Vidhäftande, vilket ämne som helst som kan hålla samman material på ett funktionellt sätt genom ytfästning som motstår separering. "Lim" som ett allmänt begrepp inkluderar cement, slem, lim och pasta - termer som ofta används utbytbart för alla organiskt material som bildar en limbindning. Oorganiska ämnen som portlandcement kan också betraktas som lim, i den meningen att de håller föremål som tegelstenar och balkar samman genom ytfästning, men den här artikeln är begränsad till en diskussion om organiska lim, både naturliga och syntetiska.
Naturliga lim har varit kända sedan antiken. Egyptiska sniderier från 3 300 år tillbaka visar limningen av en tunn bit fanér på vad som verkar vara en planka av skivor. Papyrus, ett tidigt nonwoven-tyg, innehöll fibrer av vassliknande växter bundna med mjölpasta. Bitumen, trädtoppar och bivax användes som tätningsmedel (skyddande beläggningar) och lim i forntida och medeltida tider. Guldbladet med upplysta manuskript fästes på papper av äggvita, och träföremål var bundna med lim från fisk, horn och ost. Teknologin för djur- och fisklim har utvecklats under 1700-talet och under 1800-talet introducerades gummi- och nitrocellulosabaserade cement. Avgörande framsteg inom limtekniken väntade dock på 1900-talet, under vilken tid naturliga lim förbättrades och många syntetmaterial kom ut från laboratoriet för att ersätta naturliga lim på marknaden. Den snabba tillväxten av flyg- och rymdindustrin under andra hälften av 1900-talet hade en djup inverkan på limtekniken. Efterfrågan på lim som hade en hög grad av strukturell hållfasthet och var motståndskraftiga mot både trötthet och svåra miljöförhållanden ledde till utvecklingen av högpresterande material, som så småningom hittade sin väg till många industriella och hushållsapplikationer.
Den här artikeln börjar med en kort förklaring av vidhäftningsprinciperna och fortsätter sedan till en översyn av de viktigaste klasserna av naturliga och syntetiska lim.
Adhesion
Vid prestanda för limfogar är de fysikaliska och kemiska egenskaperna för limet de viktigaste faktorerna. Också viktigt för att bestämma om limfogen kommer att fungera på ett adekvat sätt är de typer av vidhäftningar (det vill säga komponenterna som sammanfogas - t.ex. metalllegering, plast, kompositmaterial) och arten av ytbehandlingen eller primern. Dessa tre faktorer - lim, vidhäftning och yta - påverkar livslängden för den bundna strukturen. Det mekaniska beteendet hos den bundna strukturen påverkas i sin tur av detaljerna i fogkonstruktionen och av det sätt på vilket de applicerade lasterna överförs från den ena till den andra.
Implicit vid bildningen av en acceptabel limbindning är limmets förmåga att väta och sprida sig på de vidhäftande partierna. Att uppnå sådan gränsytmolekylär kontakt är ett nödvändigt första steg i bildandet av starka och stabila limfogar. När vätningen uppnåtts alstras inneboende vidhäftande krafter över gränssnittet genom ett antal mekanismer. Dessa mekanismers exakta karaktär har varit föremål för fysisk och kemisk undersökning sedan minst 1960-talet, med resultatet att ett antal vidhäftningsteorier finns. Den främsta vidhäftningsmekanismen förklaras av adsorptionsteorin, som säger att ämnen fastnar främst på grund av intim intermolekylär kontakt. I limfogar uppnås denna kontakt med intermolekylära eller valenskrafter som utövas av molekyler i ytlagren på limet och vidhäftar.
Förutom adsorption har fyra andra vidhäftningsmekanismer föreslagits. Den första, mekaniska låsningen, inträffar när limet flyter in i porerna i den vidhäftande ytan eller runt utsprången på ytan. Den andra, interdiffusion, resulterar när flytande lim löses upp och diffunderar i vidhäftande material. I den tredje mekanismen, adsorption och ytreaktion, sker bindning när limmolekyler adsorberar på en fast yta och kemiskt reagerar med den. På grund av den kemiska reaktionen skiljer sig denna process i viss grad från enkel adsorption, beskrivet ovan, även om vissa forskare anser kemisk reaktion vara en del av en total adsorptionsprocess och inte en separat vidhäftningsmekanism. Slutligen antyder den elektroniska, eller elektrostatiska, attraktionsteorin att elektrostatiska krafter utvecklas vid ett gränssnitt mellan material med olika elektroniska bandstrukturer. I allmänhet spelar mer än en av dessa mekanismer en roll för att uppnå den önskade vidhäftningsnivån för olika typer av lim och vidhäftande.
Vid bildandet av en limbindning uppstår en övergångszon i gränssnittet mellan vidhäftning och lim. I denna zon, kallad gränssnittet, kan de kemiska och fysikaliska egenskaperna hos bindemedlet skilja sig avsevärt från dem i de icke-kontaktade delarna. Det antas allmänt att gränssnittets sammansättning styr hållbarheten och styrkan hos en limfog och huvudsakligen är ansvarig för överföring av spänning från en vidhäftning till en annan. Interfasregionen är ofta platsen för miljöattacker, vilket leder till ledfel.
Styrkan hos limbindningar bestäms vanligtvis genom destruktiva tester, som mäter spänningarna som ställs upp vid punkten eller spricklinjen för provstycket. Olika testmetoder används, inklusive tester för skalning, dragskaft, klyvning och trötthet. Dessa tester utförs över ett brett temperaturområde och under olika miljöförhållanden. En alternativ metod för att karakterisera en limfog är genom att bestämma energin som förbrukas för att klyva isär ett enhetsområde i gränssnittet. Slutsatserna härledda från sådana energberäkningar är i princip helt likvärdiga med de som härrör från stressanalys.
Vidhäftande material
Praktiskt taget alla syntetiska lim och vissa naturliga lim består av polymerer, som är jätte molekyler, eller makromolekyler, bildade genom koppling av tusentals enklare molekyler kända som monomerer. Bildningen av polymeren (en kemisk reaktion känd som polymerisation) kan ske under ett "härdningssteg", där polymerisation sker samtidigt med limbindningsbildning (som är fallet med epoxihartser och cyanoakrylater), eller så kan polymeren vara bildas innan materialet appliceras som ett lim, som med termoplastiska elastomerer såsom styren-isopren-styren-block-sampolymerer. Polymerer ger styrka, flexibilitet och förmågan att sprida och interagera på en vidhäftande yta - egenskaper som krävs för bildning av acceptabla vidhäftningsnivåer.
Naturliga lim
Naturliga lim är främst av animaliskt eller vegetabiliskt ursprung. Även om efterfrågan på naturprodukter har minskat sedan mitten av 1900-talet, fortsätter vissa av dem att användas med trä- och pappersprodukter, särskilt på wellpapp, kuvert, flasketiketter, bokbindningar, kartonger, möbler och laminerad film och folier. På grund av olika miljöbestämmelser får naturliga lim härledda från förnybara resurser förnyad uppmärksamhet. De viktigaste naturprodukterna beskrivs nedan.
Djurlim
Uttrycket djurlim begränsas vanligtvis till lim framställda av däggdjurskollagen, den huvudsakliga proteinkomponenten i hud, ben och muskel. Vid behandling med syror, alkalier eller varmt vatten blir det normalt olösliga kollagenet långsamt lösligt. Om det ursprungliga proteinet är rent och omvandlingsprocessen är mild kallas produkten med hög molekylvikt gelatin och kan användas för livsmedel eller fotografiska produkter. Det lägre molekylviktsmaterialet som produceras genom kraftigare bearbetning är normalt mindre rent och mörkare i färg och kallas djurlim.
Djurlim har traditionellt använts vid träfogning, bokpapper, tillverkning av sandpapper, tunga klibbiga band och liknande applikationer. Trots sin fördel med hög initial klibbighet (klibbighet) har mycket animaliskt lim modifierats eller helt ersatts av syntetiska lim.
Kaseinlim
Denna produkt tillverkas genom att lösa kasein, ett protein erhållet från mjölk, i ett vattenhaltigt alkaliskt lösningsmedel. Graden och typen av alkali påverkar produktbeteendet. Vid träbindning är kaseinlim generellt överlägsna verkliga animaliska lim med fuktbeständighet och åldrande egenskaper. Kasein används också för att förbättra vidhäftningsegenskaperna hos färger och beläggningar.
Blodalbumlim
Lim av denna typ tillverkas av serumalbumen, en blodkomponent som kan erhållas från antingen färskt animaliskt blod eller torkat lösligt blodpulver till vilket vatten har tillsatts. Tillsats av alkali till blandningar av albumen-vatten förbättrar vidhäftningsegenskaperna. En betydande mängd limprodukter från blod används i plywoodindustrin.
Stärkelse och dextrin
Stärkelse och dextrin extraheras från majs, vete, potatis eller ris. De utgör de viktigaste typerna av vegetabiliska lim, som är lösliga eller dispergerbara i vatten och erhållas från växtkällor över hela världen. Stärkelse- och dextrinlim används i wellpapp och förpackning och som tapetlim.
![Belägring av Badajoz Napoleonskrig [1812]](https://images.thetopknowledge.com/img/world-history/2/siege-badajoz-napoleonic-wars-1812.jpg "Belägring av Badajoz Napoleonskrig [1812]")
