Wie Superkleber wird - Material, Herstellung, verwendet, Teile, Produkt, Industrie, Rohstoffe
Hintergrund
Klebstoffe auf Wasserbasis verwenden Wasser als Lösungsmittel anstelle von Chemikalien. Sie arbeiten langsamer als chemische Lösungsmittel Klebstoffe; jedoch sind sie nicht brennbar. Diese Kategorie umfasst solche Klebstoffe als Weißleim und pulverisierte Kaseinleim, aus Milchprotein hergestellt und zu Hause oder im Geschäft gemischt.
Zweiteilige Leime umfassen Epoxid- und Resorcin, ein kristallines Phenol, die aus organischen Harzen synthetisiert oder hergestellt werden kann. Ein Teil enthält den eigentlichen Kleber; der andere Teil ist ein Katalysator oder Härter. Zweiteilige Kleber ist sehr nützlich für die Arbeit mit Metallen (Automobil Beule Füllstoff ist ein zweiteiliger Kleber), sondern muß gemischt werden, richtig gut zu funktionieren.
Tierhaut Leime sind nützlich für die Holz- und Furnierarbeiten. Hergestellt aus den Häuten sowie die Knochen und anderen Teilen von Tieren wird der Klebstoff verkauft entweder vorgefertigter oder als Pulver oder Flocken, die mit Wasser gemischt werden können, erhitzt und heiß aufgetragen.
Cyanacrylat Klebstoffe wurden in einem Kodak-Labor im Jahr 1951 entdeckt, als zwei Chemiker, Dr. Harry Coover und Dr. Fred Joyner, versuchten, einen Film aus Cyanacrylsäureethylester zwischen zwei Prismen eines Refraktometer einzufügen, um das Ausmaß zu bestimmen, in dem es gebrochen oder gebogen, Licht, das durch sie. Obwohl der erste Abschluss Coover, Joyner und die anderen Mitglieder des Laborteam war nur, dass ein teures Stück Laborausrüstung zerstört worden war, erkannten sie schnell, dass sie sich auf eine neue Art von Klebstoff gestolpert.
Der anfängliche Inhaltsstoff in Superkleber, Ethylcyanoacetat, wird in einen Kessel mit Drehschaufeln angeordnet und mit Formaldehyd gemischt. Das Mischen löst Kondensation, eine chemische Reaktion, das Wasser erzeugt; Dieses Wasser wird dann verdampft, wie der Kessel erhitzt wird. Wenn das Wasser verdampft ist, was im Kessel bleibt, ist die C.A. Polymer. Als nächstes wird der Kessel wieder erhitzt, thermisches Cracken des Polymers und die Schaffung von reaktiven Monomere zu verursachen, die aus trennen. Wenn der fertige Klebstoff aufgebracht wird, rekombinieren diese Monomere eine Bindung zu bilden.
glue Formen in mikroskopische Haken und Ösen, die eine Art von molekularem Velcro aufeinander greifen. Mit Klebstoffen, die auf diese Weise arbeiten, desto dicker ist die Anwendung, desto effektiver ist die Bindung. Allerdings scheinen Cyanacrylat Klebstoffe anders zu verbinden. Aktuelle Theorie Attribute die adhäsiven Eigenschaften des Cyanacrylatpolymer auf die gleiche elektromagnetische Kraft, die alle Atome zusammenhält. Obwohl eine beträchtliche Masse einer Substanz elektronisch andere Substanz abstoßen wird, zwei Atome verschiedener Substanzen, die in sehr großer Nähe zueinander platziert werden eine Anziehungskraft auszuüben. Experimente mit mehreren Stoffen haben gezeigt, dass zwei Stücke des gleichen experimentellen Material (Gold, zum Beispiel) können miteinander ohne den Vorteil eines zugesetzten Klebstoff haften gemacht werden, wenn in unmittelbare Nähe gezwungen.
Dieses Phänomen erklärt, warum einen dünnen Film aus C.A. Kleber funktioniert besser als eine dickere. Ein dünnerer Kleber kann es so nahe an das Material zusammengedrückt werden, Bonden, dass die elektromagnetische Kraft übernimmt. Eine dickere Folie ermöglicht genügend Raum zwischen den Materialien, die es Bonden wird, so dass die Moleküle einander abstoßen kann, und der Kleber wird folglich nicht so gut halten.
Rohes Material
Die Chemikalien notwendig Cyanacrylatpolymer umfassen Ethylcyanoacetat, Formaldehyd, Stickstoff oder ein anderes nicht-reaktives Gas, Radikalinhibitoren und Basis Aasfresser zu bilden. Ethylcyanoacetat umfasst Ethyl, einen Kohlenwasserstoffrest (ein Rest ist ein Atom oder eine Gruppe von Atomen, die, weil sie ein ungepaartes Elektron enthalten, eher mit anderen Atomen reagieren), Cyanid und Acetat, ein Ester, hergestellt durch Essigsäure Mischen mit Alkohol und das Wasser zu entfernen. Formaldehyd ist ein farbloses Gas, häufig bei der Herstellung von Kunstharzen verwendet. Stickstoff ist ein das häufigste Gas in der Erde # x0027; S-Atmosphäre, bestehend aus 78 Prozent der Volumen und auftretenden als auch in allen lebenden Geweben. Weil es nicht mit anderen Substanzen nicht reagiert, ist es häufig zu puffern hochreaktivem Elemente verwendet, die andernfalls in unerwünschten Reaktionen mit zusammenhängenden Substanzen eingreifen würden. Inhibitoren für freie Radikale und Basisfänger dienen beide Substanzen zu entfernen, die das Produkt sonst sabotieren würde.
die Herstellung
Verarbeiten
C.A.s werden in beheizten Kessel erzeugt, die von ein paar Gallonen bis zu mehreren Tausend Gallonen halten kann; die Größe hängt von der Größe des besonderen Herstellungsbetriebes.
Erstellen des Polymers
- 1 Der anfängliche Bestandteil ist Ethylcyanoacetat. Platziert in einen mit Glas ausgekleideten Kessel mit Mischflügel dreht, ist dieses Material dann gemischt mit Formaldehyd. Die Vermischung der beiden Chemikalien löst Kondensation, ein
Die abgetrennten Monomere werden eine zweite Kette geleitet. Beim Übergang von einem Behälter zu den anderen bewegen sich die Monomere durch eine Reihe von Kühlspulen, die es ihnen ermöglichen, flüssig zu werden. Der Inhalt des zweiten Sammelbehälters (derjenige, der das flüssige Monomere Halte) effektiv die C.A. kleben, obwohl sie nach wie vor gegen Aushärtung werden proteed müssen. Verschiedene Chemikalien Inhibitoren für freie Radikale und Fänger Base zugegeben, um Verunreinigungen auszufällen genannt, die die Mischung auf andere Weise aushärten würde. Nachdem alle notwendigen Additive empfangen wird, wird der Kleber entsprechend verpackt.
Trennen Monomeren aus der
Polymer
- 3 Als nächstes wird der Kessel auf eine Temperatur von etwa 305 Grad Fahrenheit (150 Grad Celsius) erwärmt. Erhitzen des Gemisches bewirkt thermisches Cracken des Polymers, reaktive Monomere zu schaffen (chemisch, Ethyl Cyanoacrylatester; mit einem etwas anderen Prozess, Methyl Cyanoacrylatester sind möglich), die wird, wenn der fertige Klebstoff aufgebracht wird, rekombinieren eine Bindung zu bilden.
- 4 Da die Monomere leichter als das Polymer sind, werden sie nach oben und verflüchtigen sich aus dem Kessel in einen zweiten Sammler geleitet. Der Prozess ist nicht im Gegensatz zu destillieren, obwohl das Ziel ein Klebstoff anstatt ein alkoholisches Getränk ist. Beim Übergang von einem Behälter zu den anderen bewegen sich die Monomere durch eine Reihe von Kühlspulen, die es ihnen ermöglichen, flüssig zu werden. Eine zweite Destillation könnte für ein qualitativ hochwertiges Produkt durchgeführt werden, und einige Hersteller könnten sogar die Monomere ein drittes Mal destillieren.
Verhindern Härtung
- 5 Der Inhalt des zweiten Sammelbehälters (derjenige, der das flüssige Monomere Halte) effektiv die C.A. kleben, obwohl sie nach wie vor gegen Härten geschützt werden müssen. Verschiedene Chemikalien Inhibitoren für freie Radikale und Fänger Base zugegeben, um Verunreinigungen auszufällen genannt, die die Mischung auf andere Weise aushärten würde. Da die Mengen an Verunreinigungen und Niederschläge sind klein (messbar in nichts größer als Teile pro Million), gibt es keine Notwendigkeit, sie von der C.A. zu entfernen Mischung. Wenn Teilchen von Niederschlag sichtbar waren, auch bei mehreren hundert Vergrößerungen, wäre es ein Zeichen starken Verschmutzung sein, und der Ansatz zerstört werden würde.
Additive und Verpackung
- 6 Das C.A. Kleber kann an dieser Stelle erhalten keine Zusätze, die der Hersteller wünscht. Diese Additive können die Viskosität des C.A. steuern (In der Tat sind mindestens drei verschiedenen Dicken erhältlich), oder sie kann der Klebstoff ermöglichen, sich auf Materialtypen zu arbeiten, dass frühere C.A.s konnte nicht. Eine dickere Viskosität erwünscht ist, wenn Bindung an Oberflächen, die don # x0027 getan werden soll; t sehr gut erfüllen; je dicker Viskosität erlaubt den Kleber um die leeren Räume zu füllen, bevor er setzt. Ohne weitere Zusätze müssen C.A.s könnte auf nicht-porösen Oberflächen beschränkt werden. Mit Additiven in den C.A. oder mit einer Oberflächenpräparation, die C.A. wird sehr gut funktionieren. C.A. Technologie ist so weit ausgereift, dass ein Hersteller eine Anfrage von einem Kunden für eine C.A. treffen das wird verbinden nahezu jedes beliebige Paar von Oberflächen.
- 7 Das C.A. kann nun an Rohren mit konventionellen, wenn auch Feuchtigkeit frei, Techniken hinzugefügt werden. Sobald ein Rohr gefüllt ist, ist ein oberer angebracht und gecrimpt auf, und der Boden des Röhrchens geschlossen gequetscht. Da die meisten Metallrohren reagieren würden, mit dem C.A. Verpackungsröhrchen werden in der Regel aus einem Kunststoffmaterial wie Polyethylen hergestellt, obwohl Aluminiumrohre sind möglich. Sobald die C.A. ausgesetzt ist, Feuchtigkeit oder einer alkalischen, entweder in der Luft oder auf den Oberflächen geklebt ist, werden die Monomere und repolymerize Harden, eine enorm starke Bindung zwischen den beiden Substanzen bilden. Die Reaktion ist insgesamt; die gesamte Menge an C.A. dass wurde auf die Substanzen gelegt wird polymerisieren.
Qualitätskontrolle
Eine sorgfältige Qualitätskontrolle muss ausgeübt werden, wenn das Produkt zu arbeiten ist, wie es soll. Da die Polymerisation von Monomeren a universal Reaktion ist (es breitet sich in der gesamten Menge an Klebstoff auf eine Oberfläche gelegt, so daß die Reaktion durch die Zeit beendet ist kein Klebstoff gelassen unpolymerisierten ist), irgendein Fehler in einem beliebigen Schritt des Herstellungsprozesses beeinflussen können, tausende Liter Material.
Enorme Wert wird auf die Qualität der Chemikalien gesetzt und liefert in die Anlage kommen. Idealerweise haben alle Lieferanten Qualitätskontrollverfahren genehmigt Lieferung von qualitativ hochwertigem Produkt der Anlage zu gewährleisten.
Obwohl der Herstellungsprozess automatisch ist, wird sie sorgfältig in der Anlage in allen Phasen des Betriebes überwacht. Die Dauer der Durchmischung, bei jeder Stufe der Menge der Mischung und die Temperatur müssen alle von den Betreibern beobachtet werden bereit, die Maschinen bei Bedarf einstellen.
Das fertige Produkt wird auch vor dem Versand geprüft. Am wichtigsten ist, Scherfestigkeit, ein Maß für die Kraft, die notwendig die Haltekraft des Klebers zu brechen. Maßnahmen der Scherfestigkeit erreichen häufig mehrere tausend Pfund Kraft pro Quadratzoll.
Wo Erfahren Sie mehr
Skeist, Irving. Handbook of Adhesives. Van Nostrand Reinhold, 1977.