تويت
غراء
Glue - Colle
الغراء
يعد الغراء glue من أقدم المواد اللاصقة المستخدمة لربط المواد الصلبة غير المعدنية ولصقها من دون التأثير في مواصفاتها وخواصها. يتألف الجزء الأساسي للمادة اللاصقة من مركبات ذات وزن جزيئي مرتفع (متعددة الحد ـ بوليمير) أو من مركباتها المفردة (أحادية الحد ـ مونومير) ويُنسب إلى هذه المركبات البوليميرية الخواص الدبقة.
تحضر المواد اللاصقة في حالتها المائعة وتستخدم، إما بشكلها السائل أو منحلة في مذيبات، أو بشكل مبعثرات، أو بالشكل المصهور. يُضاف إلى المادة الأساسية في الغراء مواد أخرى محسنة مثل المذيبات والمبعثرات والمواد المالئة والمقسيات والمسرَّعات والملدِّنات والمثبّتات والمواد المساعدة على التشابك.
ترتبط قوة الالتصاق بمواصفتين أساسيتين؛ هما:
ـ ثبات جزيء المادة اللاصقة على السطح المراد لصقه.
ـ التماسك الداخلي للمادة اللاصقة، وهناك نوعان من اللصق:
1ـ اللصق الميكانيكي: ينتج من تغلغل المادة اللاصقة عبر المسامات السطحية في المادة المراد لصقها مؤدية إلى ارتباط وثيق وتماسك السطوح المسامية والليفية مثل الورق والخشب.
2ـ اللصق النوعي: يحقق هذا النوع من اللصق الارتباط بين مادتين بعمليات فيزيائية وترموديناميكية على السطح الفاصل بينهما، وتشكيل روابط كيمياوية. ويُعزى هذا الارتباط إلى تقارب قطبية المادة اللاصقة مع قطبية السطح المراد لصقه. وقد بينت دراسات القوى بين الجزيئات عند الطبقات السطحية الفاصلة وجود قوى كهربائية ساكنة.
يتكون الغراء من البروتينات التي تحوي العديد من الزمر القطبية القابلة للتأين، التي تشارك في ارتباط الجزيئات فيما بينها وبين الركيزة، مشكلةً بنيةً شبكيةً تتشابه في خواصها مع العديد من البوليميرات المتشابكة، من حيث المرونة وانتشارها عبر الوسط. يؤدي إضافة مادة مالئة إلى حدوث بعض التغيرات في الخواص الفيزيائية والكيمياوية لهذه البروتينات الشبكية.
يعد الكولاجين المادة الكيمياوية المسؤولة عن الخواص اللاصقة للغراء، التي على شكل جزيء ضخم ليفي مؤلف من حموض أمينية مرتبطة بروابط ببتيدية (بروتينات) مرتبة بتشكيل معقد. يستخلص الكولاجين من الجلد والأوتار والغضاريف والعظام مشكلاً المادة الأساسية للغراء، ويتكون من ألياف دقيقة وطويلة من الحموض الأمينية المتسلسلة نوعياً ويعطي الشكل النوعي والمتانة بسبب وجود الروابط الهدروجينية الجزيئية الداخلية. وقد كثر الطلب على هذه الألياف الفعالة، بوصفها مواد داعمة ورابطة.
يتجمع بعض هذه الألياف مع بعض عنقودياً، لتؤلف حزماً كبيرة (الشكل1) تعطي الكولاجين متانته في الخلية الحية. تنفصل هذه الحزم المتضاعفة لدى تسخين الكولاجين في الماء إلى حزم منفردة مشكلة محلولاً مائياً (الشكل2). تحاول سلاسل الكولاجين لدى تبريد المحلول إعادة ترتيب بنيتها العنقودية، ولكن من دون نجاح يُذكر، ويقتصر انتظامها واصطفافها في أجزاء وأقسام وحسب (الشكل3). تصطف هذه الأجزاء غير المرتبة تدريجياً حتى الوصول إلى بنية شبكية ذات قوام هلامي ترتبط فيما بينها بروابط هدروجينية (الشكل4).
يشكل الكولاجين ـ مادة الغراء الأساسية ـ شبكة مرنة من جزئيات ضخمة مرتبطة بدعائم من روابط هدروجينية قلقة لدى ترطيب الغراء، حيث ترتبط جزئيات الماء بوصفها مواقع تمنع الارتباط الهدروجيني، وتخرب البنية الشبكية إلى أجزاء عدة. تؤدي هذه العملية إلى اتساع البنية وتضخمها بعد نزع الماء، إذ تتكون من جديد الروابط الهدروجينية في المواقع التي ارتبط فيها الماء لدى عملية الترطيب مشكلة مادة ذات حجم كبير.
يضاف إلى الكولاجين ـ المستخلص بوصفه مادة أساسية في الغراء ـ مواد مالئة ضخمة الجزيء (بوليميرات)، حيث تجتمع الخواص الكيمياوية للكولاجين مع الخواص الفيزيائية للمادة المالئة لتعطي التركيب النهائي للغراء. يستخدم لشرح هذا التناغم في البنية، وما ينعكس عنها من خواص مختلفة، نموذج توضيحي يُبرز الترابط البيني قبل إضافة المادة المالئة (الشكل 5) وبعد إضافتها (الشكل 6).
يشبّه الارتباط الهدروجيني التشابكي في بنية الغراء بعملية بركنة المطاط المتشابك البنية بروابط كبريتية، ولكنها تختلف في الحالتين السابقتين بأن الجسور الكبريتية في المطاط المفلكن لاتستطيع أن تعيد ترتيب نفسها، على عكس الروابط الهدروجينية في الغراء الحيواني، التي تتفكك بالحرارة والرطوبة، ولكنها تعيد ترتيب نفسها بعد زوالهما مترافقة مع تشكل عدد أكبر من الروابط الهدروجينية من دون إغفال الدور المهم للمادة المالئة في عملية إعادة التشكيل هذه لإعطاء الغراء خواص المتانة والمرونة.
تحضير الغراء
يحضّر الغراء الحيواني من بقايا عظام وجلود، ويمر في مراحل متعددة:
ـ تُغسل البقايا على اختلاف أنواعها لإزالة الأوساخ وتُنقع بماء الجير (ماء الكلس) مدة 60ـ 90 يوم.
ـ يُغسل الناتج لإزالة الشعر والكلس.
ـ يُعدل الناتج بالحمض ويغسل بعدها مرتين.
ـ يُضاف إلى ناتج الغسل الماء، ويُسخن حتى الدرجة 40ـ 50 ْم (110ـ 120 درجة فهرنهايت) لمدة 2ـ 4 ساعة، وتُدعى هذه العملية بالاستخلاص.
ـ يُؤخذ محلول الغراء الممدد ويبخر ويبرد ويجفف ويطحن.
ـ تكرر المرحلتان الأخيرتان لاستخلاص الغراء كله مع رفع درجة الحرارة 5ـ10 درجات مئوية في كل مرة.
التركيب الكيمياوي
يعد الغراء بروتيناً مشتقاً من الحلمهة البسيطة للكولاجين ذات وزن جزيئي مرتفع يقع بين 20000 حتى 250000. تزداد متانة الهلام المتشكل بازدياد الوزن الجزيئي. يتكون الغراء من العناصر الآتية بنسب مختلفة:
الكربون 51 ـ 52%، الهدروجين 6 ـ 7%، الأكسجين 24 ـ 25%، النتروجين 18 ـ 19%.
استخدامات الغراء
استخدم الغراء منذ أقدم العصور حتى الوقت الحالي في لصق السطوح الخشبية وخصوصاً على نطاق واسع في صناعة الأثاث والمفروشات، وهناك العديد من المركبات الصنعية ذات الخواص المشابهة للغراء من حيث قوة اللصق، ولكنها تختلف بالبنية الكيمياوية، منها متعددات خلات الفينيل polyvinyl acetateومتعددات اليوريا ـ فورم ألدهيد urea- form aldehyde المستخدمة في صناعة الخشب المضغوط.
فرانسوا قره بيت
Glue - Colle
الغراء
يعد الغراء glue من أقدم المواد اللاصقة المستخدمة لربط المواد الصلبة غير المعدنية ولصقها من دون التأثير في مواصفاتها وخواصها. يتألف الجزء الأساسي للمادة اللاصقة من مركبات ذات وزن جزيئي مرتفع (متعددة الحد ـ بوليمير) أو من مركباتها المفردة (أحادية الحد ـ مونومير) ويُنسب إلى هذه المركبات البوليميرية الخواص الدبقة.
تحضر المواد اللاصقة في حالتها المائعة وتستخدم، إما بشكلها السائل أو منحلة في مذيبات، أو بشكل مبعثرات، أو بالشكل المصهور. يُضاف إلى المادة الأساسية في الغراء مواد أخرى محسنة مثل المذيبات والمبعثرات والمواد المالئة والمقسيات والمسرَّعات والملدِّنات والمثبّتات والمواد المساعدة على التشابك.
ترتبط قوة الالتصاق بمواصفتين أساسيتين؛ هما:
ـ ثبات جزيء المادة اللاصقة على السطح المراد لصقه.
ـ التماسك الداخلي للمادة اللاصقة، وهناك نوعان من اللصق:
1ـ اللصق الميكانيكي: ينتج من تغلغل المادة اللاصقة عبر المسامات السطحية في المادة المراد لصقها مؤدية إلى ارتباط وثيق وتماسك السطوح المسامية والليفية مثل الورق والخشب.
2ـ اللصق النوعي: يحقق هذا النوع من اللصق الارتباط بين مادتين بعمليات فيزيائية وترموديناميكية على السطح الفاصل بينهما، وتشكيل روابط كيمياوية. ويُعزى هذا الارتباط إلى تقارب قطبية المادة اللاصقة مع قطبية السطح المراد لصقه. وقد بينت دراسات القوى بين الجزيئات عند الطبقات السطحية الفاصلة وجود قوى كهربائية ساكنة.
يتكون الغراء من البروتينات التي تحوي العديد من الزمر القطبية القابلة للتأين، التي تشارك في ارتباط الجزيئات فيما بينها وبين الركيزة، مشكلةً بنيةً شبكيةً تتشابه في خواصها مع العديد من البوليميرات المتشابكة، من حيث المرونة وانتشارها عبر الوسط. يؤدي إضافة مادة مالئة إلى حدوث بعض التغيرات في الخواص الفيزيائية والكيمياوية لهذه البروتينات الشبكية.
يعد الكولاجين المادة الكيمياوية المسؤولة عن الخواص اللاصقة للغراء، التي على شكل جزيء ضخم ليفي مؤلف من حموض أمينية مرتبطة بروابط ببتيدية (بروتينات) مرتبة بتشكيل معقد. يستخلص الكولاجين من الجلد والأوتار والغضاريف والعظام مشكلاً المادة الأساسية للغراء، ويتكون من ألياف دقيقة وطويلة من الحموض الأمينية المتسلسلة نوعياً ويعطي الشكل النوعي والمتانة بسبب وجود الروابط الهدروجينية الجزيئية الداخلية. وقد كثر الطلب على هذه الألياف الفعالة، بوصفها مواد داعمة ورابطة.
يتجمع بعض هذه الألياف مع بعض عنقودياً، لتؤلف حزماً كبيرة (الشكل1) تعطي الكولاجين متانته في الخلية الحية. تنفصل هذه الحزم المتضاعفة لدى تسخين الكولاجين في الماء إلى حزم منفردة مشكلة محلولاً مائياً (الشكل2). تحاول سلاسل الكولاجين لدى تبريد المحلول إعادة ترتيب بنيتها العنقودية، ولكن من دون نجاح يُذكر، ويقتصر انتظامها واصطفافها في أجزاء وأقسام وحسب (الشكل3). تصطف هذه الأجزاء غير المرتبة تدريجياً حتى الوصول إلى بنية شبكية ذات قوام هلامي ترتبط فيما بينها بروابط هدروجينية (الشكل4).
 الشكل (1) الشكل (2) |
 الشكل (3) الشكل (4) |
يضاف إلى الكولاجين ـ المستخلص بوصفه مادة أساسية في الغراء ـ مواد مالئة ضخمة الجزيء (بوليميرات)، حيث تجتمع الخواص الكيمياوية للكولاجين مع الخواص الفيزيائية للمادة المالئة لتعطي التركيب النهائي للغراء. يستخدم لشرح هذا التناغم في البنية، وما ينعكس عنها من خواص مختلفة، نموذج توضيحي يُبرز الترابط البيني قبل إضافة المادة المالئة (الشكل 5) وبعد إضافتها (الشكل 6).
 الشكل (5) |
 الشكل (6) |
تحضير الغراء
يحضّر الغراء الحيواني من بقايا عظام وجلود، ويمر في مراحل متعددة:
ـ تُغسل البقايا على اختلاف أنواعها لإزالة الأوساخ وتُنقع بماء الجير (ماء الكلس) مدة 60ـ 90 يوم.
ـ يُغسل الناتج لإزالة الشعر والكلس.
ـ يُعدل الناتج بالحمض ويغسل بعدها مرتين.
ـ يُضاف إلى ناتج الغسل الماء، ويُسخن حتى الدرجة 40ـ 50 ْم (110ـ 120 درجة فهرنهايت) لمدة 2ـ 4 ساعة، وتُدعى هذه العملية بالاستخلاص.
ـ يُؤخذ محلول الغراء الممدد ويبخر ويبرد ويجفف ويطحن.
ـ تكرر المرحلتان الأخيرتان لاستخلاص الغراء كله مع رفع درجة الحرارة 5ـ10 درجات مئوية في كل مرة.
التركيب الكيمياوي
يعد الغراء بروتيناً مشتقاً من الحلمهة البسيطة للكولاجين ذات وزن جزيئي مرتفع يقع بين 20000 حتى 250000. تزداد متانة الهلام المتشكل بازدياد الوزن الجزيئي. يتكون الغراء من العناصر الآتية بنسب مختلفة:
الكربون 51 ـ 52%، الهدروجين 6 ـ 7%، الأكسجين 24 ـ 25%، النتروجين 18 ـ 19%.
استخدامات الغراء
استخدم الغراء منذ أقدم العصور حتى الوقت الحالي في لصق السطوح الخشبية وخصوصاً على نطاق واسع في صناعة الأثاث والمفروشات، وهناك العديد من المركبات الصنعية ذات الخواص المشابهة للغراء من حيث قوة اللصق، ولكنها تختلف بالبنية الكيمياوية، منها متعددات خلات الفينيل polyvinyl acetateومتعددات اليوريا ـ فورم ألدهيد urea- form aldehyde المستخدمة في صناعة الخشب المضغوط.
فرانسوا قره بيت