Lem Super

Latar Belakang

Lem adalah zat perekat agar-agar digunakan untuk membentuk lampiran permukaan antara bahan diskrit. Saat ini, ada lima jenis dasar lem. Lem pelarut terdiri dari bahan dasar perekat yang dicampur dengan pelarut kimia yang membuat lem dapat dioleskan; lem mengering saat pelarut menguap. Kebanyakan pelarut mudah terbakar, dan mereka menguap dengan cepat; toluena, hidrokarbon cair yang terbuat dari bahan bakar fosil, sering digunakan. Termasuk dalam kategori ini adalah lem yang dijual sebagai solder cair dan yang disebut semen kontak.

Lem berbahan dasar air menggunakan air sebagai pelarut, bukan bahan kimia. Mereka bekerja lebih lambat daripada lem pelarut kimia; Namun, mereka tidak mudah terbakar. Kategori ini terdiri dari lem seperti lem putih dan lem kasein bubuk, terbuat dari protein susu dan dicampur di rumah atau di toko.

Dua bagian lem termasuk epoksi dan resorsinol, kristal fenol yang dapat disintesis atau dibuat dari resin organik. Satu bagian berisi lem yang sebenarnya; bagian lainnya adalah katalis atau pengeras. Lem dua bagian sangat berguna untuk bekerja dengan logam (mobil pengisi penyok adalah lem dua bagian) tetapi harus dicampur dengan benar agar berfungsi dengan baik.

Lem kulit binatang berguna untuk pengerjaan kayu dan veneer. Terbuat dari kulit serta tulang dan bagian hewan lainnya, lem ini dijual dalam bentuk yang sudah jadi atau dalam bentuk bubuk atau serpihan yang dapat dicampur dengan air, dipanaskan, dan dioleskan panas.

Perekat cyanoacrylate, biasanya disebut sebagai C.A.s, melambangkan lem modern terbaru dan terkuat, yang terbuat dari polimer sintetis. Polimer adalah molekul kompleks yang terdiri dari molekul yang lebih kecil dan lebih sederhana (monomer) yang melekat untuk membentuk unit struktural yang berulang. Begitu reaksi polimerik dikatalisasi, akan sulit untuk menghentikannya:dorongan alami untuk membentuk rantai polimer sangat kuat, seperti juga ikatan molekul yang dihasilkan—dan perekat yang didasarkan pada mereka. Di rumah dan kantor, sejumlah kecil CA berguna untuk jumlah perbaikan yang hampir tak terbatas seperti memperbaiki tembikar yang rusak, memperbaiki sambungan, dan bahkan menyatukan kuku yang terbelah. Dalam industri, CA menjadi penting dalam konstruksi, kedokteran, dan kedokteran gigi.

Lem sianoakrilat ditemukan di laboratorium Kodak pada tahun 1951 ketika dua ahli kimia, Dr. Harry Coover dan Dr. Fred Joyner, mencoba memasukkan film etil sianoakrilat di antara dua prisma refraktometer untuk menentukan derajat pembiasan, atau pembengkokan, cahaya yang melewatinya. Meskipun kesimpulan pertama dari Coover, Joyner, dan anggota tim lab lainnya hanyalah bahwa peralatan laboratorium yang mahal telah rusak, mereka segera menyadari bahwa mereka telah menemukan jenis perekat baru.

Berpindah dari kecelakaan laboratorium ke produk yang dapat dipasarkan tidaklah mudah; Kodak tidak mulai menjual lem cyanoacrylate pertama, Eastman 910, sampai tahun 1958 (perusahaan tidak lagi membuat perekat C.A.). Saat ini, beberapa perusahaan membuat C.A. lem dalam berbagai formulasi. Beberapa pabrikan besar mengoperasikan laboratorium penelitian untuk menanggapi permintaan baru akan formulasi khusus dan untuk mengembangkan C.A.s. yang baru dan lebih baik.

Metode dimana polimer bertindak sebagai lem tidak sepenuhnya dipahami. Sebagian besar lem lainnya bekerja dengan prinsip kait dan mata—the Bahan awal lem super, etil sianoasetat, dimasukkan ke dalam ketel dengan mata pisau berputar dan dicampur dengan formaldehida. Pencampuran memicu kondensasi, reaksi kimia yang menghasilkan air; air ini kemudian diuapkan saat ketel dipanaskan. Ketika air telah menguap, yang tersisa di dalam ketel adalah C.A. polimer. Selanjutnya, ketel dipanaskan lagi, menyebabkan retak termal polimer dan menciptakan monomer reaktif yang terpisah. Ketika lem selesai diterapkan, monomer ini bergabung kembali untuk membentuk ikatan. lem terbentuk menjadi kait mikroskopis dan mata yang saling berpegangan, semacam velcro molekuler. Dengan lem yang bekerja dengan cara ini, semakin tebal aplikasinya, semakin efektif ikatannya. Namun, lem cyanoacrylate tampak terikat secara berbeda. Teori saat ini mengaitkan kualitas perekat polimer cyanoacrylate dengan gaya elektromagnetik yang sama yang menyatukan semua atom. Meskipun massa yang cukup besar dari satu zat akan secara elektronik menolak zat lain, dua atom zat yang berbeda ditempatkan dalam jarak yang sangat dekat akan memberikan gaya yang saling menarik. Percobaan dengan beberapa zat telah menunjukkan bahwa dua potong bahan percobaan yang sama (emas, misalnya) dapat dibuat untuk menempel satu sama lain tanpa menggunakan perekat tambahan jika dipaksa berdekatan.

Fenomena ini menjelaskan mengapa film tipis C.A. lem bekerja lebih baik daripada yang lebih tebal. Lem yang lebih tipis dapat diperas begitu dekat dengan bahan yang akan direkatkan sehingga gaya elektromagnetik mengambil alih. Film yang lebih tebal memungkinkan ruang yang cukup antara bahan yang direkatkan sehingga molekul dapat saling tolak, dan akibatnya lem tidak akan bertahan dengan baik.

Bahan Baku

Bahan kimia yang diperlukan untuk membentuk polimer sianoakrilat termasuk etil sianoasetat, formaldehida, nitrogen atau beberapa gas nonreaktif lainnya, penghambat radikal bebas, dan pemulung basa. Etil sianoasetat terdiri dari etil, radikal hidrokarbon (radikal adalah atom atau kelompok atom yang, karena mengandung elektron yang tidak berpasangan, lebih mungkin bereaksi dengan atom lain), sianida, dan asetat, ester yang dihasilkan dengan mencampur asam asetat dengan alkohol dan menghilangkan air. Formaldehida adalah gas tidak berwarna yang sering digunakan dalam pembuatan resin sintetis. Nitrogen adalah gas yang paling melimpah di atmosfer bumi, terdiri dari 78 persen volume dan terjadi juga di semua jaringan hidup. Karena tidak bereaksi dengan zat lain, biasanya digunakan untuk menyangga elemen yang sangat reaktif yang akan terlibat dalam reaksi yang tidak diinginkan dengan zat yang berdekatan. Inhibitor radikal bebas dan pemulung basa keduanya berfungsi untuk menghilangkan zat yang jika tidak dapat menyabotase produk.

Manufaktur
Proses

C.A.s diproduksi dalam ceret berpemanas yang dapat menampung beberapa galon hingga beberapa ribu galon; ukurannya tergantung pada skala operasi manufaktur tertentu.

Membuat polimer

• 1 Bahan awalnya adalah etil sianoasetat. Ditempatkan ke dalam ketel berlapis kaca dengan bilah pencampur yang berputar, bahan ini kemudian dicampur dengan formaldehida. Pencampuran kedua bahan kimia memicu kondensasi, a Monomer yang terpisah disalurkan ke kette kedua. Dalam berpindah dari satu kapal ke yang lain, monomer bergerak melalui serangkaian kumparan pendingin yang memungkinkan mereka menjadi cair. Isi dari wadah pengumpul kedua (yang menampung monomer cair) secara efektif adalah C.A. lem, meskipun mereka masih perlu dilindungi dari pengawetan. Berbagai bahan kimia yang disebut penghambat radikal bebas dan pemulung basa ditambahkan untuk mengendapkan kotoran yang jika tidak akan mengeraskan campuran. Setelah menerima aditif yang diperlukan, lem dikemas sesuai dengan itu. reaksi kimia yang menghasilkan air yang kemudian diuapkan saat ketel dipanaskan. Ketika air telah menguap, yang tersisa di dalam ketel adalah C.A. polimer.
• 2 Karena C.A. akan mulai menyembuhkan, atau mengeras, pada kontak dengan uap air apa pun, ruang ketel yang dibiarkan kosong oleh penguapan air diisi dengan gas nonreaktif seperti nitrogen.

Memisahkan monomer dari
polimer

• 3 Selanjutnya, ketel dipanaskan hingga suhu sekitar 305 derajat Fahrenheit (150 derajat Celcius). Pemanasan campuran menyebabkan retak termal polimer, menciptakan monomer reaktif (secara kimia, ester etil cyanoacrylate; dengan proses yang sedikit berbeda, ester metil cyanoacrylate dimungkinkan) yang akan, ketika lem yang sudah jadi diterapkan, bergabung kembali untuk membentuk ikatan.
• 4 Karena monomer lebih ringan dari polimer, mereka menguap ke atas dan disalurkan keluar dari ketel ke kolektor kedua. Prosesnya tak ubahnya penyulingan, meski tujuannya adalah merekatkan ketimbang minuman beralkohol. Dalam berpindah dari satu kapal ke yang lain, monomer bergerak melalui serangkaian kumparan pendingin yang memungkinkan mereka menjadi cair. Penyulingan kedua mungkin dilakukan untuk produk berkualitas tinggi, dan beberapa produsen bahkan mungkin menyuling monomer untuk ketiga kalinya.

Mencegah penyembuhan

• 5 Isi wadah pengumpul kedua (yang menampung monomer cair) secara efektif adalah C.A. lem, meskipun mereka masih perlu dilindungi dari pengawetan. Berbagai bahan kimia yang disebut penghambat radikal bebas dan pemulung basa ditambahkan untuk mengendapkan kotoran yang jika tidak akan mengeraskan campuran. Karena jumlah pengotor dan endapan kecil (dapat diukur tidak lebih besar dari bagian per juta), tidak perlu menghilangkannya dari C.A. campuran. Jika partikel endapan terlihat, bahkan di bawah beberapa ratus perbesaran, itu akan menjadi tanda kontaminasi parah, dan kumpulan itu akan dihancurkan.

Aditif dan kemasan

• 6 C.A. lem dapat, pada titik ini, menerima aditif apa pun yang diinginkan pabrikan. Aditif ini dapat mengontrol viskositas C.A. (sebenarnya, setidaknya tiga ketebalan yang berbeda dijual), atau mereka dapat memungkinkan lem untuk bekerja pada jenis bahan yang C.A.s sebelumnya tidak bisa. Viskositas yang lebih tebal diinginkan ketika ikatan harus dilakukan pada permukaan yang tidak terlalu rapat; viskositas yang lebih tebal memungkinkan lem mengisi ruang kosong sebelum mengeras. Tanpa aditif lain, CA mungkin perlu dibatasi pada permukaan yang tidak berpori. Dengan aditif di C.A. atau dengan beberapa persiapan permukaan, C.A. akan bekerja dengan sangat baik. C.A. teknologi cukup matang sehingga produsen dapat memenuhi permintaan dari pelanggan untuk C.A. yang akan mengikat hampir semua pasangan permukaan tertentu.
• 7 C.A. sekarang dapat ditambahkan ke tabung menggunakan teknik konvensional, meskipun bebas kelembaban. Setelah tabung diisi, bagian atas dipasang dan dikerutkan, dan bagian bawah tabung ditutup berkerut. Karena sebagian besar tabung logam akan bereaksi dengan C.A., tabung pengemasan biasanya terbuat dari bahan plastik seperti polietilen, meskipun tabung aluminium dimungkinkan. Setelah C.A. terkena kelembaban atau basa, baik di udara atau pada permukaan yang direkatkan, monomer akan dipolimerisasi ulang dan mengeras, membentuk ikatan yang sangat kuat antara dua zat. Reaksinya total; seluruh jumlah C.A. yang telah ditempatkan pada zat akan berpolimerisasi.

Kontrol Kualitas

Kontrol kualitas yang cermat harus dilakukan jika produk ingin bekerja sebagaimana mestinya. Karena polimerisasi monomer adalah reaksi universal (menyebar ke seluruh jumlah lem yang diletakkan di permukaan, sehingga pada saat reaksi berakhir tidak ada lem yang tidak terpolimerisasi), setiap cacat dalam setiap langkah proses pembuatan dapat mempengaruhi ribuan galon bahan.

Penekanan besar ditempatkan pada kualitas bahan kimia dan pasokan yang masuk ke pabrik. Idealnya, semua pemasok telah menyetujui prosedur kontrol kualitas untuk memastikan pengiriman produk berkualitas ke pabrik.

Meskipun proses pembuatannya otomatis, proses ini dipantau secara hati-hati di pabrik pada semua tahap operasi. Durasi pencampuran, jumlah campuran di setiap tahap, dan suhu semua perlu diwaspadai oleh operator yang siap menyesuaikan mesin jika diperlukan.

Produk jadi juga diuji sebelum pengiriman. Yang paling penting adalah ketahanan geser, ukuran gaya yang diperlukan untuk mematahkan daya ikat lem. Ukuran kekuatan geser biasanya mencapai beberapa ribu pon gaya per inci persegi.