Perekat, bahan apa pun yang mampu menyatukan bahan secara fungsional dengan pelekatan permukaan yang tahan pemisahan. "Adhesive" sebagai istilah umum meliputi simen, lendir, gam, dan pasta - istilah yang sering digunakan secara bergantian untuk bahan organik yang membentuk ikatan pelekat. Bahan bukan organik seperti semen portland juga boleh dianggap sebagai perekat, dalam arti mereka memegang objek seperti batu bata dan balok bersama-sama melalui pemasangan permukaan, tetapi artikel ini hanya terbatas pada perbincangan mengenai pelekat organik, baik semula jadi dan sintetik.
Pelekat semula jadi telah dikenali sejak zaman dahulu lagi. Ukiran Mesir sejak 3,300 tahun menggambarkan pelekat sepotong venir tipis pada apa yang kelihatan seperti papan sycamore. Papyrus, kain bukan tenunan awal, mengandungi serat tanaman seperti reed yang terikat bersama pasta tepung. Bitumen, padang pohon, dan lilin lebah digunakan sebagai pelindung (lapisan pelindung) dan perekat pada zaman kuno dan abad pertengahan. Daun emas manuskrip yang diterangi diikat pada kertas dengan putih telur, dan benda-benda kayu diikat dengan gam dari ikan, tanduk, dan keju. Teknologi perekat haiwan dan ikan maju pada abad ke-18, dan pada abad ke-19 semen berasaskan getah dan nitroselulosa diperkenalkan. Kemajuan yang menentukan dalam teknologi pelekat, bagaimanapun, menunggu abad ke-20, di mana masa itu pelekat semula jadi diperbaiki dan banyak sintetik keluar dari makmal untuk menggantikan pelekat semula jadi di pasaran. Pertumbuhan pesat industri penerbangan dan aeroangkasa pada separuh kedua abad ke-20 memberi kesan yang mendalam terhadap teknologi pelekat. Permintaan pelekat yang mempunyai kekuatan struktur yang tinggi dan tahan terhadap keletihan dan keadaan persekitaran yang teruk menyebabkan pengembangan bahan berprestasi tinggi, yang akhirnya masuk ke banyak aplikasi industri dan domestik.
Artikel ini dimulakan dengan penjelasan ringkas mengenai prinsip lekatan dan kemudian meneruskan kajian mengenai kelas utama pelekat semula jadi dan sintetik.
Lekapan
Dalam prestasi sendi pelekat, sifat fizikal dan kimia pelekat adalah faktor terpenting. Juga penting untuk menentukan sama ada sendi pelekat akan berkinerja dengan baik adalah jenis-jenis adherend (iaitu komponen yang digabungkan — misalnya, aloi logam, plastik, bahan komposit) dan sifat pretreatment permukaan atau primer. Ketiga-tiga faktor ini - pelekat, pelekat, dan permukaan - memberi kesan pada hayat perkhidmatan struktur terikat. Tingkah laku mekanikal struktur terikat pada gilirannya dipengaruhi oleh perincian reka bentuk sambungan dan cara di mana beban yang dikenakan dipindahkan dari satu pelekat ke yang lain.
Yang tersirat dalam pembentukan ikatan pelekat yang boleh diterima adalah kemampuan pelekat untuk basah dan merebak pada pelekat yang digabungkan. Pencapaian hubungan molekul antara muka adalah langkah pertama yang perlu dalam pembentukan sendi pelekat yang kuat dan stabil. Setelah pembasahan dicapai, daya pelekat intrinsik dihasilkan di antara muka melalui sebilangan mekanisme. Sifat mekanisme yang tepat telah menjadi objek kajian fizikal dan kimia sejak sekurang-kurangnya tahun 1960-an, dengan hasilnya terdapat sejumlah teori lekatan. Mekanisme utama lekatan dijelaskan oleh teori penjerapan, yang menyatakan bahawa bahan melekat terutamanya kerana hubungan intermolekul intim. Pada sendi pelekat, hubungan ini dicapai oleh daya intermolekul atau valensi yang diberikan oleh molekul pada lapisan permukaan pelekat dan pelekat.
Selain penjerapan, empat mekanisme lekatan lain telah dicadangkan. Interlocking mekanikal pertama, berlaku apabila pelekat mengalir ke liang di permukaan melekat atau sekitar unjuran di permukaan. Yang kedua, interfusi, berlaku apabila pelekat cair larut dan meresap menjadi bahan pelekat. Dalam mekanisme ketiga, penjerapan dan reaksi permukaan, ikatan berlaku apabila molekul pelekat menyerap ke permukaan padat dan bertindak balas secara kimia dengannya. Oleh kerana tindak balas kimia, proses ini berbeza dalam tahap tertentu dari penjerapan sederhana, seperti yang dijelaskan di atas, walaupun sebilangan penyelidik menganggap tindak balas kimia adalah sebahagian daripada proses penjerapan total dan bukan mekanisme lekatan yang terpisah. Akhirnya, teori tarikan elektronik, atau elektrostatik menunjukkan bahawa daya elektrostatik berkembang di antara muka bahan dengan struktur jalur elektronik yang berbeza. Secara umum, lebih daripada satu mekanisme ini berperanan dalam mencapai tahap lekatan yang diinginkan untuk pelbagai jenis pelekat dan pelekat.
Dalam pembentukan ikatan pelekat, zon peralihan timbul di antara muka antara pelekat dan pelekat. Di zon ini, yang disebut interphase, sifat kimia dan fizikal pelekat mungkin jauh berbeza dari yang terdapat pada bahagian yang tidak bersentuhan. Secara amnya dipercayai bahawa komposisi interphase mengawal ketahanan dan kekuatan sendi pelekat dan terutamanya bertanggungjawab untuk pemindahan tekanan dari satu pelekat ke yang lain. Kawasan interphase sering menjadi lokasi serangan persekitaran, yang menyebabkan kegagalan sendi.
Kekuatan ikatan pelekat biasanya ditentukan oleh ujian yang merosakkan, yang mengukur tekanan yang ditubuhkan pada titik atau garis keretakan pada bahagian ujian. Pelbagai kaedah ujian digunakan, termasuk mengupas, mencukur lap tegang, belahan, dan ujian keletihan. Ujian ini dilakukan dalam pelbagai suhu dan dalam pelbagai keadaan persekitaran. Kaedah alternatif untuk mencirikan sambungan pelekat adalah dengan menentukan tenaga yang dihabiskan untuk membelah satuan kawasan selang. Kesimpulan yang diperoleh daripada pengiraan tenaga sedemikian, pada dasarnya, sama dengan kesimpulan yang diperoleh daripada analisis tekanan.
Bahan pelekat
Hampir semua pelekat sintetik dan pelekat semula jadi tertentu terdiri daripada polimer, yang merupakan molekul gergasi, atau makromolekul, yang terbentuk oleh penghubung ribuan molekul sederhana yang dikenali sebagai monomer. Pembentukan polimer (reaksi kimia yang dikenali sebagai pempolimeran) dapat terjadi semasa langkah "penyembuhan", di mana polimerisasi berlaku serentak dengan pembentukan ikatan pelekat (seperti yang berlaku dengan resin epoksi dan sianakrilat), atau polimer tersebut mungkin terbentuk sebelum bahan digunakan sebagai pelekat, seperti elastomer termoplastik seperti kopolimer blok styrene-isoprene-styrene. Polimer memberikan kekuatan, fleksibiliti, dan kemampuan untuk menyebar dan berinteraksi pada permukaan yang melekat — sifat yang diperlukan untuk pembentukan tahap lekatan yang dapat diterima.
Pelekat semula jadi
Pelekat semula jadi terutamanya berasal dari haiwan atau sayur-sayuran. Walaupun permintaan untuk produk semula jadi telah menurun sejak pertengahan abad ke-20, beberapa produk tersebut terus digunakan dengan produk kayu dan kertas, terutama pada papan beralun, sampul surat, label botol, pengikat buku, kadbod, perabot, dan film dan kerajang berlapis. Di samping itu, karena berbagai peraturan lingkungan, perekat semula jadi yang berasal dari sumber yang dapat diperbaharui mendapat perhatian baru. Produk semula jadi yang paling penting dijelaskan di bawah.
Gam haiwan
Istilah gam haiwan biasanya terbatas pada gam yang dibuat dari kolagen mamalia, penyusun protein utama kulit, tulang, dan otot. Apabila dirawat dengan asid, alkali, atau air panas, kolagen yang tidak larut biasanya menjadi larut. Sekiranya protein asli tulen dan proses penukarannya ringan, produk dengan berat molekul tinggi disebut gelatin dan boleh digunakan untuk makanan atau produk fotografi. Bahan dengan berat molekul rendah yang dihasilkan oleh pemprosesan yang lebih kuat biasanya kurang murni dan lebih gelap warnanya dan disebut gam haiwan.
Gam haiwan secara tradisional telah digunakan dalam penggabungan kayu, pengikat buku, pembuatan kertas pasir, pita gummed berat, dan aplikasi serupa. Terlepas dari kelebihannya pada awal yang tinggi (lekat), banyak gam haiwan telah diubah suai atau diganti sepenuhnya oleh pelekat sintetik.
Gam kasein
Produk ini dibuat dengan melarutkan kasein, protein yang diperoleh dari susu, dalam pelarut alkali berair. Tahap dan jenis alkali mempengaruhi tingkah laku produk. Dalam ikatan kayu, gam kasein umumnya lebih unggul daripada gam haiwan sejati dalam ketahanan kelembapan dan ciri penuaan. Casein juga digunakan untuk memperbaiki ciri cat dan pelapis yang melekat.
Gam albumen darah
Lem jenis ini dibuat dari albumen serum, komponen darah yang dapat diperoleh dari darah haiwan segar atau serbuk darah larut kering yang telah ditambahkan air. Penambahan alkali ke campuran albumen-air meningkatkan sifat pelekat. Sebilangan besar produk gam dari darah digunakan dalam industri papan lapis.
Kanji dan dekstrin
Pati dan dextrin diekstrak dari jagung, gandum, kentang, atau beras. Mereka merupakan jenis pelekat sayuran utama, yang larut atau tersebar di dalam air dan diperoleh dari sumber tanaman di seluruh dunia. Gam pati dan dextrin digunakan dalam papan dan pembungkusan beralun dan sebagai pelekat kertas dinding.
