Liim

Ajalugu

Vanim teadaolev liimi teadlikule kasutamisele viitav leid (umbes 200 000 eKr) on kasetõrva abil oda külge kinnitatud kivikild. Oda pärines Kesk-Itaaliast. Varaseim teade liitliimide kasutamisest pärinevad 70 000 eKr, kus samuti kasutati eelmainitud küttimisvahendit. Kivipeaga oda leiti Sibundu koopast, Lõuna-Aafrikas. Liim koosnes taimsete polüsahhariidide ja punase ookri segust. Kuulus Ötzi jäämees kasutas relvi, mis olid kokku pandud kase-puukoore-tõrva abiga.
6000-aastased keraamikaleiud tõendavad kollageenil põhinevate loomsete liimide kasutamist, mida saadi naha, liigeste, organite seinte, karvade, küünte ja luude töötlemisel. Babüloonia ajal kasutati tõrvalaadset liimi kujude kinnitamiseks. Egiptlased kasutasid laialdaselt loomseid liime mööblidetailide, elevandiluu ja papüüruse fikseerimiseks. Mongolid kasutasid liimaineid oma lühikeste vibude valmistamisel. Idaranniku lähedaste hõimude põlisameeriklased kasutasid kuusevaigu ja rasva segu, et teha veekindlaks õmblusi oma kasekoorest tehtud kanuusid. Vana-Kreeka ja Vana-Rooma kunstnikud kasutasid tihti liime mosaiikide ja plaatide paigaldamisel, millest mõned on siiani säilinud algsel kujul.
Keskaegses Euroopas kasutati munavalgeid, et liimida dekoratiivseid kullalehti. Esimene liimivabrik asuti 18. sajandi alguses Hollandis. 1750ndatel võtsid inglased kasutusele kalaliimi. Moodsa maailma arenedes lisandusid ka paljud alternatiivsed ained liimide toormaterjalide nimekirja: luud, tärklis, kalanahad ja kaseiin. Moodsal liimil on suurenenud paindlikkus, kõvadus, kõvenemise kiirus, ja keemiline inertsus.
19. sajandi lõpus võeti Šveitsis kasutusele puiduliimina kaseiin. Tänapäeval on see levinud toidukottide liim.

Tüübid

Liime saab liigitada sideme tekitamise meetodi järgi. Neid saab omakorda jaotada kõvenemisprotsessil tekkivate sidemete tüübist lähtudes. Alternatiivselt saab ka rääkida liimaine sünteetilisest või looduslikust päritolust.

Kuivkivistuvad liimid

Kuivamise teel kivistuvad liime on kahte sorti: lahustibaasilised liimid ja polümeer-disperssed liimid, viimased on tuntud ka kui emulsioonliimid. Lahustipõhised liimid on segud kahest või enamast koostisosast (tüüpiliselt polümeeridest), mis on lahustatud solvendis (lahustis). Kontakt- ja kummiliimid on kõige tuntumad kuivkivistuvate liimide esindajad. Liim kõveneb lahusti aurustudes. Olenevalt liimi keemilisest koostisest, fikseerivad nad erinevaid materjale vähemal või suuremal määral.
Polümeer-disperssed liimid on piimjasvalged segud, mille baasaineks on sageli polüvinüülatsetaat (PVAc). Tihti kasutatakse neid masstootmises puidudetailide ja pakkematerjalide liimisel. Samuti leiab PVAc laialdast kasutust kangaste, kangapõhiste osade liimimisel ja inseneripraktikas.

Rõhutundlikud liimid

Rõhutundlikud liimid (RTL) moodustavad nõrga rõhu toimel sideme, mis liidab liimi detailiga. Liimi side moodustub, kuna aine on piisavalt voolav, et märjata pinda. Sideme tugevus tuleneb liimi piisavast kõvadusest, mis rõhu rakendamisel ei anna järgi. Detaili ja liimaine piisaval lähedusel hakkavad mõjuma van der Waalsi jõud, mis tugevdavad märgatavalt ühendust.
RTL-d on disainitud kas püsivateks või eemaldatavateks. Nii mõnedki paremad RT liimid tekitavad sideme, mis suudab kanda mitme kilogrammiseid koormusi ühe ruutsentimeetrise haakepinna kohta ja seda veel kõrgetel temperatuuridel, kus tavalise liimi side oleks katkenud. Permanentseid RTL-e saab lühikese aja jooksul kasutada kui eemaldatavaid liime, sest püsiva sideme tekkimiseks läheb tihti aega mitu tundi kuni päev.
Eemaldatavad liimid on mõeldud andma lühiajalist sidet, mida ideaalis saab lahti võtta aastate pärast detaili kahjustamata või määrimata. Eemaldatavaid liime kasutatakse tihti maalriteipides, märkmepaberites ja meditsiinis nahakontaktidel( plaastrid, EKG elektroodid, sporditeibid jne).
Mõned eemaldatavad liimkinnitused on loodud korduvalt kleepuma ja lahti tulema. Tavaliselt iseloomustab selliseid liime väike haakuvus ja nad ei ole mõeldud raskuste kinnitamiseks.
Rõhutundlikud liimid on tavaliselt toodetud kas vedelatena või 100% tahkisena. Lahusti või veeldaja kuivatamisel muutub RT liimi olek voolavast ja vormitavast tahkeks ja tugevaks. Edasist kuumutamist kasutatakse sõlmsidemete tekitamiseks ja molekulmassi tõstmiseks.
100% tahked RTL-d võivad olla madala viskoossusega polümeerid, mis moodustavad pinnale kandes ja seejärel kiiritades põiksidemeid, mille tulemusel tekib tugev liimliide. Alternatiivselt võivad nad olla kõrgviskoossed materjalid, mida kuumutades muudetakse vormitavaks ja seejärel jahutades taastub algne soovitud vorm. Peamised toormaterjalid RTL materjalideks on akrülaadipõhised polümeerid.

Kontaktliimid

Kontaktliimid kasutatakse tugeva ja purunemiskindla sideme saamiseks. Kontaktliime kasutavad näiteks kingsepad jalatsipealsete kinnitamisel tallaga. Looduslik kautšuk (polüisopreen) on üks tavalisemaid kontaktliimide koostisosi. Mõlemad elastomeerid kristalliseeruvad pinge toimel. Kontaktliim kasutamiseks peab liimainet esmalt kandma pinnale ja seejärel laskma liimil mõnda aega kuivada enne kahe pinna kokkusurumist. Enne detailide ühendamist vajavad mõned kontaktliimid lausa 24-tunnist kuivamisaega. Samas, kokkusurumisel moodustub side väga kiirelt. Tavaliselt ei ole vaja survestada liimliidet pikalt. Seega pole vaja kasutada klambreid.

Temperatuuriliimid

Kuumliimid, tuntud ka kui kuumsulavad liimid, on termoplastid, mis sulatatuna (sulamistemperatuur 65–180 °C) kantakse detailile ja seejärel lastakse jahtuda. Selle tulemusena moodustub tugev side, mis on võimeline liimima mitmeid materjale. Eriti populaarsed on etüülvinüülatsetaadipõhised liimid, kuna neid saab kergesti kasutada paljude tavakasutuses olevate materjalide peal. Liimipüstoli kasutamine on üks kergemaid viise liimi pinnale kandmiseks. Liimipüstol sulatab tahke liimi ja võimaldab vedelikul pääseda läbi toru materjalile, kus liim seejärel kivistub.
Termaoplastilised liimid võeti kasutusel 1940. aastatel, kuna varem kasutusel olnud veepõhised liimid kippusid niiskes kliimas ühenduskohast lahti tulema.

Multikomponentsed liimid

Mitmest koostisosast koosnevad liimid kõvenevad keemilise reaktsiooni teel, mis toimub kahe või enama aine vahel. Reaktsiooni toimel tekivad polümeeride vahel põiksidemed. Multikomponentse liimi koostisosad ei ole eraldiseisvalt liimivad. Pärast segamist komponendid reageerivad üksteisega ja alles pärast kõvenemist toimub täielik adhesioon. Mitmekomponentsed liimid võivad olla kas lahustibaasilised või ilma lahustita. Lahusti on mediaator reageerivate ainete vahel, mis aurustub kõvenemisprotsessi jooksul.

Ühekomponentsed liimid

Ühest komponendist koosnevad liimid kõvenevad välisest allikast saadava energia või katalüsaatori (kiirgus, soojus, niiskus) teel. Ultraviolett (UV) kiirguse toimelised liimid on kogumas populaarsust tööstussektoris, kuna nad paksenevad ülikiiresti ja annavad seejuures tugeva sideme. Need liimid võivad kõveneda lausa 1 sekundi või isegi lühema aja jooksul. Paljud tooted liimivad erinevaid materjale, seejuures taludes kõrgeid temperatuure. Need omadused teevad UV-liimidest ideaalsed fiksaatorid, mida saab kasutada mitmetes eluvaldkondades nagu elektroonika, telekommunikatsioon, meditsiin, aeronautika, klaasitööstus ja optika. Erinevalt teistest liimidest ei liida UV-põhised liimid ainult materjale kokku, vaid võivad ka katta, tihendada ja pitseerida liiteid. Nad on tavaliselt akrüülipõhised.
Soojuse mõjul kivistuvad liimid koosnevad kahest või enamast komponendist, mis kuumuse toimel reageerivad ja moodustavad põiksidemeid. Niiskuse mõjul kivistuvad liimid kõvenevad õhus leiduva vedeliku ja liimaine vahelise reaktsiooni toimel. Tsüanoakrülaadid ja urataanid on tüüpilised klassi esindajad.

Looduslikud liimid

Looduslikud liimid on valmistatud orgaanilistest materjalidest, nagu taimemass, tärklis, looduslik vaik, ja eelnevalt mainitud kaseiin. Neid nimetatakse ka bioliimideks. Kõige igapäevasem näide looduslikust liimist on jahust ja veest tehtud lihtne pasta. Loomseid liime on tihti kasutatud raamatute, puudetailide ja paljude teiste esemete liimiseks, mida tänapäeval asendavad tööstusettevõtetes sünteetilised liimid. Kaseiini kasutatakse peamiselt klaaspudelite sildistamisel. Tärklisepõhiseid liime kasutatakse gofreeritud laudade, paberkottide ja tapeetide liimimisel. Saepuruplaate liimiti ligniiniga (kuigi nüüdisajal eelistakse pigem sünteetilisi vaike). Teine levinud looduslik liimiliik on munavalge, mida kasutati vineeritööstuses. Kaseiinipõhist liimi valmistatakse piimaproteiinide sadestamisel sipelghappega (äädikas), mida seejärel töödeldakse alusega (näiteks söögisoodaga), et põhjustada eelnevalt tekkinud kohupiimaklompide lagunemist ja vedeliku plastiliseks muutumist.

Sünteetilised liimid

Sünteetilised liimid põhinevad elastomeeridel, termoplastidel, emulsioonidel ja termosettidel. Epoksüliimid, polüurataanid, tsükloakrülaadid ja akrülaadid on ühed tuntumad termosetid.

Adhesiooni mehhanism

Adhesioon, ühendus liimi ja materjali vahel, saab toimuda kas füüsikalisel viisil, kus liimi osakesed difundeeruvad detaili sisse, või toimub keemiline reaktsioon kahe kihi vahel. Liimliite tugevus oleneb paljudest asjaoludes, nende hulga ka adhesiooni mehhanismist.
Mõnel juhul tekib reaalne keemiline side detaili ja liimi vahel, teistel juhtudel hoiavad elektrostaatilised jõud aineid koos. Kolmas võimalus on side van der Waalsi jõudude toimel, mis on nõrgem ja esineb piisaval määral ainult väga väikeses mõjuraadiuses. Van der Waalsi mõjud jagunevad kolmeks: dispersiooni (Londoni jõud), induktsiooni- ja orientatsioonijõud. Neljas võimalus on liimi molekulide difusioon (niiskuse abil) liimitava materjali sisse, millele järgneb kivistumine.