Perekat, zat apa pun yang mampu menyatukan material secara fungsional dengan menempelkan permukaan yang menolak pemisahan. "Perekat" sebagai istilah umum meliputi semen, lendir, lem, dan pasta — istilah yang sering digunakan secara bergantian untuk bahan organik apa pun yang membentuk ikatan perekat. Zat anorganik seperti semen portland juga dapat dianggap sebagai perekat, dalam arti bahwa mereka menahan benda-benda seperti batu bata dan balok bersama melalui perlekatan permukaan, tetapi artikel ini terbatas pada diskusi tentang perekat organik, baik yang alami maupun sintetis.
Perekat alami telah dikenal sejak jaman dahulu. Ukiran Mesir yang berasal dari 3.300 tahun menggambarkan perekatan lapisan tipis veneer dengan apa yang tampak sebagai papan sycamore. Papyrus, sebuah kain bukan tenunan awal, mengandung serat tanaman seperti reed yang terikat bersama dengan pasta tepung. Bitumen, pitches pohon, dan lilin lebah digunakan sebagai sealant (lapisan pelindung) dan perekat pada zaman kuno dan abad pertengahan. Daun emas dari manuskrip yang menyala diikat ke kertas oleh putih telur, dan benda-benda kayu diikat dengan lem dari ikan, tanduk, dan keju. Teknologi lem hewan dan ikan maju selama abad ke-18, dan pada abad ke-19 semen berbasis karet dan nitroselulosa diperkenalkan. Kemajuan yang menentukan dalam teknologi perekat, bagaimanapun, menunggu abad ke-20, di mana waktu perekat alami ditingkatkan dan banyak sintetis keluar dari laboratorium untuk menggantikan perekat alami di pasar. Pesatnya pertumbuhan industri pesawat terbang dan ruang angkasa selama paruh kedua abad ke-20 berdampak besar pada teknologi perekat. Permintaan untuk perekat yang memiliki kekuatan struktural tingkat tinggi dan tahan terhadap kelelahan dan kondisi lingkungan yang parah menyebabkan pengembangan bahan berkinerja tinggi, yang akhirnya menemukan jalan mereka ke banyak aplikasi industri dan domestik.
Artikel ini dimulai dengan penjelasan singkat tentang prinsip-prinsip adhesi dan kemudian dilanjutkan ke ulasan kelas utama perekat alami dan sintetis.
Adhesi
Dalam kinerja sambungan perekat, sifat fisik dan kimia perekat adalah faktor yang paling penting. Juga penting dalam menentukan apakah sambungan adhesif akan bekerja secara memadai adalah jenis adherend (yaitu, komponen yang disatukan — misalnya, paduan logam, plastik, bahan komposit) dan sifat pretreatment permukaan atau primer. Tiga faktor ini — bahan perekat, adherend, dan permukaan — memiliki dampak pada masa pakai struktur berikat. Perilaku mekanis dari struktur yang terikat pada gilirannya dipengaruhi oleh rincian desain sambungan dan oleh cara di mana beban yang diterapkan dipindahkan dari satu penganut ke penganut lainnya.
Tersirat dalam pembentukan ikatan perekat yang dapat diterima adalah kemampuan perekat untuk membasahi dan menyebar pada pengikut yang bergabung. Pencapaian kontak molekul antar muka seperti itu merupakan langkah pertama yang perlu dalam pembentukan sambungan perekat yang kuat dan stabil. Setelah pembasahan tercapai, gaya perekat intrinsik dihasilkan melintasi antarmuka melalui sejumlah mekanisme. Sifat tepat dari mekanisme ini telah menjadi objek studi fisika dan kimia sejak setidaknya tahun 1960-an, dengan hasil bahwa sejumlah teori adhesi ada. Mekanisme utama adhesi dijelaskan oleh teori adsorpsi, yang menyatakan bahwa zat menempel terutama karena kontak antarmolekul yang intim. Dalam sambungan adhesif kontak ini diperoleh dengan gaya antarmolekul atau valensi yang diberikan oleh molekul di lapisan permukaan perekat dan adherend.
Selain adsorpsi, empat mekanisme adhesi lainnya telah diusulkan. Yang pertama, saling mekanik, terjadi ketika perekat mengalir ke pori-pori di permukaan adherend atau di sekitar proyeksi di permukaan. Yang kedua, interdiffusion, hasil ketika perekat cair larut dan berdifusi menjadi bahan adherend. Pada mekanisme ketiga, adsorpsi dan reaksi permukaan, ikatan terjadi ketika molekul perekat teradsorpsi ke permukaan padat dan secara kimia bereaksi dengannya. Karena reaksi kimia, proses ini berbeda dalam beberapa derajat dari adsorpsi sederhana, dijelaskan di atas, meskipun beberapa peneliti menganggap reaksi kimia menjadi bagian dari proses adsorpsi total dan bukan mekanisme adhesi terpisah. Akhirnya, teori tarik-menarik elektronik atau elektrostatik menunjukkan bahwa gaya elektrostatik berkembang pada antarmuka antara bahan dengan struktur pita elektronik yang berbeda. Secara umum, lebih dari satu mekanisme ini berperan dalam mencapai tingkat adhesi yang diinginkan untuk berbagai jenis perekat dan adherend.
Dalam pembentukan ikatan rekat, zona transisi muncul pada antarmuka antara adherend dan rekat. Dalam zona ini, yang disebut interphase, sifat kimia dan fisik perekat mungkin sangat berbeda dari yang ada di bagian yang tidak kontak. Secara umum diyakini bahwa komposisi antarfase mengontrol keawetan dan kekuatan sambungan perekat dan terutama bertanggung jawab untuk pemindahan tekanan dari satu penganut ke penganut lainnya. Wilayah interfase sering menjadi lokasi serangan lingkungan, yang menyebabkan kegagalan persendian.
Kekuatan ikatan rekat biasanya ditentukan oleh uji destruktif, yang mengukur tekanan yang ditetapkan pada titik atau garis fraktur potongan uji. Berbagai metode pengujian digunakan, termasuk uji kupas, geser putaran tarik, pembelahan, dan uji kelelahan. Pengujian ini dilakukan pada berbagai suhu dan dalam berbagai kondisi lingkungan. Metode alternatif untuk mengkarakterisasi sambungan adhesif adalah dengan menentukan energi yang dikeluarkan dalam membelah suatu area satuan antarfase. Kesimpulan yang diperoleh dari perhitungan energi seperti itu, pada prinsipnya, sepenuhnya sama dengan yang berasal dari analisis tegangan.
Bahan perekat
Hampir semua perekat sintetis dan perekat alami tertentu terdiri dari polimer, yang merupakan molekul raksasa, atau makromolekul, yang dibentuk oleh penghubung ribuan molekul sederhana yang dikenal sebagai monomer. Pembentukan polimer (reaksi kimia yang dikenal sebagai polimerisasi) dapat terjadi selama langkah "penyembuhan", di mana polimerisasi berlangsung bersamaan dengan pembentukan ikatan-perekat (seperti halnya dengan resin epoksi dan sianoakrilat), atau polimer tersebut dapat terbentuk sebelum bahan diaplikasikan sebagai perekat, seperti elastomer termoplastik seperti kopolimer blok stirena-isoprena-stirena. Polimer memberikan kekuatan, fleksibilitas, dan kemampuan untuk menyebar dan berinteraksi pada permukaan adherend — sifat-sifat yang diperlukan untuk pembentukan tingkat adhesi yang dapat diterima.
Perekat alami
Perekat alami terutama berasal dari hewan atau tumbuhan. Meskipun permintaan untuk produk alami telah menurun sejak pertengahan abad ke-20, beberapa dari mereka terus digunakan dengan produk kayu dan kertas, terutama di papan bergelombang, amplop, label botol, binding buku, karton, furnitur, dan film dan foil laminasi.. Selain itu, karena berbagai peraturan lingkungan, perekat alami yang berasal dari sumber daya terbarukan mendapat perhatian baru. Produk alami terpenting dijelaskan di bawah ini.
Lem hewan
Istilah lem hewan biasanya terbatas pada lem yang dibuat dari kolagen mamalia, unsur utama protein kulit, tulang, dan otot. Ketika diobati dengan asam, alkali, atau air panas, kolagen yang biasanya tidak larut perlahan menjadi larut. Jika protein asli murni dan proses konversinya ringan, produk dengan berat molekul tinggi disebut gelatin dan dapat digunakan untuk makanan atau produk fotografi. Bahan dengan berat molekul rendah yang dihasilkan oleh pemrosesan yang lebih kuat biasanya kurang murni dan lebih gelap warnanya dan disebut lem hewan.
Lem hewan secara tradisional telah digunakan pada sambungan kayu, penjilidan buku, pembuatan amplas, kaset berlekat tebal, dan aplikasi serupa. Terlepas dari keunggulannya dari tack awal yang tinggi (lengket), banyak lem hewan telah dimodifikasi atau seluruhnya diganti oleh perekat sintetis.
Lem kasein
Produk ini dibuat dengan melarutkan kasein, protein yang diperoleh dari susu, dalam larutan alkali berair. Tingkat dan jenis alkali mempengaruhi perilaku produk. Dalam ikatan kayu, perekat kasein umumnya lebih unggul dari lem hewan sejati dalam karakteristik tahan air dan penuaan. Kasein juga digunakan untuk meningkatkan karakteristik cat dan pelapis.
Lem albumen darah
Lem jenis ini dibuat dari serum albumen, komponen darah yang dapat diperoleh dari darah hewan segar atau bubuk darah terlarut kering yang ditambahkan air. Penambahan campuran alkali ke air albumen meningkatkan sifat perekat. Sejumlah besar produk lem dari darah digunakan dalam industri kayu lapis.
Pati dan dekstrin
Pati dan dekstrin diekstraksi dari jagung, gandum, kentang, atau nasi. Mereka merupakan jenis utama perekat nabati, yang larut atau terdispersi dalam air dan diperoleh dari sumber tanaman di seluruh dunia. Perekat pati dan dekstrin digunakan dalam papan bergelombang dan kemasan dan sebagai perekat wallpaper.
