접착제, 분리에 저항하는 표면 부착으로 재료를 기능적으로 결합 할 수있는 물질. 일반적으로 "접착제"에는 시멘트, 점액, 접착제 및 페이스트 (접착제 결합을 형성하는 유기 물질에 대해 상호 교환 적으로 사용되는 용어)가 포함됩니다. 포틀랜드 시멘트와 같은 무기 물질은 표면 부착을 통해 벽돌 및 빔과 같은 물체를 함께 고정한다는 점에서 접착제로 간주 될 수 있지만이 기사는 천연 및 합성 유기 접착제에 대한 토론으로 제한됩니다.
고대부터 천연 접착제가 알려져 있습니다. 3,300 년 전으로 거슬러 올라간 이집트의 조각품들은 얇은 베니어 조각이 플라 카 모어 판자로 보이는 것에 접착되어 있습니다. 초기 부직포 인 파피루스는 밀가루 페이스트와 함께 결합 된 갈대 같은 식물의 섬유를 포함했다. 구두약, 나무 피치 및 밀랍은 고대와 중세 시대에 실런트 (보호 코팅) 및 접착제로 사용되었습니다. 조명 된 원고의 금박은 계란 흰자에 의해 종이에 접착되었고, 나무 물체는 물고기, 뿔 및 치즈의 접착제로 접착되었습니다. 동물 및 생선 접착제의 기술은 18 세기 동안 발전했으며 19 세기에는 고무 및 니트로 셀룰로오스 기반 시멘트가 도입되었습니다. 그러나 접착제 기술의 결정적인 발전은 20 세기를 기다려 왔으며,이 기간 동안 천연 접착제가 개선되었고 시장에서 천연 접착제를 대체하기 위해 많은 합성물이 실험실에서 나왔습니다. 20 세기 후반 항공기와 항공 우주 산업의 빠른 성장은 접착제 기술에 큰 영향을 미쳤습니다. 높은 수준의 구조적 강도를 갖고 피로와 혹독한 환경 조건에 강한 접착제에 대한 요구는 고성능 재료의 개발로 이어졌으며, 결국 많은 산업 및 국내 응용 분야에 적용되었습니다.
이 기사는 접착 원리에 대한 간단한 설명으로 시작하여 주요 종류의 천연 및 합성 접착제를 검토합니다.
부착
접착제 조인트의 성능에서 접착제의 물리적 및 화학적 특성이 가장 중요한 요소입니다. 접착 조인트가 적절하게 수행 될 것인지를 결정하는 데 있어서도 중요한 것은 피 착체의 유형 (즉, 금속 합금, 플라스틱, 복합 재료와 같은 결합되는 구성 요소)과 표면 전처리 또는 프라이머의 성질이다. 이 세 가지 요소 (접착 성, 접착 성 및 표면)는 접착 구조의 수명에 영향을 미칩니다. 접합 구조의 기계적 거동은 조인트 설계의 세부 사항과 적용된 하중이 한 피 착체에서 다른 피착 체로 전달되는 방식에 영향을받습니다.
허용되는 접착제 결합의 형성에는 접착제가 결합되는 피 착체에 습윤 및 확산되는 능력이 내재되어있다. 이러한 계면 분자 접촉의 달성은 강력하고 안정적인 접착 조인트의 형성에 필요한 첫 단계이다. 습윤이 달성되면, 다수의 메커니즘을 통해 계면에 걸쳐 고유 한 접착력이 생성된다. 이러한 메커니즘의 정확한 특성은 적어도 1960 년대 이래로 물리 및 화학 연구의 대상이되어 왔으며, 그 결과 많은 접착 이론이 존재합니다. 접착의 주요 메커니즘은 흡착 이론에 의해 설명되는데, 이는 물질이 주로 친밀한 분자간 접촉으로 인해 달라 붙는다는 것을 나타냅니다. 접착제 조인트에서,이 접촉은 접착제 및 피 착체의 표면층에 분자에 의해 가해지는 분자간 또는 원자가 힘에 의해 달성된다.
흡착에 추가하여, 4 가지 다른 접착 메커니즘이 제안되었다. 첫 번째 기계적 연동은 접착제가 피 착체 표면의 기공으로 유입되거나 표면의 돌출부 주변으로 흐를 때 발생합니다. 둘째, 상호 확산은 액체 접착제가 용해되어 피 착물로 확산 될 때 발생합니다. 세 번째 메커니즘 인 흡착 및 표면 반응에서 접착 분자가 고체 표면에 흡착되어 화학적으로 반응 할 때 결합이 발생합니다. 화학 반응으로 인해이 공정은 위에서 설명한 간단한 흡착과는 다소 차이가 있지만, 일부 연구자들은 화학 반응을 별도의 접착 메커니즘이 아닌 전체 흡착 공정의 일부로 간주합니다. 마지막으로, 전자적 또는 정전 기적 인력 이론은 다른 전자 밴드 구조를 갖는 재료들 사이의 계면에서 정전기력이 발생한다는 것을 제안한다. 일반적으로, 이들 메커니즘 중 하나 이상은 다양한 유형의 접착제 및 피 착체에 대해 원하는 수준의 접착 성을 달성하는 역할을한다.
접착제 결합의 형성에서, 피 착체와 접착제 사이의 계면에서 전이 구역이 발생한다. 간기 (interphase)라고 불리는이 영역에서, 접착제의 화학적 및 물리적 특성은 비접촉 부분의 것과 화학적 및 물리적 특성이 상당히 다를 수있다. 간기 조성물은 접착제 조인트의 내구성 및 강도를 제어하며, 주로 한 피 착체에서 다른 피착 체로의 응력 전달을 담당하는 것으로 여겨진다. 간기 지역은 종종 환경 공격의 장소이며 공동 실패로 이어집니다.
접착제 결합의 강도는 일반적으로 파괴적인 테스트에 의해 결정되며, 테스트는 파편의 지점 또는 파선에 설정된 응력을 측정합니다. 박리, 인장 랩 전단, 절단 및 피로 시험을 포함한 다양한 시험 방법이 사용됩니다. 이 테스트는 광범위한 온도와 다양한 환경 조건에서 수행됩니다. 접착 조인트를 특징 짓는 대안적인 방법은 간상의 단위 면적을 분리하는데 소비되는 에너지를 결정하는 것이다. 이러한 에너지 계산에서 도출 된 결론은 원칙적으로 응력 분석에서 도출 된 결론과 완전히 동일합니다.
접착제 재료
사실상 모든 합성 접착제와 특정 천연 접착제는 단량체로 알려진 수천 개의 더 단순한 분자의 연결에 의해 형성된 거대 분자 또는 거대 분자 인 중합체로 구성됩니다. 중합체의 형성 (중합으로 알려진 화학 반응)은 "경화"단계 동안 일어날 수 있으며, 여기서 중합은 접착제-결합 형성과 동시에 발생하며 (에폭시 수지 및 시아 노 아크릴 레이트의 경우와 같이), 또는 중합체는 스티렌-이소프렌-스티렌 블록 공중 합체와 같은 열가소성 엘라스토머와 같이, 재료가 접착제로 도포되기 전에 형성된다. 폴리머는 강도, 유연성 및 피 착체 표면에 퍼지고 상호 작용하는 능력을 수용 할 수 있습니다. 수용 가능한 접착 수준을 형성하는 데 필요한 특성입니다.
천연 접착제
천연 접착제는 주로 동물성 또는 야채 성입니다. 천연 제품에 대한 수요는 20 세기 중반 이후 감소했지만 목재 및 종이 제품, 특히 골판지, 봉투, 병 라벨, 책 제본, 상자, 가구 및 라미네이트 필름 및 호일에서 계속 사용됩니다.. 또한, 다양한 환경 규정으로 인해 재생 가능한 자원에서 파생 된 천연 접착제가 새로운 관심을 받고 있습니다. 가장 중요한 천연 제품은 아래에 설명되어 있습니다.
동물성 접착제
동물성 접착제라는 용어는 일반적으로 피부, 뼈 및 근육의 주요 단백질 성분 인 포유 동물 콜라겐으로부터 제조 된 접착제로 한정된다. 산, 알칼리 또는 온수로 처리 할 때 일반적으로 불용성 콜라겐은 천천히 용해됩니다. 원래 단백질이 순수하고 전환 과정이 온화한 경우 고 분자량 제품을 젤라틴이라고하며 식품 또는 사진 제품에 사용될 수 있습니다. 보다 활발한 가공에 의해 생성 된 저 분자량 재료는 일반적으로 덜 순수하고 진한 색이며 동물 접착제라고 불린다.
동물성 접착제는 전통적으로 목재 접합, 서적 바인더 리, 사포 제조, 짙은 고무 테이프 및 이와 유사한 응용 분야에서 사용되었습니다. 높은 초기 점착성 (점착성)의 장점에도 불구하고, 많은 동물성 접착제가 합성 접착제로 변형되거나 완전히 대체되었다.
카제인 접착제
이 제품은 우유에서 얻은 단백질 인 카제인을 알칼리성 용매에 녹여 만들어집니다. 알칼리의 정도와 유형은 제품 행동에 영향을 미칩니다. 목재 결합에서 카제인 접착제는 일반적으로 내습 성과 노화 특성면에서 진정한 동물 접착제보다 우수합니다. 카세인은 또한 페인트 및 코팅의 접착 특성을 개선하는 데 사용됩니다.
혈액 알부민 접착제
이러한 유형의 접착제는 물이 첨가 된 신선한 동물 혈액 또는 건조 된 가용성 혈액 분말로부터 수득 가능한 혈액 성분 인 혈청 알부민으로부터 제조된다. 알부민-물 혼합물에 알칼리를 첨가하면 접착 성이 향상된다. 혈액에서 상당량의 접착제 제품이 합판 산업에 사용됩니다.
전분과 덱스트린
전분과 덱스트린은 옥수수, 밀, 감자 또는 쌀에서 추출됩니다. 이들은 물에 용해성 또는 분 산성이며 전세계 식물원으로부터 얻어지는 주요 유형의 식물성 접착제를 구성한다. 전분 및 덱스트린 접착제는 골판지 및 포장재 및 벽지 접착제로 사용됩니다.
