Cole
Antecedentes
Estima-se que cerca de 40 libras (18,2 kg) de cola por ano são usados para cada pessoa na América, e é fácil ver como e por que quando olhamos para a extensão dos usos. Móveis, encanamentos, sapatos, livros, edifícios e automóveis usam cola em alguma parte de sua construção.
As colas fazem parte de uma família maior chamada adesivos. As duas classes são diferenciadas pelo fato de que a cola vem de compostos orgânicos, enquanto os adesivos são de base química. Os materiais aderentes chamados epóxis, calafetantes ou selantes também são compostos químicos que possuem aditivos especiais para dar-lhes propriedades adequadas para trabalhos ou aplicações específicas.
A cola surgiu quando tribos antigas descobriram que ossos, peles, pele, tendões e outros tecidos conjuntivos de animais podiam ser processados para remover o colágeno, a proteína desses tecidos. O colágeno era pegajoso e útil para manter as coisas juntas. Os sólidos do leite, conhecidos como caseína, e a albumina do sangue também podem ser usados como base para a cola. O soro seco do sangue das vacas produz albumina que coagula (se aglomera) quando é aquecida e se torna insolúvel em água.
A cola de peixe também era feita de cabeças, ossos e pele de peixes, mas essa cola tendia a ser muito fina e menos pegajosa. Fazendo experiências, o homem primitivo descobriu que as bolsas de ar de vários peixes produziam uma cola muito mais satisfatória, branca e insípida. Eventualmente, foi denominado isinglass ou ichthocol.
Existem três classes de substâncias chamadas colas e que não contêm produtos químicos, compostos ou aditivos de alta tecnologia; estes são cola de osso, cola de couro ou pele e cola de peixe. Tecnicamente, outras substâncias pegajosas são adesivos, gomas ou cimentos, embora os consumidores tendam a usar esses termos alternadamente.
As plantas também têm sido usadas para produzir colas chamadas coletivamente de colas vegetais. Esses materiais são dispersíveis ou solúveis em água e geralmente são feitos de amidos que compõem muitos grãos e vegetais. As gomas naturais incluem ágar, de coloides de plantas marinhas, algina que é derivada de algas marinhas e goma arábica, um extrato da árvore de acácia (também conhecida como árvore da goma). A substância chamada cola marinha é usada para calafetar costuras, mas consiste em alcatrão ou piche e não é realmente uma cola.
História
As primeiras evidências do uso de cola ainda podem ser observadas nas pinturas rupestres feitas por nossos ancestrais Neandertais em Lascaux, França. Esses primeiros artistas queriam que seu trabalho durasse e misturaram cola com a tinta que usaram para ajudar as cores a resistir à umidade das paredes das cavernas. Artefatos egípcios desenterrados em suas tumbas mostram muitos usos de colas; talvez os mais impressionantes sejam os folheados e incrustações nos móveis de madeira, que eram feitos com cola já em 3.000 a.C. Os egípcios também usavam cola para produzir papiro. Artistas gregos e romanos usaram colas extensivamente; pisos de mosaico e paredes de azulejos e banheiros ainda estão intactos depois de milhares de anos.
A fabricação de móveis depende muito de colas. Embora existam muitas técnicas para prender as peças, a cola costuma ser usada permanentemente ou para alinhar as peças enquanto outras conexões são feitas. Todos os grandes marceneiros do século XVI ao XIX usaram cola na construção de móveis, incluindo Chippendale, Hepplewhite, Duncan Phyfe, os irmãos Adams e Sheraton. As colas usadas por esses marceneiros eram feitas de peles de animais, cascos e outras partes reduzidas a gelatina e depois secas. A geléia foi transformada em pó ou flocos. Foi remisturado com água e aquecido suavemente em um pote de cola. Este produto era marrom, quebradiço, duro e não à prova d'água. No entanto, essa cola era a única disponível até a Primeira Guerra Mundial. Naquela época, as colas de caseína feitas de leite e colas de nitrocelulose foram fabricadas pela primeira vez.
Na década de 1930, os avanços nas indústrias química e de plásticos levaram ao desenvolvimento de uma ampla gama de materiais chamados adesivos e colas de plástico ou resina sintética. A Segunda Guerra Mundial levou ao florescimento dessa indústria quando os neoprenes, epóxis e acrilonitrilos foram inventados. Eles eram usados pelos militares e não estavam disponíveis para uso comercial até o final dos anos 1940 ou 1950. Desde então, adesivos à prova d'água altamente especializados foram desenvolvidos para muitas indústrias e aplicações exclusivas, incluindo a construção do Ônibus Espacial. As colas ainda são utilizadas na marcenaria e na fabricação de abrasivos como a lixa. Eles também são usados como um colóide em processos industriais; os coloides são adicionados aos líquidos para fazer com que as partículas sólidas que estão suspensas no líquido se separem para que possam ser recuperadas, seja para limpar o líquido ou processar os sólidos.
Peter Cooper Mais lembrado como filantropo, Peter Cooper foi um gênio inventivo prolífico e um fabricante de grande sucesso. Cooper nasceu na cidade de Nova York, filho de um soldado do exército revolucionário que atuou em vários empreendimentos e envolveu o jovem Peter em todos eles. Embora Cooper tivesse apenas um ano de educação formal, suas primeiras experiências com o pai o prepararam para o sucesso em sua variada carreira empresarial. Aprendizado de um cocheiro aos 17 anos, Cooper se saiu tão bem que seu empregador pagou-lhe um salário e se ofereceu para apoiá-lo em sua própria empresa. Em vez disso, Cooper entrou no negócio de tosquia, no qual prosperou. Ele então comprou os direitos de um processo de fabricação de cola, melhorou-o com sua própria invenção, começou a operar uma fábrica de cola e garantiu o monopólio virtual do negócio americano de cola.
Em 1828, Cooper mudou-se para a fabricação de ferro, construindo a Canton Iron Works em Baltimore, Maryland, com a intenção de fornecer à ferrovia Baltimore &Ohio. A ferrovia estava à beira do colapso, no entanto, por causa da rota sinuosa e acidentada que seus trilhos seguiram. A maioria dos engenheiros da época afirmava que as locomotivas não podiam funcionar nesse terreno. Cooper prontamente construiu a primeira locomotiva a vapor da América, que era pequena, mas poderosa. Em 1830, este "Tom Thumb" puxou 40 passageiros a uma velocidade de 10 milhas por hora e provou que as ferrovias podiam rodar em trilhos curvos.
Os negócios da Cooper cresceram rapidamente após esse sucesso. Seu negócio de ferro expandiu-se para minas, fundições, fábricas de fios e laminadores. Em 1854, a fábrica de Trenton de Cooper produziu as primeiras vigas estruturais de ferro para uso na construção de edifícios à prova de fogo. Cooper tornou-se o principal patrocinador e defensor inabalável do projeto de Cyrus Field (1819-1892) para instalar o cabo telegráfico do Atlântico. Como presidente da North American Telegraph Company, Cooper possuía e controlava metade das linhas telegráficas nos Estados Unidos. Como inventor, Cooper projetou uma das primeiras máquinas de lavar e vários motores para movimentar embarcações.
Matérias-primas
Os fabricantes de cola obtêm ossos e tecidos de animais em matadouros, curtumes e frigoríficos; não é por acaso que o maior fabricante de cola do mundo é o laticínio chamado Borden Company. Os restos mortais de animais que são a matéria-prima para a cola podem incluir orelhas, rabos, restos de couro ou pele, raspas dos lados carnudos das peles, tendões, ossos e pés. Da mesma forma, os fabricantes de cola de peixe obtêm ossos, cabeças, escamas e peles de peixes de fábricas de conservas e outras fábricas de processamento.
Com apenas pequenas variações, os mesmos processos básicos são usados para fazer cola de osso, couro ou pele e peixe Cola. As peles e outras sobras são lavadas para que a sujeira seja removida e são ensopadas para amolecê-las. Esse material é chamado de caldo e é cozido fervendo-o em tanques abertos ou cozinhando-o sob pressão em autoclaves. O líquido resultante, denominado 'licor de cola', é extraído e reaquecido novamente para engrossar a cola. Quando resfriado, esse material parece geleia e é sólido. Para remover as impurezas e tornar a cola transparente, produtos químicos como alúmen ou ácido seguido de albumina de ovo podem ser adicionados. Esses produtos químicos fazem com que as impurezas se precipitem ou caiam da cola. A cola é mais concentrada no vácuo O processo de fabricação
Fazendo couro ou cola para a pele
- Com apenas pequenas variações, os mesmos processos básicos são usados para fazer cola de osso, pele ou cola de pele e cola de peixe. As peles e outras sobras são lavadas para que a sujeira seja removida e são ensopadas para amolecê-las. Esse material é chamado de caldo e passa por uma série de banhos-maria nos quais cada vez mais cal é adicionado para fazer as peles incharem e quebrá-las. As peles inchadas são enxaguadas em uma grande máquina de lavar para remover a cal. Os últimos vestígios de cal são eliminados tratando o caldo com ácidos fracos como o ácido acético ou o ácido clorídrico. Por fim, o caldo é cozinhado por fervura, em tanques abertos ou cozinhando sob pressão em autoclaves.
- Cozinhar na temperatura correta e pelo tempo certo quebra o colágeno e o converte em cola. Se a temperatura ou o tempo estiverem errados, a qualidade da cola será prejudicada. Grandes serpentinas de vapor nos tanques abertos aquecem a água e o produto a 160 ° F (70 ° C). Três ou quatro tratamentos com água limpa são realizados em temperaturas crescentes (ou pressões se um sistema pressurizado for usado). O líquido resultante, chamado de "licor de cola", é extraído e reaquecido novamente para engrossar a cola.
- Quando resfriado, este material parece geleia e é sólido; embora pareça o tipo de gelatina usada em alimentos, contém impurezas. Para remover as impurezas e tornar a cola transparente, produtos químicos como alúmen ou ácido seguido de albumina de ovo podem ser adicionados. Esses produtos químicos fazem com que as impurezas se precipitem ou caiam da cola. Métodos mecânicos também podem ser usados para limpar a cola. Isso inclui passar a cola por uma série de filtros mecânicos ou por filtros de papel ou osso moído chamado carbonização óssea.
- Diferentes aditivos são misturados com o licor de cola para formar uma cola marrom, transparente ou branca. Ácido sulfuroso, ácido fosfórico ou alúmen estão entre esses aditivos. O óxido de zinco é adicionado para produzir "cola escolar" branca.
- Até este ponto, a cola é um líquido fraco e escorrendo. É feito mais concentrado em evaporadores a vácuo e seco em um dos vários métodos. A cola pode ser resfriada em folhas ou blocos e então suspensa em redes para secar e ficar ainda mais concentrada. A cola também pode ser derramada como contas ou "pérolas" em um licor não contendo água que seca ainda mais as contas concentradas. As pérolas, blocos ou folhas são então misturados com a consistência certa e colocados em garrafas ou potes para venda.
Fazendo cola de osso
A fabricação de cola para ossos é um pouco mais complicada. Os ossos são processados com mais frequência em tanques de pressão, mas um processamento adicional é necessário para remover os minerais. Os ossos são desengordurados com solventes e, em seguida, é aplicado aos ossos ácido clorídrico em uma solução a 8%. O ácido remove o fosfato de cálcio e outros minerais e deixa o colágeno na mesma forma do pedaço de osso. O ácido é removido do colágeno e é seco para produzir osseína comercial ou proteína óssea (também chamada de osso acidulado), que é a base das colas ósseas. Depois que a osseína é criada, ela pode ser processada no método de tanque aberto e as etapas subsequentes usadas para fazer cola a partir de peles, conforme descrito acima.
Controle de qualidade
Todos os processos de fabricação da cola são monitorados cuidadosamente por meio de instrumentos, controles computadorizados e observação. Temperaturas ou pressões inadequadas irão arruinar grandes quantidades de estoque que devem ser desperdiçadas; os fabricantes não correrão o risco de tais erros.
Segurança e saneamento também são grandes preocupações. Os fabricantes de cola tendem a estar localizados muito perto de suprimentos de peles e outras matérias-primas para evitar doenças, vermes, contaminação e custos maiores como transporte. A segurança dos trabalhadores é monitorada cuidadosamente, assim como a produção de uma cola pura.
Subprodutos / resíduos
A cola em si é um subproduto de laticínios, fábricas de processamento de carne e outras instalações que geram as matérias-primas necessárias para a produção de cola.
O Futuro
As colas são essenciais para o nosso futuro. Cada vez mais processos de fabricação estão usando várias formas de cola (incluindo adesivos) para substituir costura, grampeamento e formas mais caras (e menos eficazes) de fixação. Experimentos com colas médicas sugerem que um terço de todas as feridas podem ser "costuradas" com colas nos próximos anos. As colas provaram ser tão versáteis que os cientistas estão constantemente procurando por novas aplicações que tornem nossas vidas mais simples.
Processo de manufatura