschuk usw.; Mineralkleber umfasst Mineralwachs, Asphalt Warten. Aufgrund seiner reichhaltigen Vorkommen, seines niedrigen Preises und seiner geringen Toxizität wird es häufig in der Möbel-, Buchbinde-, Verpackungs- und Kunsthandwerksverarbeitung verwendet.
Stärkekleber
Wenn der Stärkeklebstoff im 21. Jahrhundert Einzug hält, wird die gute Umweltverträglichkeit des Materials ein Hauptmerkmal des neuen Materials sein. Stärke ist eine ungiftige, harmlose, kostengünstige, biologisch abbaubare und umweltfreundliche natürliche erneuerbare Ressource. Es wird häufig in verschiedenen Branchen eingesetzt. Insbesondere in den letzten Jahren hat sich die weltweite industrielle Produktionstechnologie für Klebstoffe in Richtung Energieeinsparung, niedrige Kosten, keine großen Schäden, hohe Viskosität und keine Lösungsmittel weiterentwickelt.
Als eine Art umweltfreundliches Umweltschutzprodukt hat Stärkeklebstoff in der Klebstoffindustrie große Aufmerksamkeit und große Aufmerksamkeit erregt. Was die Anwendung und Entwicklung von Stärkeklebstoffen betrifft, sind die Aussichten für durch Maisstärke oxidierte Stärkeklebstoffe vielversprechend, und die Forschung und Anwendung ist am größten.
In letzter Zeit wird Stärke als Klebstoff hauptsächlich in Papier und Papierprodukten verwendet, beispielsweise zum Verschließen von Kartons und Kartons, zum Etikettieren, zum Kleben von Flächen, zum Kleben von Umschlägen, zum Verkleben von mehrschichtigen Papiertüten usw.
Im Folgenden werden einige gängige Stärkeklebstoffe vorgestellt:
Klebstoff aus oxidierter Stärke
Der Gelatinierer, der aus der Mischung modifizierter Stärke mit niedrigem Polymerisationsgrad, die Aldehydgruppen und Carboxylgruppen enthält, und Wasser unter Einwirkung eines Oxidationsmittels durch Erhitzen oder Gelatinieren bei Raumtemperatur hergestellt wird, ist ein beladener Stärkeklebstoff. Nach der Oxidation der Stärke entsteht oxidierte Stärke mit Wasserlöslichkeit, Benetzbarkeit und Haftfähigkeit.
Die Menge an Oxidationsmittel ist gering, der Oxidationsgrad ist unzureichend, die Gesamtmenge der durch Stärke erzeugten neuen funktionellen Gruppen nimmt ab, die Viskosität des Klebstoffs nimmt zu, die Anfangsviskosität nimmt ab, die Fließfähigkeit ist schlecht. Es hat großen Einfluss auf den Säuregehalt, die Transparenz und den Hydroxylgehalt des Klebstoffs.
Mit der Verlängerung der Reaktionszeit nimmt der Oxidationsgrad zu, der Gehalt an Carboxylgruppen nimmt zu und die Viskosität des Produkts nimmt allmählich ab, aber die Transparenz wird immer besser.
Klebstoff aus veresterter Stärke
Veresterte Stärkeklebstoffe sind nicht abbaubare Stärkeklebstoffe, die der Stärke durch die Veresterungsreaktion zwischen den Hydroxylgruppen von Stärkemolekülen und anderen Substanzen neue funktionelle Gruppen verleihen und so die Leistung von Stärkeklebstoffen verbessern. Durch die teilweise Vernetzung der veresterten Stärke wird die Viskosität erhöht, die Lagerstabilität verbessert, die Feuchtigkeitsbeständigkeit und die Antivireneigenschaften verbessert und die Klebeschicht kann hohen und niedrigen sowie wechselnden Einwirkungen standhalten.
Klebstoff aus gepfropfter Stärke
Beim Pfropfen von Stärke werden physikalische und chemische Methoden eingesetzt, um die Molekülkette der Stärke zur Bildung freier Radikale zu veranlassen. Bei der Begegnung mit Polymermonomeren kommt es zu einer Kettenreaktion. An der Hauptkette der Stärke entsteht eine Seitenkette aus Polymermonomeren.
Unter Ausnutzung der Eigenschaft, dass sowohl Polyethylen als auch Stärkemoleküle Hydroxylgruppen aufweisen, können Wasserstoffbrückenbindungen zwischen Polyvinylalkohol und Stärkemolekülen gebildet werden, die die Rolle des „Pfropfens“ zwischen Polyvinylalkohol und Stärkemolekülen spielen, sodass der erhaltene Stärkeklebstoff mehr hat Gute Haft-, Fließ- und Frostschutzeigenschaften.
Da Stärkeklebstoff ein natürlicher Polymerklebstoff ist, ist er günstig im Preis, ungiftig und geschmacksneutral und belastet die Umwelt nicht. Daher wurde er umfassend erforscht und angewendet. Heutzutage werden Stärkeklebstoffe hauptsächlich in Papier, Baumwollstoffen, Umschlägen, Etiketten und Wellpappe verwendet.
Zellulosekleber
Als Klebstoffe verwendete Celluloseether-Derivate umfassen hauptsächlich Methylcellulose, Ethylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Carboxymethylcellulose und andere Ethylcellulose (EC): ist ein thermoplastischer, wasserunlöslicher, nichtionischer Cellulosealkylether.
Es weist eine gute chemische Stabilität, eine starke Alkalibeständigkeit, eine hervorragende elektrische Isolierung und mechanische Rheologie auf und weist die Eigenschaften auf, bei hohen und niedrigen Temperaturen Festigkeit und Flexibilität beizubehalten. Es ist leicht verträglich mit Wachs, Harz, Weichmachern usw., wie Papier, Gummi, Leder, Klebstoffen für Stoffe.
Methylcellulose (CMC): ionischer Celluloseether. In der Textilindustrie wird CMC häufig als Ersatz für hochwertige Stärke als Schlichtemittel für Stoffe verwendet. Mit CMC beschichtete Textilien können die Weichheit erhöhen und die Druck- und Färbeeigenschaften deutlich verbessern. „In der Lebensmittelindustrie weisen verschiedene mit CMC versetzte Sahneeissorten eine gute Formstabilität auf, lassen sich leicht einfärben und erweichen nicht so leicht.“ Als Klebstoff wird es zur Herstellung von Zangen, Papierschachteln, Papiertüten, Tapeten und Kunstholz verwendet.
CelluloseesterDerivate: hauptsächlich Nitrocellulose und Celluloseacetat. Nitrozellulose: Auch Cellulosenitrat genannt, sein Stickstoffgehalt liegt aufgrund unterschiedlicher Veresterungsgrade im Allgemeinen zwischen 10 % und 14 %.
Der hohe Gehalt ist allgemein als Feuerbaumwolle bekannt und wird zur Herstellung von rauchfreiem und kolloidalem Schießpulver verwendet. Der geringe Gehalt wird allgemein als Kollodium bezeichnet. Es ist in Wasser unlöslich, aber in einem gemischten Lösungsmittel aus Ethylalkohol und Ether löslich, und die Lösung ist Kollodium. Da das Kollodium-Lösungsmittel verdunstet und einen zähen Film bildet, wird es häufig für Flaschenverschlüsse, Wundschutz und das erste plastische Zelluloid der Geschichte verwendet.
Wenn eine entsprechende Menge Alkydharz als Modifikator hinzugefügt wird und eine entsprechende Menge Kampfer als Zähigkeitsmittel verwendet wird, entsteht ein Nitrozelluloseklebstoff, der häufig zum Verkleben von Papier, Stoff, Leder, Glas, Metall und Keramik verwendet wird.
Celluloseacetat: Auch als Celluloseacetat bekannt. In Gegenwart eines Schwefelsäurekatalysators wird Cellulose mit einer Mischung aus Essigsäure und Ethanol acetatiert und anschließend verdünnte Essigsäure zugegeben, um das Produkt bis zum gewünschten Veresterungsgrad zu hydrolysieren.
Im Vergleich zu Nitrozellulose können mit Zelluloseacetat lösungsmittelbasierte Klebstoffe zum Verkleben von Kunststoffprodukten wie Brillen und Spielzeug formuliert werden. Im Vergleich zu Cellulosenitrat weist es eine ausgezeichnete Viskositätsbeständigkeit und Haltbarkeit auf, weist jedoch eine schlechte Säurebeständigkeit, Feuchtigkeitsbeständigkeit und Witterungsbeständigkeit auf.
Proteinkleber
Proteinkleber ist eine Art natürlicher Kleber mit proteinhaltigen Substanzen als Hauptrohstoff. Klebstoffe können aus tierischem Protein und pflanzlichem Protein hergestellt werden. Je nach verwendetem Protein wird es in tierisches Protein (Fenleim, Gelatine, komplexer Proteinkleber und Albumin) und pflanzliches Protein (Bohnengummi usw.) unterteilt. Im trockenen Zustand weisen sie in der Regel eine hohe Bindungsspannung auf und werden im Möbelbau und bei der Herstellung von Holzprodukten eingesetzt. Allerdings sind seine Hitzebeständigkeit und Wasserbeständigkeit schlecht, wobei tierische Proteinklebstoffe wichtiger sind.
Sojaproteinkleber: Pflanzliches Protein ist nicht nur ein wichtiger Lebensmittelrohstoff, sondern hat auch im Non-Food-Bereich vielfältige Einsatzmöglichkeiten. Johnson entwickelte Sojaproteinklebstoffe und meldete bereits 1923 ein Patent für Sojaproteinklebstoffe an.
Im Jahr 1930 wurde der Plattenklebstoff aus Sojabohnenprotein-Phenolharz (DuPont Mass Division) aufgrund der schwachen Klebkraft und der hohen Produktionskosten nicht weit verbreitet verwendet.
In den letzten Jahrzehnten haben aufgrund der Ausweitung des Klebstoffmarktes der Säuregehalt der globalen Ölressourcen und die Umweltverschmutzung Aufmerksamkeit erregt, was die Klebstoffindustrie dazu veranlasste, neue natürliche Klebstoffe zu überdenken, was dazu führte, dass Sojaproteinklebstoffe erneut zu einem Forschungsschwerpunkt wurden.
Sojakleber ist ungiftig, geschmacksneutral, einfach zu verwenden, weist jedoch eine schlechte Wasserbeständigkeit auf. Die Zugabe von 0,1–1,0 % (Masse) an Vernetzungsmitteln wie Thioharnstoff, Schwefelkohlenstoff, Tricarboxymethylsulfid usw. kann die Wasserbeständigkeit verbessern und Klebstoffe für die Holzverklebung und die Sperrholzproduktion herstellen.
Leime aus tierischen Proteinen: Tierische Leime werden häufig in der Möbel- und Holzverarbeitungsindustrie eingesetzt. Zu den häufig verwendeten Produkten gehören Möbel wie Stühle, Tische, Schränke, Modelle, Spielzeug, Sportartikel und Decker.
Zu den neueren flüssigen tierischen Klebstoffen mit einem Feststoffgehalt von 50–60 % gehören schnellhärtende und langsamhärtende Typen, die zum Verkleben von Rahmenplatten von Hartfaserschränken, bei der Montage von Mobilheimen, schwierigen Laminaten und anderen kostengünstigeren Thermoklebern verwendet werden. Kleine und mittlere Klebstoffe erfordern Gelegenheiten für Klebstoff.
Tierischer Kleber ist ein grundlegender Klebstofftyp, der in Klebebändern verwendet wird. Diese Bänder können für gewöhnliche Einzelhandelstüten für leichte Beanspruchung sowie für Hochleistungsbänder wie das Verschließen oder Verpacken von Kartons aus Vollfaser- und Wellpappe für Sendungen verwendet werden, bei denen schnelle mechanische Vorgänge und eine lang anhaltend hohe Klebefestigkeit erforderlich sind.
Zu diesem Zeitpunkt ist die Menge an Knochenkleber groß und Hautkleber wird häufig allein oder in Kombination mit Knochenkleber verwendet. Laut Coating Online ist der verwendete Klebstoff im Allgemeinen mit einem Feststoffgehalt von etwa 50 % formuliert und kann mit Dextrin in einer Menge von 10 bis 20 % der trockenen Leimmasse sowie einer kleinen Menge Netzmittel, Weichmacher, Gelinhibitor (falls erforderlich).
Klebstoff (60–63 °C) wird normalerweise mit Farbe auf dem Trägerpapier gemischt, und die Ablagerungsmenge an Feststoff beträgt im Allgemeinen 25 % der Masse des Papierträgers. Nasses Klebeband kann unter Spannung mit dampfbeheizten Walzen oder mit einstellbaren Luftdirektheizungen getrocknet werden.
Zu den Anwendungen tierischen Leims zählen außerdem die Herstellung von Schleifpapier und Mullschleifmitteln, das Leimen und Beschichten von Textilien und Papier sowie das Binden von Büchern und Zeitschriften.
Tanninkleber
Tannin ist eine organische Verbindung mit Polyphenolgruppen, die in Stängeln, Rinde, Wurzeln, Blättern und Früchten von Pflanzen weit verbreitet ist. Hauptsächlich aus Rindenresten der Holzverarbeitung und Pflanzen mit hohem Tanningehalt. Tannin, Formaldehyd und Wasser werden gemischt und erhitzt, um das Tanninharz zu erhalten, dann werden der Härter und der Füllstoff hinzugefügt und durch gleichmäßiges Rühren wird der Tanninkleber erhalten.
Tanninklebstoff weist eine gute Alterungsbeständigkeit durch Hitze und Feuchtigkeit auf und die Leistung beim Kleben von Holz ähnelt der von Phenolklebstoff. Es wird hauptsächlich zum Verleimen von Holz usw. verwendet.
Ligninkleber
Lignin ist einer der Hauptbestandteile von Holz, und sein Gehalt macht etwa 20–40 % des Holzes aus und liegt damit nach Zellulose an zweiter Stelle. Es ist schwierig, Lignin direkt aus Holz zu extrahieren, und die Hauptquelle sind Zellstoffabfälle, die äußerst ressourcenreich sind.
Lignin wird nicht allein als Klebstoff verwendet, sondern ein Phenolharzpolymer, das durch die Wirkung der Phenolgruppe von Lignin und Formaldehyd als Klebstoff entsteht. Um die Wasserbeständigkeit zu verbessern, kann es in Kombination mit ringbeladenem Isopropan-Epoxid-Isocyanat, dummem Phenol, Resorcin und anderen Verbindungen verwendet werden. Ligninklebstoffe werden hauptsächlich zum Verkleben von Sperrholz und Spanplatten verwendet. Allerdings ist seine Viskosität hoch und die Farbe tief, und nach der Verbesserung kann der Anwendungsbereich erweitert werden.
Arabisches Gummi
Gummi arabicum, auch Akaziengummi genannt, ist ein Exsudat aus der Familie der Wildheuschrecken. Benannt wegen seiner produktiven Produktion in arabischen Ländern. Gummi arabicum besteht hauptsächlich aus Polysacchariden mit niedrigerem Molekulargewicht und Akazienglykoproteinen mit höherem Molekulargewicht. Aufgrund der guten Wasserlöslichkeit von Gummi arabicum ist die Formulierung sehr einfach und erfordert weder Hitze noch Beschleuniger. Gummi Arabicum trocknet extrem schnell. Es kann zum Verkleben von optischen Linsen, zum Aufkleben von Stempeln, zum Aufkleben von Markenetiketten, zum Verkleben von Lebensmittelverpackungen sowie von Druck- und Färbehilfsmitteln verwendet werden.
Anorganischer Klebstoff
Klebstoffe, die mit anorganischen Stoffen wie Phosphaten, Phosphaten, Sulfaten, Borsalzen, Metalloxiden usw. formuliert sind, werden als anorganische Klebstoffe bezeichnet. Seine Eigenschaften:
(1) Hohe Temperaturbeständigkeit, hält Temperaturen von 1000 °C oder höher stand:
(2) Gute Anti-Aging-Eigenschaften:
(3) Geringe Schrumpfung
(4) Große Sprödigkeit. Der Elastizitätsmodul ist um eine Größenordnung höher als der von organischen Klebstoffen:
(5) Wasserbeständigkeit, Säure- und Alkalibeständigkeit sind schlecht.
Wissen Sie? Klebstoffe haben neben dem Kleben noch andere Verwendungszwecke.
Korrosionsschutz: Die Dampfrohre von Schiffen sind meist mit Aluminiumsilikat und Asbest ausgekleidet, um eine Wärmedämmung zu erreichen. Aufgrund von Leckagen oder dem Wechsel von Kälte und Hitze entsteht jedoch Kondenswasser, das sich an der Außenwand der unteren Dampfrohre ansammelt. und die Dampfrohre sind über einen längeren Zeitraum hohen Temperaturen ausgesetzt, wodurch lösliche Salze entstehen. Die Rolle der Außenwandkorrosion ist sehr schwerwiegend.
Zu diesem Zweck können Klebstoffe der Wasserglasreihe als Beschichtungsmaterialien auf der unteren Schicht aus Aluminiumsilikat verwendet werden, um eine Beschichtung mit emailähnlicher Struktur zu bilden. Bei der mechanischen Montage werden Bauteile häufig verschraubt. Bei verschraubten Geräten kann eine langfristige Einwirkung von Luft zu Spaltkorrosion führen. Bei mechanischen Arbeiten kommt es manchmal vor, dass sich die Schrauben aufgrund starker Vibrationen lösen.
Um dieses Problem zu lösen, können die Verbindungsbauteile bei der mechanischen Montage mit anorganischen Klebstoffen verklebt und anschließend mit Schrauben verbunden werden. Dies kann nicht nur eine Rolle bei der Verstärkung, sondern auch beim Korrosionsschutz spielen.
Biomedizinisch: Die Zusammensetzung des Materials Hydroxylapatit-Biokeramik kommt der anorganischen Komponente des menschlichen Knochens nahe, weist eine gute Biokompatibilität auf, kann eine starke chemische Bindung mit dem Knochen eingehen und ist ein ideales Hartgewebeersatzmaterial.
Allerdings ist der allgemeine Elastizitätsmodul der präparierten HA-Implantate hoch, die Festigkeit gering und die Aktivität nicht ideal. Es wird ein Phosphatglasklebstoff ausgewählt, und das HA-Rohstoffpulver wird durch die Wirkung des Klebstoffs bei einer niedrigeren Temperatur als der herkömmlichen Sintertemperatur miteinander verbunden, wodurch der Elastizitätsmodul verringert und die Materialaktivität sichergestellt wird.
Cohesion Technologies Ltd. gab bekannt, dass sie ein Coseal-Versiegelungsmittel entwickelt haben, das für Herzverklebungen verwendet werden kann und erfolgreich klinisch eingesetzt wurde. Durch den vergleichenden Einsatz von 21 Fällen herzchirurgischer Eingriffe in Europa wurde festgestellt, dass der Einsatz der Coseal-Chirurgie die chirurgischen Adhäsionen im Vergleich zu anderen Methoden deutlich reduzierte. Nachfolgende vorläufige klinische Studien zeigten, dass Coseal-Versiegelung großes Potenzial in der Herz-, Gynäkologie- und Bauchchirurgie hat.
Die Anwendung von Klebstoffen in der Medizin gilt als neuer Wachstumspunkt in der Klebstoffindustrie. Strukturkleber aus Epoxidharz oder ungesättigtem Polyester.
In der Verteidigungstechnik: Tarnkappen-U-Boote sind eines der Symbole für die Modernisierung der Marineausrüstung. Eine wichtige Methode zur Tarnung von U-Booten ist das Verlegen schallabsorbierender Fliesen auf der U-Boot-Hülle. Die schallabsorbierende Fliese ist eine Art Gummi mit schallabsorbierenden Eigenschaften.
Um die feste Verbindung der Schalldämpferfliese und der Stahlplatte der Bootswand zu erreichen, ist es notwendig, sich auf den Kleber zu verlassen. Einsatz im militärischen Bereich: Panzerwartung, Montage von Militärbooten, leichte Bomber von Militärflugzeugen, Verklebung der Wärmeschutzschicht von Raketengefechtsköpfen, Vorbereitung von Tarnmaterialien, Antiterrorismus und Antiterrorismus.
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Die wichtigsten physikalischen und chemischen Eigenschaften des Klebstoffs
Operationszeit
Maximaler Zeitabstand zwischen Klebstoffmischung und Paarung der zu verklebenden Teile
Anfängliche Aushärtezeit
Die Zeit bis zur abnehmbaren Festigkeit ermöglicht eine ausreichende Festigkeit für die Handhabung von Verbindungen, einschließlich beweglicher Teile aus Vorrichtungen
volle Aushärtungszeit
Zeit, die erforderlich ist, um nach dem Mischen des Klebstoffs die endgültigen mechanischen Eigenschaften zu erreichen
Speicherdauer
Unter bestimmten Bedingungen kann der Klebstoff seine Handhabungseigenschaften und die Lagerzeit der angegebenen Festigkeit beibehalten
Bindungsstärke
Unter der Einwirkung äußerer Kräfte entsteht die Spannung, die erforderlich ist, um die Grenzfläche zwischen dem Klebstoff und dem Fügeteil im Klebeteil oder in seiner Umgebung aufzubrechen
Scherfestigkeit
Unter Scherfestigkeit versteht man die Scherkraft, der die Klebefläche des Geräts standhalten kann, wenn das Klebeteil beschädigt ist. Die Einheit wird in MPa (N/mm2) ausgedrückt.
Ungleichmäßige Abzugsfestigkeit
Die maximale Belastung, die die Verbindung aushalten kann, wenn sie einer ungleichmäßigen Abziehkraft ausgesetzt ist, da die Belastung hauptsächlich auf zwei Kanten oder eine Kante der Klebeschicht konzentriert ist und die Kraft pro Längeneinheit und nicht pro Flächeneinheit und pro Einheit wirkt ist KN/m
Zugfestigkeit
Die Zugfestigkeit, auch gleichmäßige Abzugsfestigkeit und positive Zugfestigkeit genannt, bezieht sich auf die Zugkraft pro Flächeneinheit, wenn die Haftung durch Krafteinwirkung beschädigt wird, und die Einheit wird in MPa (N/mm2) ausgedrückt.
Schälfestigkeit
Die Schälfestigkeit ist die maximale Belastung pro Breiteneinheit, der standhalten kann, wenn die verbundenen Teile unter den angegebenen Schälbedingungen getrennt werden, und ihre Einheit wird in KN/m ausgedrückt
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 25. April 2024