فرصت‌های آینده برای چسب‌های مبتنی بر زیست – مزایایی فراتر از تجدیدپذیری

چسب‌های مبتنی بر زیست: مواد مبتنی بر زیست به دلیل ردپای بهبود یافته زیست محیطی و به دلیل عدم وابستگی به منابع نفتی ناشی از استفاده از آنها، توجه بیشتری را در همه زمینه‌ها به خود جلب می‌کنند. این موضوع در زمینه چسب لمینت نیز صادق است، جایی که مواد تجدید پذیر از پلیمرهای زیستی تا مونومرهای مشتق شده از منابع تجدیدپذیر به طور فزاینده ای مورد بررسی قرار می گیرند.

تولید چسب‌های لمینت  غیرحلالی دو جزئی صنایع دارویی و غذایی ومواد پلیمری

با این حال، پایداری آنها به ندرت یک استدلال کافی برای تجاری سازی آنها است، به خصوص اگر مواد جدید نتوانند به عنوان جایگزینی برای فناوری موجود اجرا شوند. بنابراین هدف از این محتوا اشاره به مزایایی است که مواد مبتنی بر زیستی می‌توانند برای چسب‌ها در مقایسه با همتایان مبتنی بر نفت خود فراتر از تجدیدپذیری آن‌ها داشته باشند. به طور خاص، عملکردهای جدید از طریق معماری های مولکولی جدید، مزایای روغن های گیاهی مانند آب گریزی، کاهش سمیت انسانی و محیطی و عملکرد پایه زیستی در مقایسه با چسب های مبتنی بر نفت پوشش داده شده است.

معرفی چسب‌های مبتنی بر زیست

با توجه به افزایش آگاهی زیست محیطی و نیاز روزافزون به کاهش وابستگی به منابع نفتی، توجه زیادی به امکان سنتز مواد پلیمری از منابع زیستی و تجدیدپذیر شده است. در مورد فناوری چسب لمینت، منجر به علاقه مجدد به چسب‌های مبتنی بر زیست سنتی، مانند نشاسته یا لاستیک تجدیدپذیر و همچنین به استفاده از فناوری‌های جدیدتر مانند استفاده از روغن‌های گیاهی اصلاح‌شده یا مشتقات لیگنین برای سنتز ترکیب شده است.

امروزه می توان زمینه وسیعی از فناوری های چسب و چسب لمینت را با استفاده از مواد تجدیدپذیر پوشش داد، که ممکن است عملکردی برابر یا بهتر از همتایان تجاری مبتنی بر نفت خود نشان دهند. با این حال، صرف این واقعیت که انرژی‌های تجدیدپذیر در یک محصول استفاده می‌شوند، اغلب دلیل کافی برای تجاری‌سازی آن نیست، به‌ویژه زمانی که هزینه‌های اضافی مرتبط با مواد یا اجرای آن‌ها باشد، یعنی زمانی که جایگزینی برای فناوری فعلی نیستند.

با وجود این، استفاده از مواد گیاهی می‌تواند خواصی را القا کند که قبلاً ممکن نبود، برای مثال به دلیل عناصر ساختاری جدید، ویژگی‌های مونومر بالا و وزن مولکولی بالای مواد اولیه، که به تشکیل شبکه‌های متقاطع متراکم و چسبندگی کمک می‌کند.

نمونه‌هایی از ساختارهای جالب مبتنی بر زیستی عبارتند از چسب لمینت گیاهی،روغن‌های گیاهی، که می‌توانند آبگریزی چسب لمینت و در نتیجه مقاومت در برابر آب را افزایش دهند،همچنین پلیمرهای زیستی مانند پروتئین‌ها، پلی ساکاریدها و لیگنین و مونومرهای زیستی مانند ایزوسورباید و اسید ایتاکونیک که می‌توانند باعث بهبود کیفیت شوند.

مروری بر انواع چسب لمینت

واژه چسب طیف وسیعی از مواد را در بر می گیرد، و در حالی که عملکرد آن همیشه چسباندن مواد جداگانه است، این امر از طریق مکانیسم های مختلف و با مشخصات بسیار متفاوت به دست می آید. اتصال چسب معمولاً حاوی یک ماده پلیمری است که از طریق پیوندهای شیمیایی و پیوندهای فیزیکی به بستر متصل می شود. روشی که این پلیمر در آن به کار می رود به همان اندازه ترکیب شیمیایی آن مهم است، زیرا شرایطی را که باید در آن کاربرد انجام شود و در نتیجه کاربردهای نهایی احتمالی را تعیین می کند. همچنین بر عواملی مانند پخش شدن چسب بر روی بستر و ناحیه تماس تأثیر می‌گذارد که به نوبه خود تأثیر زیادی بر نیروهای چسبی که می‌تواند ایجاد شود دارد.

برخی از چسب های لمینت، در محلول استفاده می شوند. حلال متعاقبا تبخیر می شود تا اتصال نهایی را ایجاد کند. به دلیل نگرانی های زیست محیطی، پراکندگی، که در آن پلیمر در آب معلق است، تبدیل به یک جایگزین محبوب شده است.چسب ها  می توانند بر پایه پلی وینیل استات، پلی اورتان، آکریلات و لاستیک طبیعی و مصنوعی باشند.

روش دیگر کاربرد برای چسب،چسب لمینت گرماذوب یا هاتملت می باشد. مزیت اصلی چسب های گرماذوب (هاتملت)زمان کوتاهی است که در آن اتصال حاصل می شود و بنابراین معمولاً برای فرآیندهایی که نیاز به توان عملیاتی بالایی دارند انتخاب می شوند. پلیمر ذوب شده و در حالی که داغ است اعمال می شود و اتصال به سادگی با خنک شدن چسب سخت می شود. چسب هاتملت عموماً بر پایه پلیمرهای ترموپلاستیک مانند پلی آمیدها، پلی استرهای اشباع شده و کوپلیمرهای اتیلن-وینیل استات هستند.

در نهایت سایر چسب های لمینت وجود دارند که قبل از تشکیل کامل پلیمر اعمال می شوند. اتصال از طریق واکنش شیمیایی اجزاء سخت می شود و بنابراین این چسب های لمینت را چسب های واکنشی می نامند. آنها بیشتر به چسب های واکنش پذیر 1 جزئی، که در آن همه اجزای واکنش دهنده در یک جزء وجود دارند، و چسب های واکنش پذیر 2 جزئی، که در آن مواد واکنش دهنده فقط اندکی قبل از کاربرد مخلوط می شوند، مشخص می شوند. اینها با پیش پلیمر دی ایزوسیانات با وزن مولکولی کم تا متوسط ​​واکنش داده و پیوند متقاطع ایجاد می نمایند تا پیوند اورتان و چسب پخت نهایی را تشکیل دهند. این سیستم چسب 2 جزئی نامیده می شود.

در برخی موارد، چسب پیش پلیمر ایجاد شده و در ایزوسیانات خاتمه می یابد. این چسب تک جزئی اجازه دارد با رطوبت محیط خشک شود تا پیوندی متفاوت به نام اوره ایجاد کند. گاهی اوقات به این چسب مرطوب کننده می گویند.

در چسب لمینت تک جزئی، واکنش اتصال عرضی که اتصال چسب لمینت را تشکیل می‌دهد، عموماً توسط یک ضربه خارجی، مانند آب برای هیبریدها، چسب‌های سیلان و سیانواکریلات‌ها، عدم وجود هوا برای چسب‌های بی‌هوازی یا دمای بالا برای رزین‌های متراکم مانند فنل فرمالدئید، ایجاد می‌شود.رزین های متراکم اغلب در صنعت ساخت و ساز چوب برای چسباندن چوب و مواد کامپوزیت چوب استفاده می شود. مثال دیگر آکریلات‌ها هستند که از طریق نور ماوراء بنفش (UV) پخته می‌شوند، که یک ترکیب آغازگر برعکس را فعال می‌کند که واکنش پلیمریزاسیون رادیکال را آغاز می‌کند.

چسب لمینت واکنش پذیر 2 جزئی  یا چسب لمینت غیرحلالی و چسب لمینت حلالی می توانند بر پایه اپوکسیدها، پلی یورتان ها یا متاکریلات ها باشند. در حالی که اپوکسیدها و پلی‌اورتان‌ها تحت واکنش‌های افزودن قرار می‌گیرند، متاکریلات‌ها مانند آکریلات‌ها تحت پلیمریزاسیون رادیکال قرار می‌گیرند، در این مورد با مخلوط شدن با یک ترکیب آغازگر شروع می‌شود. کلاس‌های مختلف چسب لمینت همیشه کاملاً متمایز نیستند، زیرا می‌توانند هیبریدی‌هایی مانند چسب‌های گرماذوب یا چسب هاتملت وجود داشته باشند. اینها حاوی مخلوطی از پلیمرها هستند که یکی از آنها به سرعت خنک می شود در حالی که دیگری تحت واکنش شیمیایی بیشتری قرار می گیرد و کاربرد سریع چسب های گرماذوب یا چسب لمینت هاتملت را با چسبندگی و دوام برتر چسب های واکنشی ترکیب می کند.

آخرین دسته از چسب‌ لمینت تا حدودی مجزا، چسب‌های حساس به فشار هستند که از هم متمایز می‌شوند زیرا سفت نمی‌شوند، اما چسبندگی خود را در طول عمر مفید حفظ می‌کنند و به شدت به برهمکنش‌های غیرکووالانسی با بستر متکی هستند. چسب‌های حساس به فشار اغلب بر پایه آکریلات‌ها، لاستیک‌ها و پلیمرهای خشک‌کننده UV هستند و برای مثال در نوارها و برچسب‌های چسب استفاده می‌شوند.