Lem

Latar Belakang

Diperkirakan bahwa sekitar 40 lb (18,2 kg) lem per tahun digunakan untuk setiap orang di Amerika, dan mudah untuk melihat bagaimana dan mengapa ketika seseorang melihat sejauh mana penggunaannya. Furnitur, pipa ledeng, sepatu, buku, bangunan, dan mobil semuanya menggunakan lem di beberapa bagian konstruksinya.

Perekat adalah bagian dari keluarga yang lebih besar yang disebut perekat. Kedua kelas dibedakan oleh fakta bahwa lem berasal dari senyawa organik sedangkan perekat berbasis kimia. Bahan perekat yang disebut epoksi, dempul, atau sealant juga merupakan senyawa kimia yang memiliki aditif khusus untuk memberikan sifat yang sesuai untuk pekerjaan atau aplikasi tertentu.

Lem muncul ketika suku-suku kuno menemukan bahwa tulang, kulit, kulit, otot, dan jaringan ikat lainnya dari hewan dapat diproses untuk menghilangkan kolagen, protein dalam jaringan ini. Kolagennya lengket dan berguna untuk menyatukan sesuatu. Padatan susu, yang dikenal sebagai kasein, dan albumin darah juga dapat digunakan sebagai bahan dasar lem. Serum kering dari darah sapi menghasilkan albumin yang menggumpal (menggumpal) ketika dipanaskan dan menjadi tidak larut dalam air.

Lem ikan juga dibuat dari kepala, tulang, dan kulit ikan, tetapi lem ini cenderung terlalu tipis dan tidak terlalu lengket. Dengan bereksperimen, manusia purba menemukan bahwa kantung udara dari berbagai ikan menghasilkan lem yang jauh lebih memuaskan yang berwarna putih dan tidak berasa. Akhirnya diberi nama isinglass atau ichthocol.

Ada tiga kelas zat yang disebut lem dan tidak mengandung bahan kimia, senyawa, atau aditif berteknologi tinggi; ini adalah lem tulang, lem kulit atau lem kulit, dan lem ikan. Secara teknis, zat lengket lainnya adalah perekat, gom, atau semen, meskipun konsumen cenderung menggunakan istilah ini secara bergantian.

Tumbuhan juga telah digunakan untuk menghasilkan lem yang secara kolektif disebut lem nabati. Bahan-bahan ini terdispersi atau larut dalam air dan biasanya terbuat dari pati yang menyusun banyak biji-bijian dan sayuran. Gum alami termasuk agar, dari koloid pada tumbuhan laut, algin yang berasal dari rumput laut, dan gum arab, ekstrak pohon akasia (juga dikenal sebagai pohon karet). Zat yang disebut lem laut digunakan untuk mendempul jahitan, tetapi terdiri dari tar atau pitch dan bukan benar-benar lem.

Sejarah

Bukti paling awal penggunaan lem masih dapat diamati pada lukisan gua yang dibuat oleh nenek moyang Neanderthal kita di Lascaux, Prancis. Para seniman awal ini ingin karya mereka bertahan lama dan mencampur lem dengan cat yang mereka gunakan untuk membantu warna menahan kelembapan dinding gua. Artefak Mesir yang digali di makam mereka menunjukkan banyak kegunaan lem; mungkin yang paling mencolok adalah pelapis dan tatahan pada furnitur kayu, yang dibuat menggunakan lem sejak 3.000 SM. Orang Mesir juga menggunakan lem untuk menghasilkan papirus. Seniman Yunani dan Romawi menggunakan lem secara ekstensif; lantai mosaik dan dinding ubin dan kamar mandi masih utuh setelah ribuan tahun.

Pembuatan furnitur sangat bergantung pada lem. Meskipun ada banyak teknik untuk mengikat potongan menjadi satu, lem sering digunakan baik secara permanen atau untuk menyelaraskan potongan saat sambungan lain dipasang. Semua pembuat lemari besar dari abad keenam belas sampai abad kesembilan belas menggunakan lem dalam konstruksi furnitur, termasuk Chippendale, Hepplewhite, Duncan Phyfe, Adams bersaudara, dan Sheraton. Perekat yang digunakan para pembuat lemari ini terbuat dari kulit binatang, kuku, dan bagian lain yang telah direduksi menjadi agar-agar, kemudian dikeringkan. Jeli digiling menjadi kekuatan atau serpihan. Itu dicampur dengan air dan dipanaskan dengan lembut dalam panci lem. Produk ini berwarna coklat, rapuh, keras, dan tidak tahan air. Namun lem ini adalah satu-satunya lem yang tersedia hingga Perang Dunia I. Saat itu, lem kasein yang terbuat dari susu dan lem nitroselulosa pertama kali diproduksi.

Pada 1930-an, kemajuan dalam industri kimia dan plastik mengarah pada pengembangan berbagai bahan yang disebut perekat dan lem plastik atau resin sintetis. Perang Dunia II menyebabkan berkembangnya industri ini lebih lanjut ketika neoprena, epoksi, dan akrilonitril ditemukan. Ini digunakan oleh militer dan tidak tersedia untuk penggunaan komersial sampai akhir 1940-an atau 1950-an. Sejak saat itu, perekat tahan air yang sangat terspesialisasi telah dikembangkan untuk banyak industri dan aplikasi unik termasuk konstruksi Pesawat Ulang-alik. Lem masih digunakan dalam pengerjaan kayu dan pembuatan bahan abrasif seperti amplas. Mereka juga digunakan sebagai koloid dalam proses industri; koloid ditambahkan ke cairan untuk menyebabkan partikel padat yang tersuspensi dalam cairan terpisah sehingga dapat diperoleh kembali, baik untuk membersihkan cairan atau memproses padatan.

Peter Cooper

Paling dikenang sebagai seorang filantropis, Peter Cooper adalah seorang jenius inventif yang produktif dan produsen yang sangat sukses. Cooper lahir di New York City, putra seorang prajurit tentara Revolusioner yang aktif di banyak perusahaan dan melibatkan Peter muda di semua itu. Meskipun Cooper hanya memiliki satu tahun pendidikan formal, pengalaman awalnya dengan ayahnya mempersiapkannya untuk sukses dalam karir bisnisnya yang bervariasi. Magang ke pelatih pada usia 17, Cooper melakukannya dengan sangat baik sehingga majikannya membayarnya gaji dan menawarkan untuk mendukungnya di perusahaannya sendiri. Sebaliknya, Cooper masuk ke bisnis pencukuran kain, di mana dia makmur. Dia kemudian membeli hak untuk proses pembuatan lem, memperbaikinya dengan penemuannya sendiri, mulai mengoperasikan pabrik lem, dan mendapatkan monopoli virtual dari bisnis lem Amerika.

Pada tahun 1828 Cooper pindah ke manufaktur besi, membangun Canton Iron Works di Baltimore, Maryland, berniat untuk memasok Baltimore &Ohio Railroad. Akan tetapi, rel kereta api itu berada di ambang kegagalan, karena jalurnya yang berliku dan berbukit. Kebanyakan insinyur pada waktu itu berpendapat bahwa lokomotif tidak dapat berjalan di medan seperti itu. Cooper segera membangun lokomotif uap pertama di Amerika, yang kecil tapi bertenaga. Pada tahun 1830, "Tom Thumb" ini menarik 40 penumpang dengan kecepatan 10 mil per jam dan membuktikan bahwa rel kereta api bisa berjalan di jalur yang melengkung.

Perusahaan bisnis Cooper tumbuh pesat setelah kesuksesan ini. Bisnis besinya berkembang menjadi tambang, pengecoran, pabrik kawat, dan pabrik penggilingan. Pada tahun 1854, pabrik Cooper's Trenton memproduksi balok struktural besi pertama untuk digunakan dalam mendirikan bangunan tahan api. Cooper menjadi pendukung utama dan pendukung tak tergoyahkan proyek Cyrus Field (1819-1892) untuk meletakkan kabel telegraf Atlantik. Sebagai presiden Perusahaan Telegraf Amerika Utara, Cooper memiliki dan mengendalikan setengah dari jalur telegraf di Amerika Serikat. Sebagai penemu, Cooper merancang mesin cuci awal dan berbagai mesin untuk menyalakan perahu.

Bahan Baku

Produsen lem memperoleh tulang dan jaringan hewan dari rumah pemotongan hewan, penyamakan kulit, dan perusahaan pengepakan daging; bukan kebetulan bahwa produsen lem terbesar di dunia adalah perusahaan susu yang disebut Borden Company. Sisa-sisa hewan yang menjadi bahan baku lem dapat berupa telinga, ekor, sisa-sisa kulit atau kulit, kerokan dari sisi daging kulit, urat, tulang, dan kaki. Demikian pula, produsen lem ikan memperoleh tulang, kepala, sisik, dan kulit ikan dari pengalengan dan pabrik pengolahan lainnya.

Dengan hanya sedikit variasi, proses dasar yang sama digunakan untuk membuat lem tulang, lem kulit atau kulit, dan ikan lem. Kulit dan sisa lainnya dicuci untuk menghilangkan kotoran, dan direndam untuk melunakkannya. Bahan ini disebut kaldu, dan dimasak dengan merebusnya dalam tangki terbuka atau memasaknya di bawah tekanan di dalam autoklaf. Cairan yang dihasilkan, yang disebut 'glue liquor' diekstraksi dan dipanaskan kembali untuk mengentalkan lem. Saat didinginkan, bahan ini terlihat seperti jeli dan padat. Untuk menghilangkan kotoran dan membuat lem menjadi bening, bahan kimia seperti tawas atau asam yang diikuti dengan albumin telur dapat ditambahkan. Bahan kimia ini menyebabkan kotoran mengendap, atau rontok, dari lem. Lem dibuat lebih pekat dalam vakum

Manufaktur
Proses

Membuat lem kulit atau kulit

1. Dengan hanya sedikit variasi, proses dasar yang sama digunakan untuk membuat lem tulang, lem kulit atau lem kulit, dan lem ikan. Kulit dan sisa lainnya dicuci untuk menghilangkan kotoran, dan direndam untuk melunakkannya. Bahan ini disebut kaldu, dan melewati serangkaian penangas air di mana semakin banyak kapur ditambahkan untuk membuat kulit membengkak dan memecahnya. Kulit yang bengkak dibilas dengan mesin cuci besar untuk menghilangkan kapur. Jejak terakhir kapur dihilangkan dengan memperlakukan stok dengan asam lemah seperti asam asetat atau asam klorida. Terakhir, kaldu dimasak baik dengan merebusnya, dalam tangki terbuka atau memasaknya di bawah tekanan dalam autoklaf.
2. Memasak pada suhu yang tepat dan waktu yang tepat akan memecah kolagen dan mengubahnya menjadi lem. Jika suhu atau waktu mati, kualitas lem akan rusak. Kumparan uap besar di tangki terbuka memanaskan air dan produk hingga 160 ° F (70 ° C). Tiga atau empat perlakuan dengan air bersih dilakukan pada suhu yang meningkat (atau tekanan jika sistem bertekanan digunakan). Cairan yang dihasilkan, yang disebut "glue liquor" diekstraksi dan dipanaskan kembali untuk mengentalkan lem.
3. Saat didinginkan, bahan ini terlihat seperti jeli dan padat; meskipun terlihat seperti jenis gelatin yang digunakan dalam makanan, ia mengandung kotoran. Untuk menghilangkan kotoran dan membuat lem menjadi bening, bahan kimia seperti tawas atau asam yang diikuti dengan albumin telur dapat ditambahkan. Bahan kimia ini menyebabkan kotoran mengendap, atau rontok, dari lem. Metode mekanis juga dapat digunakan untuk membersihkan lem. Ini termasuk melewatkan lem melalui serangkaian filter mekanis atau melalui filter kertas atau tulang giling yang disebut arang tulang.
4. Aditif yang berbeda dicampur dengan cairan lem untuk membuat lem berwarna coklat, bening, atau putih. Asam belerang, asam fosfat, atau tawas termasuk di antara aditif ini. Seng oksida ditambahkan untuk menghasilkan "lem sekolah" putih.
5. Sampai saat ini, lemnya adalah cairan yang encer dan lemah. Itu dibuat lebih terkonsentrasi di evaporator vakum dan dikeringkan dalam salah satu dari beberapa metode. Lem dapat didinginkan menjadi lembaran atau balok kemudian digantung pada jaring hingga kering dan menjadi lebih pekat. Lem juga dapat dijatuhkan sebagai manik-manik atau "mutiara" ke dalam cairan yang tidak mengandung air yang selanjutnya mengeringkan manik-manik yang terkonsentrasi. Mutiara, balok, atau lembaran kemudian dicampur dengan konsistensi yang tepat dan dipompa ke dalam botol atau stoples untuk dijual.

Membuat lem tulang

Pembuatan lem tulang agak lebih rumit. Tulang paling sering diproses di tangki bertekanan, tetapi pemrosesan tambahan diperlukan untuk menghilangkan mineral. Tulang dihilangkan lemaknya dengan pelarut, kemudian asam klorida dalam larutan 8% dioleskan ke tulang. Asam menghilangkan kalsium fosfat dan mineral lainnya dan meninggalkan kolagen dalam bentuk yang sama seperti potongan tulang. Asam dihilangkan dari kolagen, dan dikeringkan untuk menghasilkan ossein atau protein tulang tingkat komersial (juga disebut tulang yang diasamkan) yang merupakan dasar untuk perekat tulang. Setelah ossein dibuat, selanjutnya dapat diproses dengan metode tangki terbuka dan langkah selanjutnya digunakan untuk membuat lem dari kulit, seperti dijelaskan di atas.

Kontrol Kualitas

Semua proses dalam pembuatan lem dipantau dengan cermat menggunakan instrumen, kontrol terkomputerisasi, dan observasi. Temperatur atau tekanan yang tidak tepat akan merusak stok dalam jumlah besar yang kemudian harus dibuang; produsen tidak akan mengambil risiko kesalahan seperti itu.

Keamanan dan sanitasi juga menjadi perhatian utama. Pabrik lem cenderung berlokasi sangat dekat dengan persediaan kulit dan bahan mentah lainnya untuk mencegah penyakit, hama, kontaminasi, dan biaya besar seperti transportasi. Keselamatan pekerja dipantau dengan cermat, seperti halnya produksi lem murni.

Produk Sampingan/Limbah

Lem sendiri merupakan produk sampingan dari perusahaan susu, pabrik pengolahan daging, dan fasilitas lain yang menghasilkan bahan baku yang dibutuhkan untuk produksi lem.

Masa Depan

Perekat sangat penting untuk masa depan kita. Semakin banyak proses manufaktur menggunakan berbagai bentuk lem (dan termasuk perekat) untuk menggantikan jahitan, staples, dan bentuk pengikat yang lebih mahal (dan kurang efektif). Eksperimen dengan lem medis menunjukkan bahwa sepertiga dari semua luka mungkin "dijahit" dengan lem dalam beberapa tahun ke depan. Perekat telah terbukti sangat serbaguna sehingga para ilmuwan terus-menerus mencari aplikasi baru yang akan membuat hidup kita lebih sederhana.