Differential Scanning Calorimetry & Thermo-Gravimetric Analysis

Differential Scanning Calorimetry (DSC) secara luas digunakan untuk mengkarakterisasi sifat thermophysical polimer. DSC dapat mengukur sifat termoplastik penting termasuk:

• Melting suhu
• Kalor peleburan
• Persen kristalinitas
• Tg atau kelembekan
• Kristalisasi
• Kehadiran recyclates/ regrinds
• plastisizer
• Polimer campuran (munculnya, komposisi dan kompatibilitas)

Kalorimetri pemindaian atau DSC Diferensial adalah teknik thermoanalytical di mana perbedaan dalam jumlah panas yang dibutuhkan untuk meningkatkan suhu dari sampel dan acuan yang diukur sebagai fungsi temperatur. Baik sampel dan acuan yang sangat dipertahankan pada suhu yang sama pada hampir seluruh percobaan.
Secara umum, program suhu untuk analisis DSC dirancang seperti bahwa peningkatan suhu pemegang sampel linear sebagai fungsi waktu. Sampel referensi harus memiliki kapasitas panas yang jelas atas kisaran temperatur akan dipindai.
Prinsip dasar yang mendasari teknik ini adalah, bila sampel mengalami transformasi fisik seperti transisi fase, lebih (atau kurang) panas harus mengalir ke referensi untuk mempertahankan keduanya pada temperatur yang sama.
Lebih atau kurang panas yang harus mengalir ke sampel tergantung pada apakah proses ini eksotermik atau endotermik. Misalnya, sebagai sampel padat meleleh cairan itu akan memerlukan lebih banyak panas mengalir ke sampel untuk meningkatkan suhu pada tingkat yang sama sebagai acuan.
Hal ini disebabkan penyerapan panas oleh sampel karena mengalami transisi fase endotermik dari padat menjadi cair. Demikian juga, sampel ini mengalami proses eksotermik (seperti kristalisasi), panas yang lebih sedikit diperlukan untuk menaikkan suhu sampel. Dengan mengamati perbedaan aliran panas antara sampel dan referensi, diferensial scanning kalorimeter mampu mengukur jumlah panas yang diserap atau dilepaskan selama transisi tersebut.
DSC juga dapat digunakan untuk mengamati perubahan fasa lebih halus, seperti transisi kaca. DSC banyak digunakan dalam pengaturan industri sebagai instrumen pengendalian kualitas karena penerapannya dalam mengevaluasi kemurnian sampel dan untuk mempelajari pengobatan polimer. Hasil percobaan DSC adalah pemanasan atau pendinginan kurva.
Kurva ini dapat digunakan untuk menghitung entalpi transisi. Hal ini dilakukan dengan mengintegrasikan puncak yang berhubungan dengan transisi yang diberikan. Hal ini dapat ditunjukkan bahwa entalpi transisi yang dapat dinyatakan dengan menggunakan persamaan berikut:

ΔH = KA

dimana ΔH adalah entalpi transisi, K adalah konstanta kalorimetrik, dan A adalah luas area di bawah kurva. Konstanta calometric akan bervariasi dari instrumen ke instrument lain, dan dapat ditentukan dengan menganalisis sampel yang baik ditandai dengan entalpi yang kemudian dikenal transisi.

Sebuah kurva skematik DSC menunjukkan penampilan beberapa fitur-fitur umum.
Diferensial kalorimetri scanning dapat digunakan untuk mengukur beberapa sifat karakteristik sampel. Dengan menggunakan teknik ini memungkinkan untuk mengamati peristiwa fusi dan kristalisasi serta suhu transisi gelas (Tg). DSC juga dapat digunakan untuk mempelajari oksidasi, serta reaksi kimia lainnya.

Transisi gelas mungkin terjadi karena suhu padatan amorf meningkat. Transisi ini muncul sebagai langkah dalam dasar rekaman dari sinyal DSC. Hal ini disebabkan sampel mengalami perubahan dalam kapasitas panas; tidak ada perubahan fase formal yang terjadi. Dengan meningkatnya suhu, padatan amorf akan menjadi kurang kental.

Di beberapa titik molekul dapat memperoleh cukup kebebasan gerak untuk secara spontan mengatur diri mereka sendiri menjadi bentuk kristal. Hal ini dikenal sebagai suhu kristalisasi (Tc). Transisi ini dari amorf padat ke padat kristal adalah proses eksotermik, dan hasil dalam puncaknya pada sinyal DSC.

Akibat suhu meningkat sampel akhirnya mencapai suhu leleh (Tm). Hasil proses peleburan di puncak endotermik dalam kurva DSC. Kemampuan untuk menentukan suhu transisi dan entalpi DSC membuat perangkat yang tidak ternilai dalam memproduksi diagram fase untuk sistem berbagai reaksi kimia.

Menggunakan diferensial scanning kalorimetri untuk mempelajari stabilitas oksidatif sampel umumnya membutuhkan ruang sampel kedap udara. Biasanya, tes tersebut dilakukan isotermal (pada suhu konstan) dengan mengubah suasana sampel. Pertama, sampel dibawa ke suhu yang diinginkan tes di bawah atmosfer inert, biasanya nitrogen.

Kemudian, oksigen yang ditambahkan ke sistem. Setiap oksidasi yang terjadi diamati sebagai penyimpangan dalam baseline. analisis tersebut dapat digunakan untuk menentukan stabilitas dan kondisi penyimpanan optimum untuk senyawa.

DSC banyak digunakan dalam industri farmasi dan polimer. Untuk kimia polimer, DSC adalah alat yang berguna untuk mempelajari proses penyembuhan, yang memungkinkan fine tuning sifat polimer. Silang-penghubung molekul polimer yang terjadi dalam proses curing adalah eksotermik, menghasilkan puncak positif dalam kurva DSC yang biasanya muncul segera setelah transisi kaca.

Dalam industri farmasi perlu memiliki senyawa imaging-obat dengan baik dalam rangka untuk menentukan parameter proses. Misalnya, untuk memberikan obat dalam bentuk amorf, maka diinginkan untuk memproses obat pada suhu di bawah kondisi di mana kristalisasi dapat terjadi.

Dalam penelitian makanan ilmu pengetahuan, DSC digunakan dalam hubungannya dengan teknik analisis termal lainnya untuk menentukan dinamika air. Perubahan distribusi air mungkin berkorelasi dengan perubahan tekstur. Serupa dengan pelajaran ilmu bahan, efek penyembuhan pada produk kembang gula/permen juga dapat dianalisis.

Kurva DSC juga dapat digunakan untuk mengevaluasi obat dan kemurnian polimer. Hal ini dimungkinkan karena suhu di mana campuran senyawa mencair tergantung pada jumlah relatifnya.

Efek ini disebabkan oleh fenomena yang dikenal sebagai depresi titik beku, yang terjadi bila bahan terlarut asing ditambahkan ke larutan. Akibatnya, senyawa yang kurang murni akan menunjukkan puncak lebur yang diperluas yang dimulai pada suhu yang lebih rendah dari senyawa murni.

Analisis Thermo-Gravimetrik atau TGA

Analisis Termogravimetri (TGA) adalah salah satu teknik analisis termal yang digunakan untuk menggambarkan berbagai bahan.TGA menyediakan informasi karakterisasi bebas dan tambahan untuk teknik termal yang paling sering digunakan, DSC.

TGA mengukur jumlah dan laju (kecepatan) perubahan massa sebuah sampel sebagai fungsi temperatur atau waktu dalam suasana yang dikendalikan. Pengukuran yang digunakan terutama untuk menentukan panas dan/atau kestabilan bahan oksidatif serta sifat komposisi mereka.

Teknik ini dapat menganalisis bahan yang menunjukkan massa baik kekurangan atau kelebihan karena dekomposisi, oksidasi atau hilangnya bahan mudah menguap (seperti kelembaban). Hal ini terutama berguna untuk mempelajari bahan polimer, termasuk termoplastik, termoset, elastomer, komposit, film, serat, pelapis dan cat.

Pengukuran TGA memberikan informasi berharga yang dapat digunakan untuk memilih bahan untuk aplikasi fungsi akhir tertentu, memprediksi kinerja produk dan meningkatkan kualitas produk. Teknik ini sangat berguna untuk tipe pengukuran berikut:

• analisis komposisi bahan multi-komponen atau campuran
• Kestabilan Thermal
• Kestabilan oksidatif
• Estimasi daya tahan produk
• Kinetika Dekomposisi
• Pengaruh atmosfer reaktif pada bahan
• Isi materi Filler
• Moisture dan konten volatiles

Thermogravimetric analysis atau thermal gravimetric analysis (TGA)

Termogravimetri gravimetri analisis atau termal (TGA) adalah jenis pengujian yang dilakukan pada sampel untuk menentukan perubahan berat-susut(weight-loss) dalam kaitannya dengan perubahan suhu. Analisa tersebut bergantung pada tingkat presisi yang tinggi dalam tiga pengukuran: berat, suhu, dan perubahan suhu. Seperti jumlah kehilangan berat-susut(weight-loss) terlihat pada kurva, kurva berat-susut(weight-loss) mungkin memerlukan transformasi sebelum hasilnya dapat ditafsirkan. Kurva derivatif kehilangan berat-susut(weight-loss) dapat digunakan untuk memberitahu titik di mana berat-susut(weight-loss) paling jelas. Mungkin diperlukan Interpretasi terbatas tanpa modifikasi lebih lanjut dan dekonvolusi dari puncak overlapping.

TGA umumnya digunakan dalam penelitian dan pengujian untuk menentukan karakteristik bahan seperti polimer, untuk menentukan suhu degradasi, bahan menyerap kadar air, tingkat komponen anorganik dan bahan organik, dekomposisi poin bahan peledak, dan residu pelarut. Hal ini juga sering digunakan untuk memperkirakan kinetika korosi dalam oksidasi suhu tinggi.
Langkah kedua aliran panas TGA-DTA/DSC simultan dan perubahan berat-susut(weight-loss) (TGA) dalam bahan sebagai fungsi temperatur atau waktu dalam suasana yang terkendali. pengukuran simultan dari dua sifat material tidak hanya meningkatkan produktivitas, tetapi juga menyederhanakan interpretasi hasil. Informasi pelengkap yang diperoleh memungkinkan pembedaan antara peristiwa endotermik dan eksotermik yang tidak memiliki berat susut yang terkait (misalnya, peleburan dan kristalisasi) dan sesuatu yang melibatkan berat susut (misalnya, degradasi).

Analisa biasanya terdiri dari keseimbangan presisi tinggi dengan wadah (biasanya platinum) penuh dengan sampel. Wadah ditempatkan dalam oven dipanaskan dengan listrik kecil dengan termokopel untuk mengukur suhu secara akurat. Suasana dapat dibersihkan dengan gas inert untuk mencegah oksidasi atau reaksi yang tidak diinginkan lainnya. Sebuah komputer digunakan untuk mengontrol instrumen.

Analisis dilakukan dengan menaikkan suhu secara bertahap dan merencanakan berat (persentase) terhadap suhu. Suhu dalam banyak cara uji secara rutin mencapai 1000°C atau lebih, tapi oven sangat terisolasi hingga operator tidak akan dapat mengetahui setiap perubahan suhu. Setelah data diperoleh, kurva operasi dismooting dan lainnya dapat dilakukan seperti untuk menemukan titik-titik belok yang tepat.

Sebuah metode yang dikenal sebagai hi-resolusi TGA/TGA dengan resolusi tinggi sering digunakan untuk memperoleh akurasi yang lebih besar di daerah di mana puncak kurva derivatif. Dalam metode ini, kenaikan suhu diperlambat sebagai meningkatkan berat-susut(weight-loss). Hal ini dilakukan agar suhu yang tepat di mana puncaknya terjadi dapat diidentifikasi lebih akurat. Beberapa perangkat TGA modern dapat diarahkan secara burnoff ke spektrofotometer inframerah untuk menganalisis komposisi.

KIMIA LEM DAN PEREKAT

LEM/PEREKAT

Sebuah perekat, atau lem, adalah campuran cairan dalam keadaan semi-cair atau yang melekat atau ikatan item bersama. Perekat dapat berasal dari sumber alam atau sintetis. Jenis bahan yang dapat berikatan yang luas namun mereka sangat berguna untuk ikatan bahan yang tipis. Perekat mengeras dengan pelarut pada suhu kamar atau dengan mengeksposkannya ke suhu yang ditingkatkan.

Latar belakang

Diperkirakan bahwa sekitar 40 lb (18,2 kg) per tahun dari lem yang digunakan untuk setiap orang di Amerika, dan mudah untuk melihat bagaimana dan mengapa ketika seseorang melihat pada tingkat menggunakan. Furniture, plumbing, sepatu, buku, bangunan, dan mobil semua lem digunakan dalam beberapa bagian konstruksinya.

Kedua kelas dibedakan oleh kenyataan bahwa lem berasal dari senyawa organik dan Perekat yang berbasis kimia. Bahan tersebut yang menyertai lem disebut epoxies, caulks, atau sealants juga senyawa kimia yang memiliki aditif khusus untuk membentuk sifat yang cocok untuk pekerjaan tertentu atau aplikasi.

Lem terbentuk ketika suku kuno menemukan bahwa tulang-tulang, kulit, kulit, otot , dan jaringan penghubung lainnya dari hewan dapat diproses untuk menghapus kolagen , protein dalam jaringan. kolagen itu lengket dan berguna untuk merekatkan sesuatu bersama-sama. Susu padat, yang dikenal sebagai kasein , dan albumin darah juga dapat digunakan sebagai dasar untuk lem. Serum albumen Kering dari darah sapi yang menggumpal (gumpalan bersama-sama) saat sedang dipanaskan dan menjadi tidak larut dalam air.

lem ikan juga dibuat dari kepala, tulang, dan kulit ikan, tapi lem ini cenderung terlalu tipis dan kurang lengket. Dengan bereksperimen, orang purba menemukan bahwa bladder udara beragam jenis ikan yang dihasilkan lem putih yang jauh lebih memuaskan dan hambar. Kemudian disebut isinglass atau ichthocol.

Ada tiga kelas zat perekat dan yang tidak mengandung bahan kimia, senyawa, atau aditif berteknologi tinggi; lem tulang ini, lem-hide atau lem kulit, dan lem ikan. Secara teknis, zat lengket lain yakni Adhesives, gum, atau semen, walaupun konsumen cenderung menggunakan istilah tersebut secara bergantian.

Tanaman juga telah digunakan untuk memproduksi perekat kolektif yang disebut perekat nabati. Bahan-bahan ini Dispersible atau larut dalam air dan biasanya dibuat dari pati yang membentuk banyak butiran dan sayuran. Gum alam termasuk gel, dari koloid dalam tumbuhan laut, algin yang berasal dari rumput laut , dan gum arabic, sebuah ekstrak dari pohon akasia (juga dikenal sebagai pohon karet). Substansi yang disebut lem laut digunakan untuk mendempol jahitan, tapi terdiri dari tar atau pitch dan tidak benar-benar glue.

Sejarah

Perekat tertua, sekitar tanggal 200.000 SM, adalah tombak dari batu serpih terpaku pada sebuah kayu dengan tar-birch-kulit kayu, yang ditemukan di Italia pusat. Penggunaan perekat senyawa untuk tangkai tombak batu ke dalam kayu kembali terpakai untuk putaran tanggal 70.000 SM. Bukti untuk ini telah ditemukan di Gua Sibudu , Afrika Selatan dan perekat senyawa yang digunakan dibuat dari tanaman karet dan oker merah.

Berdasarkan Keramik tahun 6000 menunjukkan bukti perekat perekat hewan yang dibuat oleh rendering produk hewan seperti gigi kuda. Selama masa Babilonia, lem tar digunakan untuk menempelkan patung. Mesir banyak menggunakan perekat hewan untuk memenuhi kebutuhan perabotan, gading , dan papirus . Mongol juga menggunakan lem untuk membuat busur pendek, dan Amerika asli Amerika Serikat bagian timur menggunakan campuran cemara-gusi dan lemak sebagai perekat untuk lapisan fashion tahan air dalam birchbark kano mereka.

Pada abad pertengahan Eropa, putih telur digunakan sebagai perekat untuk menghias perkamen dengan daun emas . Pada 1750-an, Inggris diperkenalkan lem ikan. Dunia modern berevolusi, beberapa bahan lainnya dipatenkan, seperti tulang, tepung, ikan, dan kasein , diperkenalkan sebagai bahan alternatif untuk pembuatan lem. Perekat modern telah dapat meningkatkan fleksibilitas, ketegaran /toughness, curing rate, dan ketahanan kimia.

Pada 1800-an di Swiss, kasein pertama kali digunakan sebagai lem kayu . Hari ini, terlihat digunakan untuk lem kantong belanja .

Jenis

Perekat biasanya diselenggarakan oleh metode adhesi. Hasil ini kemudian disusun dalam Adhesives reaktif dan non-reaktif, yang mengacu pada apakah perekat kimia dapat bereaksi mengeras. Atau apakah dapat dibuat dengan bahan baku dari alam, konduktivitas listrik , atau asal sintetik atau dengan fase fisik

Non-reaktif

Tekanan Adhesives sensitif

Tekanan sensitif Adhesives (PSA) membentuk ikatan oleh aplikasi tekanan cahaya untuk menyatu dengan perekat dengan adherend tersebut. Mereka dirancang dengan keseimbangan antara aliran dan resistensi terhadap aliran. Bentuk ikatan karena perekat yang cukup lunak untuk aliran (yaitu "basah") adherend tersebut. Ikatan tersebut memiliki kekuatan karena perekat cukup sulit untuk melawan arus ketika stres diperlakukan untuk ikatan. Setelah perekat dan adherend berada dalam jarak dekat, interaksi molekul, seperti gaya Van der Waals , menjadi terlibat dalam ikatan, akhirnya memberikan kontribusi signifikan untuk kekuatan.

ILM dirancang untuk aplikasi permanen atau yang dapat dilepas. Contoh aplikasi tetap yakni label keamanan untuk peralatan listrik, foil tape untuk pekerjaan saluran HVAC, perakitan trim interior otomotif, dan suara / getaran redaman film. Beberapa nilai-nilai kinerja tinggi adhesi ILM permanen yang tinggi dan dapat mendukung kilogram berat badan per sentimeter persegi bidang kontak, bahkan pada suhu tinggi. Mungkin ILM/ PSAs awalnya removable (misalnya untuk memulihkan mislabeled barang) dan membangun adhesi untuk ikatan permanen setelah beberapa jam atau hari.

Adhesives Removable dirancang untuk membentuk ikatan sementara, dan idealnya dapat dihapus setelah berbulan-bulan atau tahun tanpa meninggalkan residu pada adherend tersebut. Removable perekat digunakan dalam aplikasi film seperti proteksi permukaan, masking tape, bookmark dan kertas-kertas catatan, penanda label harga, bahan grafis promosi, dan untuk kontak kulit (luka perban perawatan, EKG elektroda, tape atletis, patch obat analgesik dan transdermal, dll). Beberapa perekat removable dirancang dalam bentuk tongkat dan unstick. Mereka memiliki adhesi rendah dan umumnya tidak dapat mendukung beban berat yang banyak.

Tekanan Adhesives sensitif dibuat dengan baik pembawa cair atau dalam bentuk padat 100%. Artikel yang dibuat dari PSA dengan lapisan perekat cair dan mengeringkan pelarut tubuh carrier atau air. Mereka mungkin lebih lanjut dipanaskan untuk melakukan reaksi cross-linking dan meningkatkan berat molekul . PSA padat 100% mungkin polimer dengan viskositas rendah yang dilapisi dan kemudian bereaksi dengan radiasi untuk meningkatkan berat molekul dan membentuk perekat, atau mereka mungkin bahan viskositas tinggi yang dipanaskan untuk mengurangi cukup viskositas untuk memungkinkan coating, dan kemudian didinginkan. bahan baku utama untuk PSA adalah polimer berbasis akrilat.

Adhesives

Digunakan dalam ikatan yang kuat dengan semata-resistensi tinggi seperti laminasi , seperti ikatan formika ke meja kayu, dan alas kaki , seperti dalam melampirkan outsoles ke bagian atasnya.

karet alam dan polychloroprene (Neoprene) yang umum digunakan perekat kontak. Kedua elastomer mengalami kristalisasi strain .

Adhesives-kontak harus diterapkan untuk kedua permukaan dan membiarkan waktu untuk kering sebelum kedua permukaan didorong bersama-sama. Beberapa perekat memerlukan kontak selama 24 jam untuk kering sebelum permukaan harus diperlakukan bersama-sama. Setelah permukaan didorong bersama, bentuk ikatan sangat cepat. Hal ini biasanya tidak diperlukan untuk melakukan tekanan untuk waktu yang lama, jadi ada kurang perlu untuk klem .

Adhesives Hot

Adhesives Hot, juga dikenal sebagai perekat panas meleleh, hanya termoplastik diterapkan dalam bentuk cair (dalam kisaran C 65-180) yang memperkuat pada pendinginan untuk membentuk ikatan yang kuat antara berbagai materi. Perekat ini sangat populer untuk kerajinan karena kemudahan penggunaan dan berbagai materi umum mereka dapat dengan mudah melekat. Sebuah lem gun (ditampilkan di sisi kanan) adalah salah satu cara menerapkan perekat panas. Lem gun perekat padat mencair kemudian memungkinkan cairan melewati barel nya ke materi, di mana mengkristal.

Lem Termoplastik mungkin telah ditemukan sekitar 1940 oleh Procter & Gamble sebagai perekat berbasis air solusi umum digunakan dalam kemasan pada waktu itu gagal dalam iklim yang lembab, menyebabkan paket mudah membuka dan rusak.

Adhesives

Ada dua jenis perekat yang mengeras oleh pengeringan: perekat berbasis pelarut dan perekat polimer dispersi, juga dikenal sebagai perekat emulsi.

Berdasarkan Pelarut Adhesives adalah campuran bahan (biasanya polimer ) dilarutkan dalam pelarut. perekat lem Putih kontak dan semen karet adalah anggota keluarga perekat pengeringan. Sebagai pelarut menguap, selanjutnya perekat mengeras. Tergantung pada komposisi kimia dari perekat, mereka akan mematuhi material yang berbeda untuk derajat yang lebih besar atau lebih kecil.

Polimer adalah dispersi perekat dispersi putih susu sering didasarkan pada polivinil asetat (PVA). Digunakan secara luas di industri woodworking dan kemasan. Juga digunakan pada kain dan komponen berbasis kain, dan produk rekayasa seperti kerucut loudspeaker.

Adhesives Reaktif

Multi-bagian Adhesives

Multi-bagian perekat mengeras dengan mencampur dua atau lebih komponen yang bereaksi secara kimia. Reaksi ini menyebabkan polimer untuk cross-link ke akrilik, urethanes, dan epoxies.

perekat Satu

One-part adhesives/Bagian perekat Satu mengeras melalui reaksi kimia dengan sumber energi eksternal, seperti radiasi , panas , dan kelembaban .

Ultraviolet (UV) light curing adhesives juga dikenal sebagai light curing materials (LCM), telah menjadi populer dalam sektor manufaktur karena curing cepat waktu mereka dan kekuatan ikatan yang kuat. Adhesives Light curing dapat sebagai perawat hanya suatu formulasi kedua dan dapat banyak ikatan substrat berbeda (bahan) dan menahan panas yang keras. Kualitas ini membuat perekat UV curing penting untuk pembuatan item dalam pasar industri seperti elektronik, telekomunikasi, medis, aerospace, kaca, dan optik. Tidak seperti perekat tradisional, sinar UV curing bahan perekat ikatan bukan hanya bersama tetapi mereka juga dapat digunakan untuk penutup dan produk mantel. Mereka umumnya berbasis akrilik.

Heat curing adhesives terdiri dari campuran buatan pra dua atau lebih komponen. Ketika panas menerapkan komponen bereaksi dan cross-link. Jenis perekat meliputi epoxies, urethanes, dan polyimides .

Moisture curing adhesives merawat ketika mereka bereaksi dengan menyajikan kelembaban pada permukaan substrat atau di udara. Jenis perekat meliputi cyanoacrylates dan urethanes.

Adhesives Alam

Adhesives Alam terbuat dari sumber materi organik seperti sayuran, pati ( dextrin ), resin alam atau dari binatang misalnya kasein atau lem binatang. Mereka sering disebut sebagai bioadhesives . Salah satu contoh adalah pasta sederhana yang dibuat dengan memasak tepung dalam air. Perekat Hewan secara tradisional digunakan dalam penjilidan, penggabung kayu, dan banyak daerah lain tetapi sekarang sebagian besar digantikan oleh lem sintetis. Kasein terutama digunakan dalam label botol kaca. Perekat berbasis Pati digunakan dalam produksi karton bergelombang dan produksi kantong kertas , perekat tabung berliku kertas, kertas dinding. Bentuk lain dari perekat alami adalah albumendarah (protein dibuat dari komponen darah), yang digunakan dalam industri kayu lapis. Lem Hewan tetap lem pilihan dari luthier . Berdasarkan perekat kasein dibuat oleh kasein curah dari proteinsusu dengan menggunakan asam asetat dari cuka . Ini membentuk dadih , dengan dasaryang dinetralisir, seperti natrium bikarbonat (soda kue), menyebabkan mereka unclump dan menjadi suatu zat seperti plastik tebal.

perekat sintetik

Synthetic adhesives are based on elastomers , thermoplastics , emulsions , and thermosets . Perekat sintetik didasarkan pada elastomer , termoplastik , emulsi , dan termoset . Examples of thermosetting adhesives are: polyvinyl acetate , epoxy , polyurethane , cyanoacrylate and acrylic polymers. Contoh thermosetting perekat adalah: polivinil asetat , epoxy , polyurethane , cyanoacrylate dan akrilik polimer.

Mekanisme adhesi

Adhesi, lapisan antara perekat dan substrat dapat terjadi baik dengan cara mekanis, di mana perekat masuk ke pori-pori kecil dari substrat, atau dengan salah satu dari beberapa mekanisme kimia. Kekuatan adhesi tergantung pada banyak faktor, termasuk cara-cara yang terjadi.

Dalam beberapa kasus yang sebenarnya ikatan kimia yang terjadi antara perekat dan substrat. Di lain gaya elektrostatik, seperti pada listrik statis, terus zat bersama-sama. Mekanisme ketiga melibatkan gaya van der Waals yang berkembang antara molekul. Keempat melibatkan difusi lem dibantu-kelembaban ke dalam substrat, diikuti dengan pengerasan.

Kegagalan perekat sambungan

Ada beberapa faktor yang dapat berkontribusi terhadap kegagalan dua permukaan. Sinar matahari dan panas dapat melemahkan perekat. Pelarut dapat rusak atau perekat larut. Penekan fisik juga dapat menyebabkan pemisahan permukaan. Ketika mengalami beban, debonding dapat terjadi di lokasi yang berbeda pada sendi perekat. Jenis fraktur utama adalah sebagai berikut:

fraktur kohesif

fraktur kohesif diperoleh jika penjalaran retak di massal yang merupakan polimer perekat. Dalam hal ini permukaan kedua pengikut setelah debonding akan ditanggung oleh perekat menjadi retak. Untuk kasus terakhir, fraktur kohesif dapat dikatakan sebagai "kohesif dekat antarmuka". Kebanyakan standar kontrol kualitas mempertimbangkan ikatan perekat yang bagus untuk menjadi kohesif.

fraktur

fraktur adalah perekat atau antarmuka ketika debonding terjadi antara perekat dan penganut. Dalam kebanyakan kasus, terjadinya fraktur antarmuka untuk perekat diberikan sejalan dengan ketangguhan retak kecil. Karakter antarmuka dari permukaan fraktur biasanya untuk mengidentifikasi lokasi yang tepat dari jalan yang retak dalam interfase.

Jenis-jenis fraktur

Jenis-jenis fraktur meliputi:

• Jenis campuran, yang terjadi jika penyebaran retakan di beberapa tempat di kohesif dan tempat lain dengan cara antarmuka, Permukaan fraktur Campuran dapat dicirikan oleh persentase tertentu dari perekat dan daerah kohesif.
• Tipe Alternating crack path yang terjadi jika retak melompat dari satu antarmuka yang lain. Jenis patahan ini muncul di hadapan tarik pra-tegangan pada lapisan perekat.
• Fraktur dapat juga terjadi pada penganut jika perekat yang ketat dari penganut. Dalam hal ini perekat tetap utuh dan masih terikat pada satu substrat dan sisa-sisa yang lain. Misalnya, ketika salah satu menghapus label harga, perekat biasanya tetap pada label dan permukaan. Namun, jika lapisan kertas tetap menempel di permukaan, perekat belum gagal. Contoh lain adalah ketika seseorang mencoba memisahkan Oreo cookies dan semua mengisi tetap di satu sisi, ini adalah kegagalan perekat, daripada kegagalan kohesif.

Desain bagian perekat

Sebagai aturan umum desain, sifat material dari objek harus lebih besar dari kekuatan yang diantisipasi selama penggunaannya. (ie geometry, loads, etc.). (Yaitu geometri, beban, dll). Pekerjaan rekayasa akan terdiri dari memiliki model yang baik untuk mengevaluasi fungsi. Untuk sendi perekat paling baik, ini dapat dicapai dengan menggunakan mekanika fraktur. Konsep seperti konsentrasi tegangan faktor dan laju regangan melepaskan energi dapat digunakan untuk memprediksi kegagalan. Dalam model tersebut, perilaku lapisan perekat sendiri diabaikan dan hanya dianggap pengikut.

Kegagalan juga akan sangat tergantung pada modus pembukaan bersama.

• Mode I merupakan pembukaan atau modus tarik di mana beban normal retak.
• Mode II adalah geser atau di-pesawat geser modus mana retak permukaan slide atas satu sama lain dalam arah tegak lurus ke tepi terkemuka retak. Ini biasanya modus yang menunjukkan perekat ketahanan tertinggi untuk fraktur.
• Mode III merupakan sobek atau modus geser antiplane.

Sebagai beban yang biasanya tetap, desain diterima akan hasil dari kombinasi prosedur pemilihan bahan dan modifikasi geometri, jika mungkin. Dalam adhesively struktur bonded, geometri global dan beban yang ditetapkan oleh pertimbangan struktural dan prosedur desain berfokus pada sifat bahan perekat dan perubahan lokal pada geometri.

Meningkatkan ketahanan bersama biasanya diperoleh dengan merancang geometri sehingga:

• Zona terikat adalah besar
• Hal ini terutama dimuat dalam modus II
• Retak Stabil akan mengikuti tampilan dari sebuah kegagalan lokal.

Pengujian ketahanan perekat

Berbagai macam perangkat pengujian telah dirancang untuk mengevaluasi ketahanan retak struktur yang terikat dalam modus murni I, modus murni II atau dalam modus campuran. Sebagian besar perangkat jenis spesimen balok. Tinjauan paling populer:

• Double cantilever beam tests (DCB) mengukur modus I fraktur ketahanan perekat dalam kerangka mekanika fraktur. Tes ini terdiri dengan membuka perakitan dua balok dengan menerapkan gaya di ujung dua balok. Tes ini tidak stabil (yaitu penjalaran retak sepanjang seluruh spesimen sekali beban kritis dicapai) dan versi modifikasi dari tes ini ditandai dengan inersia non konstan diusulkan disebut spesimen tapered double cantilever beam /balok penopang ganda tapered (TDCB).
• Peel tests/Kupas tes mengukur ketahanan retak lapisan tipis terikat pada substrat tebal atau dari dua lapisan yang disatukan bersama-sama. Mereka merupakan pengukur kekuatan yang dibutuhkan untuk merobek lapisan perekat dari substrat atau untuk merobek-robek dua lapisan yang melekat satu sama lain. Sedangkan untuk struktur yang tidak simetris, mixities berbagai modus dapat diperkenalkan dalam tes ini. Ini adalah salah satu metode yang lebih umum untuk mengevaluasi kekuatan kertas di perpustakaan dan arsip.
• Wedge tes mengukur modus I didominasi resistensi fraktur perekat digunakan untuk ikatan pelat tipis. Tes ini terdiri dalam memasukkan baji di antara dua ikatan plat. Tingkat energi kritis rilis dapat diturunkan dari panjang retak selama pengujian. Tes ini adalah uji mode I tetapi beberapa modus II komponen dapat diperkenalkan oleh ikatan plat ketebalan yang berbeda.
• Mixed-mode delaminating beam tests /Mixed-mode delaminating tes balok (MMDB) terdiri dalam dua lapis terikat dengan dua retakan mulai dimuat pada empat poin. Ujian ini menyajikan jumlah yang sama kira-kira modus I dan modus II dengan sedikit ketergantungan pada rasio dari dua ketebalan lapisan.
• End notch flexure tests/Akhir lentur takik tes terdiri dalam dua berikat balok built-in di satu sisi dan dimuat oleh kekuatan di sisi lain. Karena tidak ada pembukaan normal adalah diperbolehkan, perangkat ini memungkinkan pengujian dalam kondisi dasar modus II.
• Crack lap shear tests /Crack pangkuan tes geser (CLS) yang berorientasi fraktur tes aplikasi- resistensi. Mereka terdiri dalam dua plat terikat pada panjang terbatas dan dimuat dalam ketegangan pada kedua ujung. Tes dapat berupa simetris atau dis-simetris. In the first case two cracks can be initiated and in the second only one crack can propagate. Dalam kasus pertama dua retak dapat dimulai dan hanya di satu detik celah dapat disebarkan.

Lem Hewan

Sebuah lem hewan adalah perekat yang dibuat dengan cara mendidihkan hewan jaringan ikat dengan yang waktu lama. Protein koloid lem ini terbentuk dengan cara menghidrolisis kolagen dari kulit, tulang, tendon, dan jaringan lain, mirip dengan gelatin . Kata "kolagen" itu sendiri berasal dari bahasa Yunani kolla, lem. Protein ini membentuk ikatan molekul dengan objek tetap. Hewan yang biasa dipakai adalah kuda.

Sejarah lem hewan

Hampir 5.000 tahun yang lalu, Mesir menggunakan lem hide sebagai perekat mebel. Hal ini dibuktikan dengan rambut yang ditemukan kuburanFiraun dan ukiran batu yang menggambarkan proses perekatan kayu yang berbeda. Ada bukti bahwa Sumeria juga menggunakan lem sebelum Mesir .

Penggunaan

Lem Hewan adalah lem yang digunakan untuk perekat kayu yang paling umum selama ribuan tahun sampai munculnya perekat sintetis seperti polivinil asetat (PVA) dan perekat resin lainnya pada abad ke-20. Digunakan dalam aplikasi khusus seperti lutherie, pipa bangunan , dan restorasi antic. Seniman kaca memanfaatkan kemampuan lem-hide untuk sambungan kaca, menerapkan lem-hide kaca. Lem tersebut mengeras dan menyusut, chipping kaca.

Hal ini memiliki beberapa keunggulan dan kelemahan dibandingkan dengan perekat lainnya. Lem yang biasa digunakan dengan cara pemanasan, biasanya dengan sikat atau spatula, disimpan dalam panci lem panas. Kebanyakan perekat hewan larut dalam air, berguna untuk sambungan yang mungkin pada suatu waktu harusdilepaskan kembali. Alkohol kadang-kadang digunakan pada sendi seperti untuk mengeringkan lem, membuatnya lebih rapuh dan mudah retak terpisah.

Tipe tertentu termasuk lem-hide, lem tulang, lem ikan, lem kulit kelinci.

Lem-hide

Hide-glue/lem hide digunakan dalam pekerjaan kayu. Dalam bentuk butiran, serpihan, atau lembaranan datar, yang memiliki umur penyimpanan tak terbatas jika dalam kondisi tetap kering. Pada saat digunakan lebih dahulu dilarutkan dalam air, dipanaskan dan digunakan dalam kondisi hangat, biasanya sekitar 60 °C (140 F). Suhu Warmer cepat menghancurkan kekuatan lem-hide. Pot-Lem komersial atau double boiler dapat digunakan untuk menyimpan sementara lem panas yang akan digunakan. Seperti mendinginkan lem-hide. Pada suhu kamar, siap lem–hide memiliki konsistensi dan komposisi yang sama dengan gelatin-kaku. Gel lem-hide tidak memiliki kekuatan yang signifikan, sehingga sangat penting untuk menerapkan lem, sesuai dengan bagian, dan menahan mereka tetap stabil sebelum suhu lem turun jauh di bawah 50 °C (120 °F). Semua perekat memiliki waktu terbuka, yakni jumlah waktu lem masih cair dan bisa diterapkan. Penggabungan bagian setelah waktu buka kadaluarsa hasil dalam ikatan lemah. Waktu terbuka lem-hide biasanya satu menit atau kurang. Dalam prakteknya, ini sering harus potongan dalam keadaan panas saat akan direkatkan, dan menempelkan pada kondisi yang sangat hangat, meskipun langkah-langkah ini dapat ditiadakan jika lem dan operasi klem dapat dilakukan dengan cepat.

Dimana lem-hide jarang digunakan, kelebihan/sisa lem dapat disimpan dalam freezer, untuk mencegah pembusukan dari pertumbuhan mikroorganisme.

Lem-hide yang cair pada suhu kamar juga dimungkinkan melalui penambahan urea. An example of this type of mixture is Old Brown Glue, created by W. Patrick Edwards, the director of the American School of French Marquetry. Contoh dari jenis campuran yang Old Brown Glue/Lem Brown old, diciptakan oleh Patrick W. Edwards, direktur American School marquetry Perancis. Dalam tes stress yang dilakukan oleh Mark Schofield yang dirilis Majalah Fine Woodworking, cairan lem-hide cukup baik pada kondisi panas dalam kekuatan rata-rata kerekatan. Namun, cairan lem-hide lebih dari enam bulan bisa jadi buruk karena hidrolisis struktur protein urea dan melemahkan lem-bahkan meskipun produk tersebut" dilindungi "dengan berbagai bactericides dan fungisida selama pembuatan”.

Produksi

Hewan-hide direndam dalam air untuk menghasilkan 'bahan'. Bahan tersebut kemudian diperlakukan dengan kapur untuk merombak hide. Hide tersebut kemudian dicuci untuk menghilangkan zat kapur, semua jenis residu dinetralisir dengan larutan asam lemah. Hide dipanaskan, dalam air, ke suhu yang dikendalikan sekitar 70 derajat Celcius. Liquor dari lem ini kemudian didihentikan dari penambahan air/ditiriskan dan proses berulang pada temperatur yang makin meningkat. Cairan lem ini kemudian kering dan pecah menjadi pelet.

Properties

Kerugian yang signifikan dari lem-hide yakni keterbatasan termal, waktu terbuka pendek, kesenjangan lemah kemampuan mengisi celah dan kerentanan terhadap mikro-organisme, namun ada beberapa keuntungan yakni sambungan lem-hide adalah reversibel dan dapat diperbaiki. Lem-hide stik dapat digunakan untuk beberapa aplikasi, sehingga mampu memiliki sifat themselves ke sambungan beberapa pekerjaan dan beberapa pekerjaan tanpa/sebelum diclamp. Sebaliknya, perekat PVA tidak mengikuti pola themselves, sehingga perbaikan yang sukses membutuhkan pengangkatan lem lama pertama - yang biasanya memerlukan pembersihan dari beberapa material yang sedang menempel.

Sembunyikan menciptakan sambungan bersama yang agak rapuh, jadi kejutan yang kuat sering akan menyebabkan kerusakan yang panjang terhadap sambungan. Sebaliknya, sambungan perekat PVA biasanya akan mematahkan material sekitarnya, membuat irregular, sulit untuk memperbaiki jika terjadi kerusakan. Sifat kerapuhan ini dimanfaatkan oleh para pembuat instrumen. Misalnya, perangkat dalam biola membutuhkan pembongkaran secara periodik untuk perbaikan dan pemeliharaan. Bagian atas biola mudah dihilangkan dengan mencongkel pisau palet antara bagian atas dan rangka, dan dilanjutkan ke seluruh bagian. Kerapuhan ini memungkinkan bagian atas untuk dikelupas, dan tanpa kerusakan signifikan terhadap kayu. Regluing atas hanya membutuhkan pemberian lem-hide panas pada sambungan. Jika bagian atas terlekat pada biola dengan lem PVA, mengelepas bagian atas akan memerlukan panas dan uap untuk membongkar dan akan menyebabkan kerusakan bagian lain (seperti bagian pernis), maka kayu harus dihapus dari sambungan untuk memastikan bahwa tidak ada lem PVA yang tersisa sebelum regluing bagian atas atas.

Sembunyikan lem juga berfungsi sebagai own clamp/penjepit tunggal. Setelah lem mulai membentuk gel, kemudian akan menarik sambungan bersama-sama. Membuat biola mungkin menggunakan lapisan lem pusat dari bagian atas dan kembali bagian plat bersama-sama menggunakan sambungan karet lebih baik daripada menggunakan klem. Teknik ini melibatkan lapisan setengah darisambungan lem-hide panas, kemudian menggosok setengah bagian lainnya yang berlawanan dengan sambungan hingga lem-hide membentuk gel, dan pada titik lem menjadi tacky. Pada titik ini plat disisihkan tanpa klem, dan menyembunyikan lem-hide akan menarik sambungan bersama-sama hingga mengeras.

Lem-hide mendapatkan kembali sifat kerjanya setelah pendinginan jika dipanaskan. Properti ini dapat digunakan bila waktu membuka lem itu tidak membentuk sambungan untuk perekatan normal.

Sambungan lem-hide tidak creep over di bawah beban. perekat PVA membuat sambungan plastik, yang akan creep over waktu dengan jika diterapkan beban yang berat kepada mereka.

Lem-hide memberikan banyak perbedaan kekuatan tiap gram , masing-masing lebih cocok untuk aplikasi yang berbeda dan khusus. Instrumen dan pembangun akan menggunakan kekuatan dengan kisaran 120-200 gram. Beberapa perekat-hide yang dijual tanpa kekuatan gram spesifik. Para pengguna hanya menggunakan pengalaman untuk mengatasi permasalahan ini dan menerapkannya dengan baik.

lem Cakar

Lem-Cakar juga digunakan hari ini di woodworking, khususnya cabinetry.

lem Rabbit

Lem-kulit kelinci lebih fleksibel ketika kering daripada perekat-hide biasa. Ini digunakan dalam ukuran atau priming dari minyak lukisan ' kanvas . Ini juga digunakan dalam pekerjaan penjilidan dan sebagai komponen perekat beberapa gesso dan komponennya .

Bahan Baku

Produsen lem mendapatkan tulang dan jaringan binatang dari rumah jagal, penyamakan kulit, dan kemasan perusahaan daging, Perusahaan Borden adalah produsen lem susu terbesar dunia. Binatang itu tetap yang merupakan bahan baku untuk lem mungkin termasuk telinga, ekor, hide atau potongan-potongan kulit, mengorek dari sisi yang berdaging dari jangat, tendon, tulang, dan kaki. Demikian pula, produsen lem ikan memperoleh tulang, kepala, sisik, dan kulit dari pabrik pengalengan ikan dan pabrik pengolahan lainnya.

Proses Manufacturing

Membuat hide atau lem kulit

1. Pada variasi kecil, proses dasar yang sama digunakan untuk membuat lem tulang, hide atau lem kulit, dan lem ikan. Hide dan sisa lainnya dicuci sehingga kotoran akan hilang, dan direndam untuk proses pelunakan. Bahan ini disebutbahan dasar, dan dilewatkan melalui serangkaian penyiraman air yang lebih banyak dan kapur yang ditambahkan untuk membuat jangat dan kulit membengkak. Hide bengkak kemudian dibilas di mesin cuci besar untuk menghilangkan kapur. Yang terakhir bekas kapur dieliminasi dengan memperlakukan bahan dasar dengan asam lemah seperti asetat atau asam klorida . Akhirnya, bahan dasar dimasak /direbus, dalam tangki terbuka atau memasak di bawah tekanan dalam otoklaf .
2. Memasak pada suhu yang benar dan untuk jangka waktu break kanan bawah kolagen dan mengkonversikannya ke dalam lem. Jika pengaturan suhu atau waktu tidak aktif, kualitas lem akan hancur. Koil uap panas besar di tangki air terbuka dan produk pada160 °F(70°C). Tiga atau empat perlakuan dengan air bersih dilakukan pada suhu yang meningkat (atau tekanan jika suatu sistem digunakan tekanan). Cairan yang dihasilkan, disebut "liquor lem" diekstrak dan dipanaskan kembali untuk mengentalkan lem.
3. Ketika dingin, material ini terlihat seperti agar-agar dan padat; meskipun tampak seperti jenis gelatin digunakan dalam makanan, tapi mengandung kotoran. Untuk menghilangkan kotoran dan membuat lem yang transparan, bahan kimia seperti tawas atau asam ditambahkan dengan albumin telur dapat ditambahkan. Bahan kimia ini menyebabkan kotoran mengendap, atau jatuh, dari lem. Metode Mekanikal juga dapat digunakan untuk membersihkan lem. Ini termasuk melewatkan lem melalui serangkaian filter mekanis atau melalui filter kertas atau bone-char .
4. aditif yang berbeda dicampur dengan liquor lem untuk membuat warna cokelat, jelas, atau lem putih. Asam belerang, asam fosfat , atau tawas adalah salah aditif tersebut. Seng oksida ditambahkan untuk menghasilkan lem putih "lem sekolah."
5. Untuk saat ini, lem adalah,liquid. Hal ini dibuat lebih terkonsentrasi di vakum evaporator dan dikeringkan dalam salah satu dari beberapa metode. Lem juga dapat sebagai beads atau "mutiara" menjadi bantalan liquor non-air yang terkonsentrasi beads lebih kering. Mutiara, blok, atau lembaran yang kemudian diramu untuk konsistensi yang tepat kemudian dipompa ke dalam botol untuk dijual.

Making bone glue Membuat lem tulang

Industri lem tulang agak lebih rumit. Tulang diproses paling sering di tangki tekanan, tetapi pengolahan tambahan yang diperlukan untuk menghapus mineral. Tulang-tulang yang berlemak ditambahkan dengan pelarut, kemudian larutan asam klorida dalam 8% ditambahkan pada tulang. Asam menghilangkan kalsium fosfat dan mineral lainnya dan kolagen dalam bentuk yang sama sebagai bagian dari tulang. Asam dihilangkan dari kolagen, dan dikeringkan untuk menghasilkan ossein atau protein tulang kelas komersial (juga disebut tulang yg ditambah asam) yang merupakan dasar perekat tulang. Setelah ossein dibuat, kemudian dapat diproses dalam metode tank-terbuka dan langkah selanjutnya digunakan untuk membuat lem dari kulit, seperti dijelaskan di atas.

Quality Control

Semua proses dalam pembuatan lem dimonitor dengan hati-hati menggunakan instrumen, kontrol terkomputerisasi, dan observasi. suhu atau tekanan yang tidak benar akan merusak sejumlah besar bahan dasar.

Keselamatan dan sanitasi juga merupakan masalah utama. Produsen Lem cenderung berlokasi sangat dekat dengan pasokan bahan baku kulit dan lain untuk mencegah penyakit, hama , kontaminasi, dan biaya besar seperti transportasi. Keselamatan Pekerja dipantau secara baik, seperti produksi lem murni.

Produk samping / Limbah

Lem itu sendiri adalah 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. Proses manufaktur Semakin banyak menggunakan berbagai bentuk lem (dan termasuk perekat) untuk menggantikan jahitan, merapikan, dan sesuatu yang lebih mahal (dan kurang efektif) sebagai pengikat. Percobaan dengan perekat medis menunjukkan bahwa sepertiga dari semua luka mungkin "dijahit" dengan perekat dalam beberapa tahun mendatang. Perekat telah terbukti sangat serbaguna dan para ilmuwan terus-menerus meneliti untuk aplikasi baru yang akan membuat hidup kita sederhana.

Referensi

1. Giles, Carl and Barbara. Glue It! Blue Ridge Summit, PA: TAB Books Inc., 1984. Giles, Carl dan Blue Ridge Summit, PA: TAB Books Inc, 1984.

2. Miller, Robert S. Adhesives and Glues: how to choose and use them. Columbus, OH: Franklin Chemical Industries, 1980.

3. Miller, Robert S. Perekat dan Perekat: bagaimana memilih dan menggunakan mereka,. Columbus OH: Franklin Chemical Industries, 1980.

4. Adhesive Advanced Technology, Inc http://aatglue.com/ .

5. American Chemical, Inc. http://www.glueit.com/ .

6. The Gorilla Group. http://www.gorillaglue.com/ .