Liim - mis tahes aine, mis suudab materjale funktsionaalsel viisil koos pinnale kinnitamise abil eraldada. Üldine termin "liim" hõlmab tsementi, liimi, liimi ja pastat - termineid, mida sageli kasutatakse vaheldumisi mis tahes orgaanilise materjali jaoks, mis moodustab kleepuva sideme. Liimideks võib pidada ka anorgaanilisi aineid, näiteks portlandtsementi, selles mõttes, et need hoiavad pinna kinnitamise kaudu koos esemeid, nagu tellised ja talad, kuid see artikkel piirdub nii looduslike kui ka sünteetiliste orgaaniliste liimide käsitlemisega.
Naturaalseid liime on teada antiikajast peale. Egiptuse nikerdused, mis pärinevad 3300 aastat tagasi, kujutavad õhukese spoonitüki liimimist sellele, mis näib olevat sümmarjas. Varane mittekootud kangas Papyrus sisaldas roostiku taimi, mis olid ühendatud jahu pastaga. Bituumeni, puuplatse ja mesilasvaha kasutati muinas- ja keskajal hermeetikute (kaitsekatetena) ja liimidena. Valgustatud käsikirjade kuldleht seoti munavalge abil paberile ja puidust esemed liimiti kaladest, sarvest ja juustust. Looma- ja kalaliimide tehnoloogia arenes edasi 18. sajandil ning 19. sajandil tutvustati kummi- ja nitrotselluloosipõhiseid tsemente. Liimitehnoloogia olulised edusammud ootasid aga 20. sajandit, mille jooksul looduslikke liime täiustati ja paljud sünteetilised materjalid tulid laborist välja looduslike liimide asendamiseks turul. Lennundus- ja kosmosetööstuse kiire kasv 20. sajandi teisel poolel avaldas liimitehnoloogiale sügavat mõju. Nõudlus liimide järele, millel oli kõrge konstruktsioonitugevus ja mis olid vastupidavad nii väsimusele kui ka rasketele keskkonnatingimustele, tekkis kõrgtehnoloogiliste materjalide väljatöötamine, mis lõpuks leidsid tee paljudesse tööstuslikesse ja kodumaistesse rakendustesse.
See artikkel algab adhesiooniprintsiipide lühikese selgitamisega ja seejärel looduslike ja sünteetiliste liimide peamiste klasside ülevaatega.
Adhesioon
Liimühenduste toimimisel on kõige olulisemad liimi füüsikalised ja keemilised omadused. Liimühenduse piisava toimimise kindlaksmääramisel on olulised ka liimiliigid (st ühendatavad komponendid - nt metallisulam, plastik, komposiitmaterjal) ja pinna eeltöötluse või krundi iseloom. Need kolm tegurit - kleepuv, kleepuv ja pind - mõjutavad liimitud konstruktsiooni kasutusiga. Liimitud konstruktsiooni mehaanilist käitumist mõjutavad omakorda vuugi konstruktsiooni üksikasjad ja viis, kuidas rakendatud koormused kanduvad ühelt kleepuvalt teisele.
Vastuvõetava kleepuva sideme moodustamisel on liimi võime niisutada ja levida liimitud liimidel. Sellise pindadevahelise molekulaarse kontakti saavutamine on vajalik esimene samm tugevate ja stabiilsete liimühenduste moodustamisel. Kui niisutamine on saavutatud, tekitatakse liideses sisemised kleepumisjõud mitmete mehhanismide abil. Nende mehhanismide täpset olemust on füüsikalise ja keemilise uurimise objektiks olnud vähemalt alates 1960. aastatest, mille tulemusel on olemas mitmeid adhesiooniteooriaid. Peamine adhesioonimehhanism on seletatav adsorptsiooniteooriaga, mis väidab, et ained kleepuvad peamiselt molekulidevahelise kontakti tõttu. Liimühendustes saavutatakse see kontakt molekulidevahelise või valentsjõu mõjul, mida molekulid avaldavad liimi ja kihi pinnakihtides.
Lisaks adsorptsioonile on pakutud välja veel neli adhesioonimehhanismi. Esimene, mehaaniline blokeering, toimub siis, kui liim voolab liimitud pinna pooridesse või pinna eendite ümber. Teine, difusioon, tekib siis, kui vedel liim lahustub ja hajub kleepuvateks materjalideks. Kolmandas mehhanismis - adsorptsioon ja pinnareaktsioon - toimub sidumine, kui liimimolekulid adsorbeeruvad tahkele pinnale ja reageerivad sellega keemiliselt. Keemilise reaktsiooni tõttu erineb see protsess mingil määral ülalkirjeldatud lihtsast adsorptsioonist, ehkki mõned teadlased leiavad, et keemiline reaktsioon on osa kogu adsorptsiooniprotsessist, mitte aga eraldi adhesioonimehhanismist. Lõpuks viitab elektrooniline või elektrostaatiline tõmbeteooria sellele, et elektrostaatilised jõud tekivad erineva elektroonilise riba struktuuriga materjalide vahelisel liidesel. Üldiselt mängib erinevat tüüpi liimide ja nakkeainete soovitud haardumistaseme saavutamisel rolli rohkem kui üks neist mehhanismidest.
Liimisideme moodustumisel tekib liimi ja liimi vahelise liidese üleminekutsoon. Selles tsoonis, mida nimetatakse vahefaasiks, võivad liimi keemilised ja füüsikalised omadused tunduvalt erineda puutumatute osade omadustest. Üldiselt arvatakse, et faasidevaheline koostis kontrollib liimühenduse vastupidavust ja tugevust ning vastutab peamiselt stressi ülekandumise eest ühelt liimijalt teisele. Faasidevaheline piirkond on sageli keskkonnarünnaku koht, mis viib liigeste purunemiseni.
Kleepliimide tugevus määratakse tavaliselt hävitavate testidega, millega mõõdetakse katsekeha murdumispunktis või joonel tekkinud pingeid. Kasutatakse mitmesuguseid katsemeetodeid, sealhulgas koorimis-, tõmbe-, tõmbe-, lõhe- ja väsimusteste. Neid katseid viiakse läbi laias temperatuurivahemikus ja erinevates keskkonnatingimustes. Liimühenduse iseloomustamiseks on alternatiivne meetod vahefaasi ühiku pindala eraldamiseks kulutatud energia määramine. Sellistest energiaarvutustest saadud järeldused on põhimõtteliselt täiesti samaväärsed stressianalüüsi tulemustega.
Liimmaterjalid
Praktiliselt kõik sünteetilised liimid ja teatavad looduslikud liimid koosnevad polümeeridest, mis on hiiglaslikud molekulid ehk makromolekulid, moodustades tuhandeid lihtsamaid molekule, mida nimetatakse monomeerideks. Polümeeri moodustumine (keemiline reaktsioon, mida nimetatakse polümerisatsiooniks) võib toimuda "kõvenemise" etapis, kus polümerisatsioon toimub samaaegselt liimsidemega (nagu epoksüvaikude ja tsüanoakrülaatide puhul), või võib polümeer olla mis moodustatakse enne materjali kleepimist, nagu ka termoplastsete elastomeeride, näiteks stüreen-isopreen-stüreen-plokk-kopolümeeride korral. Polümeerid annavad kleepuval pinnal tugevuse, elastsuse ja võime levida ning suhelda - omadused, mis on vajalikud vastuvõetava haardumistaseme moodustamiseks.
Naturaalsed liimid
Looduslikud liimid on peamiselt loomset või taimset päritolu. Kuigi nõudlus looduslike toodete järele on alates 20. sajandi keskpaigast vähenenud, kasutatakse mõnda neist jätkuvalt puidu- ja paberitoodetega, eriti lainepapist, ümbrikesse, pudelisiltidesse, raamatute köitesse, pappkastidesse, mööblitesse ning lamineeritud kilesse ja fooliumitesse. Lisaks on mitmesuguste keskkonnaalaste eeskirjade tõttu taas tähelepanu pööratud taastuvatest ressurssidest saadud looduslikele liimidele. Allpool kirjeldatakse olulisemaid looduslikke tooteid.
Loomsed liimid
Mõiste loomne liim piirdub tavaliselt liimidega, mis on valmistatud imetajate kollageenist, mis on naha, luu ja lihaste peamine valgu koostisosa. Hapete, leeliste või kuuma veega töötlemisel muutub tavaliselt lahustumatu kollageen aeglaselt lahustuvaks. Kui algvalk on puhas ja muundumisprotsess on kerge, nimetatakse suure molekulmassiga toodet želatiiniks ja seda võib kasutada toidu- või fototoodete valmistamiseks. Jõulisema töötlemise käigus toodetud madalama molekulmassiga materjal on tavaliselt vähem puhas ja tumedama värvusega ning seda nimetatakse loomseks liimiks.
Loomset liimi on traditsiooniliselt kasutatud puidu ühendamisel, raamatute sidumisel, liivapaberi valmistamisel, raskete kummilintide valmistamisel ja sarnastes rakendustes. Vaatamata oma suure algse nakkuvuse (kleepuvuse) eelisele on palju loomseid liime modifitseeritud või täielikult asendatud sünteetiliste liimidega.
Kaseiini liim
See toode valmistatakse piimast saadud valgu kaseiini lahustamisel aluselises vesilahuses. Leelise määr ja tüüp mõjutavad toote käitumist. Puiduliimimisel on kaseiinliimid niiskuskindluse ja vananemisomaduste poolest üldiselt paremad kui loomulikud liimid. Kaseiini kasutatakse ka värvide ja katete kleepuvate omaduste parandamiseks.
Vere albumiini liim
Seda tüüpi liim on valmistatud seerumi albumiinist, verekomponendist, mis on saadud kas värskest loomaverest või kuivatatud lahustuvast verepulbrist, millele on lisatud vett. Leelise lisamine albumiini ja vee segudele parandab kleepumisomadusi. Vineeritööstuses kasutatakse märkimisväärses koguses verest liimitooteid.
Tärklis ja dekstriin
Tärklis ja dekstriin ekstraheeritakse maisist, nisust, kartulist või riisist. Need on peamised köögiviljaliimide tüübid, mis on vees lahustuvad või dispergeeruvad ja mida saadakse taimsetest allikatest kogu maailmas. Tärklise ja dekstriini liime kasutatakse lainepapist ja pakenditest ning tapeediliimina.
