Kleefmiddel
Kleefmiddels word in die spreektaal soms gom of lym genoem en die hooffunksie daarvan is om afsonderlike oppervlakke aanmekaar te heg sodat dit 'n eenheid vorm. Die gom dring gewoonlik die meeste holtes en spasies binne en dien as vuller wanneer dit hard word. In die bekendste vorm is dit 'n taai, klewerige pasta wat tydens bewerking vloeibaar, opgelos of gesmelt is, waarna dit stol en hard word. In die nywerheid is gom onontbeerlik vir die duisende toepassings waardeur verskillende materiale aanmekaargeheg word sonder om van meganiese klampmetodes of hoë temperature (sweis) gebruik te maak.
Inleiding
Die algemene opvatting dat 'n kleefmiddel (gom) taai of klewerig moet wees om doeltreffend gebruik te kan word, word sterk weerspreek deur die wetenskaplik aanvaarbare adsorbsieteorie. Daarvolgens word die kleefvermoë (adhesie) van enige stof bepaal deur die kragte tussen die molekules in die stof (intermolekulêre kragte), waardeur daar ʼn inherente aantrekkingskrag aan die oppervlak van die stof verleen word.
As die molekules by die oppervlakke van 2 afsonderlike stowwe dus naby genoeg aan mekaar kan kom, behoort dit te kan vasheg sonder die hulp van 'n kleefmiddel. Water kleef byvoorbeeld maklik aan 'n voorwerp vas omdat dit in baie noue aanraking daarmee kom, en as dit afloop, is dit bloot omdat water geen groot krag kan uitoefen nie. Kleefstowwe kom taai en klewerig voor omdat dit 'n groot inherente krag uitoefen. Die klewerigheid word dus deur die krag bepaal, en nie andersom nie.
Die rede waarom enige ander stof as kleefmiddel nie dadelik kleef nie, is omdat die molekulêre samestellings dikwels heelwat van ander verskil en 'n noue kontak nie bewerkstellig kan word nie. By gelyksoortige stowwe word adhesie weer belemmer deur ongelyke oppervlakke. In albei gevalle is die massa van die stof ook gewoonlik groter as die krag wat dit kan uitoefen. Kleefmiddels word dus gebruik vanweë hul adhesievermoë deur aan die verskillende vlakke te kleef en dit op die manier heg, mits dit oor genoeg kohesie beskik.
Kohesie word gebruik om die interne intermolekulêre krag van 'n stof te omskryf. Om doeltreffend te wees, moet 'n kleefmiddel 'n baie dun laag tussen vlakke vorm of oor 'n groot kohesie beskik. Gewoonlik is kleefmiddels in 'n vloeibare vorm sodat dit egalig oor 'n oppervlak versprei kan word en die nouste moontlike kontak daarmee kan maak. Kleefmiddels kan onderskei word as natuurlike of sintetiese gom. By natuurlike gom word 'n onderskeid gemaak tussen gom wat plantaardig of anorganies is, en lym wat van dierlike oorsprong is.
Sintetiese gom bestaan uit termoplastiese en termoverhardende hegmiddels. Die vorm waarin die meeste gomsoorte voorkom, is: opgelos in water of ʼn ander oplosmiddel soos asetoon of ester; as 'n emulsie of 'n pasta; in gevormde velle en linte en in ʼn vaste vorm, waarna dit gesmelt en aangewend word. Feitlik alle gom, sowel sinteties as natuurlik, beskik oor 'n polimeerstruktuur. Die struktuur bestaan uit twee of meer eenvoudige molekules wat verenig om groter molekules met dieselfde atoomstruktuur te vorm, maar met 'n baie groter molekulêre gewig. Stowwe met 'n polimeerstruktuur is sterk, elasties en het 'n hoë bindkrag.
Aanwending
Wanneer 'n kleefmiddel op twee vlakke aangewend en die vlakke teen mekaar gebring is, moet die gom hard word (afbind). Dit gebeur deur: verdamping van die oplosmiddel; stolling van die pasta (koud); gesmelte gom wat stol (warm); 'n chemiese reaksie as gevolg van temperatuurverhoging en 'n chemiese reaksie deur die toevoeging van 'n katalisator.
Afgesien van die manier waarop gom afbind, watter soort gom dit is en in watter vorm dit voorkom, word die keuse van gom vir bepaalde doeleindes verder deur verskeie ander faktore beïnvloed. In ʼn fabriek waar massaproduksie plaasvind, sal tyd byvoorbeeld altyd belangrik wees. Gom wat lank neem om al te bind, sal dus nie ekonomies wees nie, maar dit is so dat gom wat te vinnig werk, nie altyd baie sterk is nie en ook die materiaal waarop dit aangewend word, kan vervorm.
As die gom egter snelwerkend is sonder om nadelig te wees, is dit gewoonlik duurder. By sommige soorte gom moet heelwat druk uitgeoefen word om goeie vashegting te verseker, wat die gom ongeskik maak vir dun of fyn konstruksies. Die konstruksie word gewoonlik vasgeklamp en die klampe neem te veel ruimte in beslag. Die metode waarop die gom aangewend word, is ook belangrik, veral in produksie. Gom wat in ʼn vloeistofvorm is, wend gewoonlik die maklikste aan, maar omdat dit in groot hoeveelhede gebruik word, is dit moeilik hanteerbaar en is dit gedurig onderhewig aan verdamping. Waar afbinding verkry word deur 'n chemiese reaksie as gevolg van temperatuurverhoging, kan dit gebeur dat die materiaal die temperatuur nie kan weerstaan nie en dus beskadig word. Die kragte wat op die vashegting inwerk, asook die massa van die materiaal, het ʼn invloed op die keuse van 'n kleefmiddel.
As die materiaal onderworpe is aan gedurige beweging en vibrasie, word sterkte en hardheid nie noodwendig vereis nie, maar wei elastisiteit met die nodige fermheid. Groterige massas vereis wel sterk gom, maar dit moet opgeweeg word teen die koste. Gom wat hard word deur verdamping, sal miskien nie so sterk wees soos gom wat deur die werking van 'n katalisator afbind nie, maar dit kan welgoedkoper wees. Faktore wat aandag geniet by die gebruik van gom, moet as tegniese oorwegings eerder as struikelblokke gesien word aangesien daar 'n aantal deurslaggewende voordele aan binding deur middel van kleefmiddels verbonde is. Gom is byvoorbeeld baie gerieflik en eenvoudig om te gebruik omdat min gereedskap daarvoor vereis word. Verder word vashegting vinnig en ekonomies verkry. Die kragte wat op 'n gomverbinding inwerk, word ook baie ewerediger versprei, want die gom word gewoonlik egalig oor 'n oppervlak aangewend.
Aangesien daar dikwels met klinknaels, skroefies en klampe weggedoen word, word die voorkoms van 'n produk ook verbeter. Met moderne gom kan metale selfs aan mekaar vasgeheg word, en waar vogtigheid en hoe temperature andersins op die verbinding sou inwerk, word die metaal deur die gom teen oksidasie beskerm. Strukture wat voorheen nie moontlik was nie, kan nou opgebou word en dit het 'n hele nuwe wêreld oopgestel wat ekonomiese ontwerp en konstruksie betref.
Soorte
Natuurlike gom is van plantaardige, anorganiese en dierlike oorsprong. Die gom is hoofsaaklik wateroplosbaar en afbinding geskied deur die verdamping van die water.
Plantgom
Dit sluit in styselgom en setmeelgom en word verkry deur mielieblom, aartappelmeel, rys en broodwortelmeel wat saam met natronloog (alkaliese oplossing van bytsoda) opgekook word. Aangesien stysel 'n polimeer van glukose is, het die gom 'n polimeerstruktuur. Natuurlike gom is ook afkomstig van bome en plante wat die gom afskei wanneer die bas beskadig word. Arabiese gom word byvoorbeeld verkry deur akasiabome te verwond en die gom uit die bas te tap. Sekere plantprodukte lewer gomharse wat die eienskappe van sowel gom as hars besit. Plantgom word hoofsaaklik vir die plak van papier, verpakkingsmateriaal en muurpapier gebruik.
Anorganiese gom
Waterglasgom, met natriumsilikaat as hoofbestanddeel, is 'n anorganiese gomsoort. Voordat dit opgelos word om gom te vorm, kom dit voor in die vorm van kristalle en poeiers. Die gom is nie baie bestand teen vog nie. Sement, wat in die boubedryf gebruik word, kan streng gesproke ook as 'n anorganiese gomsoort beskou word.
Dierlike gom (lym)
Dierlym word met kokende water onder hoe druk vervaardig uit dierlike steunweefsels soos grate, bene, kraakbeen, senings en velle. Daaruit kom glutienstof, 'n natuurlike kleefstof waarmee die vesels in die steunweefsels aanmekaar gehou word. Glutienlym word ingedeel in been-, vis- en vellym. Die verskillende soorte lym word dikwels vermeng en 'n bewaarmiddel bygevoeg om lym van hoë gehalte te lewer. Lym word ook aangetref in die vorm van droë korrels, die sogenaamde lympêrels of houtlympêrels, wat in water met 'n temperatuur van 60 °C 'n fyn verdeelde dispersie (dispersielym) vorm.
Afbinding geskied wanneer die water verdamp en die dispersiedeeltjies aaneensluit om 'n harde laag te vorm. 'n Ander soort dierlym is albumienlym, wat uit bloed of eiers vervaardig word. Die kleefeienskappe hiervan word verhoog deur 'n alkali by te voeg. Dit word veral in die laaghoutnywerheid gebruik. Die gerieflikste dierlym om te gebruik, is kaseïenlym, afkomstig uit gestolde melk. Dit staan bekend as koue lym en is vog- sowel as skimmelbestand.
Die lym bestaan uit kaseïen, 'n proteïen waarvan die klewerigheid verhoog word deur die byvoeging van kalk, soda, boraks of polifosfate. Koue lym word oor die algemeen op groot skaal in die houtnywerheid gebruik. Sintetiese gomsoorte sluit onder meer in termoplastiese en termoverhardende gom.
Termoplastiese gom
Die eenvoudigste sintetiese gom bestaan uit plastiekoplossings en dispersies. By verdamping van die oplosmiddel (asetoon, ester, ketoon, aromatiese verbindings en koolstofhalogeenverbindings) word 'n plastieklaag tussen 2 oppervlakke gevorm. Die gom werk maklik maar is nie altyd baie sterk nie. Waar plastiekoppervlakke as sodanig geheg word, kan dit met behulp van 'n oplosmiddel vasgegom word, mits die plastiek oplosbaar is. Aangesien die meeste plastiekstowwe se oplosvermoë laag is, word 'n spesiale gom daarop aangewend.
Die gom bevat gelyksoortige plastiek met molekuulkettings wat so aangepas is dat dit oplosbaar is. Voorbeelde daarvan is vinielchloried en vinielasetaat. Ander sintetiese gomsoorte, soos sellulosenitraat, sellIulose-asetaat, poli-akrilate en alkiedhars (gliptaalhars), is baie veelsydig en word gebruik om papier, hout, metaal, porselein, ensovoorts mee te heg. Sintetiese gomlastiek, waaronder neopreen en gechloreerde natuurlike rubber, word ook as kleefmiddel gebruik. Dit is bekend as kontakgom en by gebruik daarvan moet albei oppervlakke bedek word.
Daarna word die bedekte dele toegelaat om feitlik droog te word voor dit teenmekaar gedruk word. Die vashegting tussen die twee lae vind plaas deur 'n proses van diffusie waardeur die molekules toegelaat word om in die teenoorgestelde lae in te dring. Die nadeel hieraan verbonde, is dat die oppervlakke dig teenmekaar moet sluit en die verbinding verbreek word as een van die twee dele enigsins sou beweeg voordat afbinding plaasgevind het.
Termoverhardende gom
Dit bestaan uit sintetiese harse wat gedurende afbinding 'n nie-omkeerbare fisiese en chemiese verandering ondergaan, waarna dit ondeurdringbaar sowel as onoplosbaar is. Termoverhardende gom is baie meer bestand teen temperatuurveranderinge as termoplastiese gom.
Die belangrikste is filmgom. Afbinding geskied deur verdamping van 'n oplosmiddel en vind soms baie vinnig plaas. Voorbeelde hiervan is nylonepoksidegom, rubberepoksidegom, epoksiharsfenolgom en vinielfenolgom, wat gebruik word in die vliegtuig- nywerheid om aluminium asook glas te heg. Gelamelleerde glas (veiligheidsglas) word vervaardig deur glasplate met vinielfenolgom aanmekaar te plak. Sommige gomsoorte, byvoorbeeld epoksiharsfenolgom, is geneig om baie te krimp, wat dit ongeskik maak vir die vashegting van ligte strukture.
In die houtnywerheid word fenolformaldehiedgom en ureumformaldehiedgom op groot skaal gebruik omdat dit goedkoop is en maklik afbind, selfs in 'n vogtige omgewing. Die tweede termoverhardende gom bestaan uit die sogenaamde komponentegom. Komponentegom bind af deur temperatuurverhoging of die byvoeging van reaktiewe chemikalieë. Die bekendste daarvan is tweekomponentepoksigom wat voor gebruik vermeng word. Die epokside word deur 'n diamine of dikarboksielsuur gekoppel.
ʼn Verbetering daarop is 'n eenkomponentgom wat 'n reaktiewe chemikalie bevat en by 'n relatief lae temperatuur, gewoonlik net hoër as kamertemperatuur, afbind. Dit is ʼn voortreflike gom waarmee kunsstowwe teen mekaar of op metaal geplak kan word. Die beste, maar ook die duurste eenkomponentgom is sianoakrilaatgom, waarmee presisie-onderdele in meetinstrumente en geïntegreerde skakelings vasgeheg word.
Verwysings
- Wêreldspektrum, 1982, ISBN 0908409559 band