Liim

Nitrotselluloosliim tuubist väljas

Liim on vedel või poolvedel ainete segu, millega saab liimida või liita esemeid kokku.

Kirjeldus

Liime saab valmistada nii looduslikest kui ka sünteetilistest ainetest. Liimida on võimalik väga erinevaid materjale, kuid eriti tugevad liimliited tekivad õhukeste materjalide ühendamisel. Liime kasutatakse sageli õhukeste või erinevat tüüpi materjalide liitmiseks ning need on eelistatud juhul, kui liide peab olema vibratsioonikindel ja jaotama pinged ühtlaselt kogu ühenduspinna ulatuses. Liimide üheks puuduseks on aga sageli nende pikk kõvenemisaeg, mis võib piirata tootmisprotsessi kiirust või nõuda lisatingimusi (nt temperatuuri või niiskuse reguleerimist).

Liimi toimemehhanism on adhesioon ehk liimi ja liimitava materjali vaheline ühendus, mis võib tekkida mitmel erineval viisil. Üldjoontes toimub see kas füüsikalisel või keemilisel teel. Füüsikalise adhesiooni korral difundeeruvad liimi osakesed materjali pinna sisse, samas kui keemilise adhesiooni puhul moodustub reaktsiooni tulemusel side kahe aine vahel. Liimliite tugevus sõltub paljudest teguritest, sealhulgas adhesiooni iseloomust. Mõnel juhul tekib liimi ja detaili vahel tõeline keemiline side, mis tagab eriti tugeva ühenduse. Teistes olukordades hoiavad materjale koos elektrostaatilised jõud, mis on nõrgemad, kuid võivad teatud rakendustes olla piisavad. Üks sagedasemaid adhesiooni mehhanisme on van der Waalsi jõudude toimel tekkiv side. Need on nõrgad füüsikalised jõud, mis toimivad ainult väga väikesel mõjuraadiusel, kuid piisava pinna kontaktiala korral võivad need anda arvestatava kogutugevuse. Van der Waalsi mõjud jagunevad dispersioonijõududeks (Londoni jõud), induktsioonijõududeks ja orientatsioonijõududeks. Veel üks võimalik adhesioonimehhanism on liimi molekulide difusioon liimitava materjali sisse (tihti niiskuse vahendusel), millele järgneb liimi kivistumine ja sideme lõplik tugevnemine.

Ajalugu

Vanim teadaolev liimi teadlikule kasutamisele viitav leid (umbes 200 000 eKr) on kasetõrva abil oda külge kinnitatud kivikild. Oda leiti Kesk-Itaaliast. Varaseim teade liitliimide kasutamisest pärineb 70 000 eKr, kus liimi on samuti kasutatud oda valmistamiseks. Kivipeaga oda leiti Sibundu koopast Lõuna-Aafrikas. Liim koosnes taimsete polüsahhariidide ja punase ookri segust.

Ka kuulus Ötzi jäämees kasutas relvi, mis olid kokku pandud kasetõrva abiga. 6000 aasta vanused keraamikaleiud tõendavad kollageenil põhinevate loomsete liimide kasutamist, mida saadi naha, liigeste, organite kattekoe, karvade, küünte ja luude töötlemisel. Egiptlased kasutasid laialdaselt loomseid liime mööblidetailide, elevandiluu ja papüüruse fikseerimiseks. Mongolid kasutasid liimaineid oma lühikeste vibude valmistamisel. Ameerika idarannikul elanud hõimud kasutasid kuusevaigu ja rasva segu, et muuta veekindlaks oma kasekoorest tehtud kanuude liitekohad.

Vana-Kreeka ja Vana-Rooma kunstnikud kasutasid liime mosaiikide ja põrandaplaatide paigaldamisel. Keskaegses Euroopas kasutati kuldamisel munavalget. Esimene liimivabrik asutati 18. sajandi alguses Hollandis. 1750. aastatel võtsid inglased kasutusele kalaliimi. Tööstuse arenedes hakati liime valmistama erinevatest orgaanilistest materjalidest nagu luud, tärklis, kalanahad ja kaseiin. 19. sajandi lõpus võeti Šveitsis kasutusele puiduliimina kaseiin. Tänapäeval on see levinud toidupakendite kinnitamisel.

Tüübid

Liime saab liigitada kas sideme tekitamise meetodi järgi, kõvenemisprotsessil tekkivate sidemete tüübist lähtudes või liimaine sünteetilisest või looduslikust päritolust lähtuvalt.

Kuivkivistuvad liimid

Kuivamise teel kivistuvaid liime on kahte sorti: lahustipõhised liimid ja polümeer-disperssed liimid, viimased on tuntud ka kui emulsioonliimid. Lahustipõhised liimid on segud kahest või enamast koostisosast (tüüpiliselt polümeeridest), mis on lahustis lahustatud. Kontakt- ja kummiliimid on kõige tuntumad kuivkivistuvate liimide esindajad. Liim kõveneb lahusti aurustudes. 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 inseneerias.

Rõhutundlikud liimid

Rõhutundlikud liimid (RTL) moodustavad sideme nõrga rõhu toimel, liites liimi ja detaili. Side tekib, kuna liim on piisavalt voolav, et niisutada pinda. Sideme tugevus tuleneb liimi sobivast kõvadusest – rõhu rakendamisel ei anna materjal järele. Kui liim ja detail on piisavalt lähestikku, hakkavad toimima van der Waalsi jõud, mis tugevdavad ühendust. RTL-id on disainitud kas püsivateks või eemaldatavateks. Parimad rõhutundlikud liimid suudavad moodustada sideme, mis kannab mitme kilogrammiseid koormusi ühe ruutsentimeetri haakepinna kohta – ka kõrgetel temperatuuridel, kus tavalised liimid kaotaksid oma tugevuse.

Püsivaid RTL-e saab lühiajaliselt kasutada ka eemaldatavate liimidena, sest lõplik sideme tugevus kujuneb sageli alles mitme tunni või päeva jooksul. Eemaldatavad liimid on mõeldud ajutiseks kasutamiseks. Ideaaljuhul saab nende abil loodud sideme lahti võtta ka aastate pärast, kahjustamata ega määrimata liimitud pinda. Selliseid liime kasutatakse sageli maalriteipides, märkmepaberites ning meditsiinis nahaga kokkupuutuvates toodetes (nt plaastrid, EKG-elektroodid, sporditeibid). Mõned eemaldatavad liimkinnitused on loodud korduvalt kleepuma ja lahti tulema – neid iseloomustab väike haakuvus ning need ei ole mõeldud raskete koormuste kandmiseks.

Rõhutundlikke liime toodetakse tavaliselt vedelate või 100% tahkiste kujul. Vedelate liimide puhul muutub materjal lahusti või veeldaja aurustumisel voolavast ja vormitavast olekust tahkeks ja tugevaks. Edasine kuumutamine võib aidata kaasa sõlmsidemete tekkimisele ja molekulmassi suurenemisele. Tahked RTL-id võivad olla kas madala viskoossusega polümeerid, mis moodustavad pinnale kandmisel ja kiiritamisel põiksidemeid (tulemuseks tugev liimühendus), või kõrgviskoossed materjalid, mida kuumutades muudetakse vormitavaks ja jahtudes taastub nende algne tugevus ja kuju. Peamised toormaterjalid rõhutundlike liimide tootmisel on akrülaadipõhised polümeerid.

Kontaktliimid

Kontaktliime kasutatakse tugevate ja purunemiskindlate sidemete loomiseks. Näiteks kasutavad kingsepad kontaktliime jalatsipealsete kinnitamisel tallaga. Üks levinumaid kontaktliimide koostisosi on looduslik kautšuk (polüisopreen). Nii looduslikud kui ka sünteetilised elastomeerid kristalliseeruvad pinge toimel, mis suurendab sideme tugevust. Kontaktliimi kasutamisel kantakse liim esmalt mõlemale ühendatavale pinnale, seejärel lastakse sellel mõnda aega kuivada, enne kui pinnad kokku surutakse. Mõned kontaktliimid vajavad enne ühendamist isegi kuni 24-tunnist kuivamisaega. Kokkusurumisel moodustub side aga väga kiiresti, mistõttu ei ole vaja liidet pikalt surve all hoida ega kasutada klambreid.

Temperatuuriliimid

Kuumliimid ehk kuumsulavad liimid on termoplastilised materjalid, mis sulatatakse temperatuuril 65–180°C, kantakse detailile ning seejärel lastakse jahtuda. Jahtumisel moodustub tugev side, mis sobib erinevate materjalide liimimiseks. Eriti levinud on etüülvinüülatsetaadipõhised (EVA) liimid, mida saab kasutada paljude igapäevaste materjalide liitmiseks. Liimipüstol on üks mugavamaid vahendeid kuumliimi pealekandmiseks – see sulatab tahke liimi ja võimaldab vedelal liimil läbi toru pinnale voolata, kus see jahtudes kiiresti kivistub. Termoplastilisi liime hakati laiemalt kasutama 1940. aastatel, kuna varasemad veepõhised liimid ei olnud niisketes tingimustes piisavalt vastupidavad ja kippusid ühenduskohast lahti tulema.

Multikomponentsed liimid

Mitmekomponentsed liimid kõvenevad keemilise reaktsiooni teel, mis toimub kahe või enama aine vahel. Reaktsiooni käigus tekivad polümeeride vahel põiksidemed, mis annavad liimile tugevuse ja vastupidavuse. Erinevalt ühekomponentsest liimist ei ole mitmekomponentse liimi koostisosad iseseisvalt liimivad. Alles pärast komponentide segamist algab keemiline reaktsioon, mille tulemusel liim kõveneb ning saavutab täieliku adhesiooni. Mitmekomponentsed liimid võivad olla lahustipõhised või lahustivabad. Lahusti toimib sellisel juhul reaktsiooni vahendajana ehk mediaatorina reageerivate ainete vahel ning aurustub kõvenemisprotsessi käigus.

Ühekomponentsed liimid

Ühekomponentsed liimid kõvenevad välisest allikast saadava energia või katalüsaatori (nt kiirguse, soojuse või niiskuse) toimel. Ultraviolettkiirguse toimel kõvenevad liimid on muutunud väga populaarseks tööstuses, kuna need kõvenevad erakordselt kiiresti ja moodustavad samas tugeva sideme. UV-liimid võivad kivistuda juba sekundiga või isegi lühema aja jooksul. Need sobivad paljude erinevate materjalide liimimiseks ning taluvad hästi ka kõrgeid temperatuure. UV-liime kasutatakse laialdaselt elektroonikas, telekommunikatsioonis, meditsiinis, aeronautikas, klaasitööstuses ja optikas.

Erinevalt paljudest teistest liimidest ei liida UV-põhised liimid materjale vaid omavahel, vaid neid saab kasutada ka katmiseks, tihendamiseks ja pitseerimiseks. Tavaliselt on need akrüülipõhised. Soojuse toimel kõvenevad liimid koosnevad ühest või mitmest komponendist, mis kuumutamisel reageerivad omavahel ja moodustavad põiksidemeid. Niiskuse toimel kõvenevad liimid reageerivad õhus leiduva veeauruga, mille tulemusel toimub kivistumine.

Looduslikud liimid

Looduslikud liimid on valmistatud orgaanilistest materjalidest, nagu taimemass, tärklis, looduslik vaik ja kaseiin. Neid nimetatakse sageli ka bioliimideks. Kõige lihtsam ja tuntum näide looduslikust liimist on jahust ja veest valmistatud pasta. Loomseid liime on traditsiooniliselt kasutatud näiteks raamatuköitmisel ja puidutöödes, kuid tänapäeval on need seal enamasti asendatud sünteetiliste liimidega, mis on vastupidavamad ja tootmises mugavamad. Kaseiinipõhiseid liime kasutatakse peamiselt klaaspudelite sildistamisel, samas kui tärklisepõhiseid liime rakendatakse gofreeritud papist toodete, paberkottide ja tapeetide liimimiseks. Ligniini kasutati varem saepuruplaatide valmistamisel, kuid nüüd on see asendatud sünteetiliste vaikudega.

Teine huvitav loodusliku liimi näide on munavalge, mida kasutati omal ajal vineeritööstuses.

Kaseiiniliimi valmistatakse piimaproteiinide sadestamisel sipelghappe (või äädika) abil. Saadud kohupiimataoline mass töödeldakse seejärel aluselise ainega (näiteks söögisoodaga), mille toimel lagunevad tükid ning segu muutub plastiliseks ja vedelaks liimiks.

Sünteetilised liimid

Sünteetilised liimid on valmistatud keemiliselt toodetud polümeeridest ja neid kasutatakse tänapäeval märksa laiemalt kui looduslikke liime, kuna need on tugevamad, vastupidavamad ning parema niiskus- ja kuumataluvusega. Need liimid põhinevad peamiselt elastomeeridel, termoplastidel, emulsioonidel ja termosettidel. Viimased ehk termoreaktiivsed liimid kõvenevad keemilise reaktsiooni käigus ning moodustavad tugeva, pöördumatult kivistunud struktuuri. Kõige tuntumad sünteetilised termosetliimid on epoksüliimid, polüuretaanid, tsüanoakrülaadid ja akrülaadid. Neid kasutatakse laialdaselt nii tööstuses kui ka koduses remonditöös, kuna nad tagavad suurepärase adhesiooni mitmesuguste materjalide, sealhulgas metalli, plasti, klaasi ja keraamika vahel.

Välislingid

• Jaan-Juhan Oidermaa, Antropoloogid jõudsid neandertallaste liimi valmistamise saladusteni 4. september 2017
• waterproof adhesives glue