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1.
접착 및 접착제의 정의
국제표준화기구에서 정의한 것에 의하면, 접착(ADHESION)은
"두면이 화학적 또는 물리적인 힘, 또는 그 양자에 의해서 일체화 되는 상태",
접착제(ADHESIVE)는 "접착에 의해서 2개이상의 물체를 일체화하는 것이
가능하게 하는 물질" 이다.
2. 접착제 접합의 장,단점
접착제에 의한 접합에는 장점이 있는 반면, 많은 단점도 있다. 접착제 접합의
장,단점을 잘 이해하고 있으면 문제없는 접착이 가능하다
1) 장점
- 응력이 균일하게 분포한다.
접착제에 의한 접합의 기본은 면적에 의해서
강도를 유지하는 것에 있다.
예를들면 못박는 등의 방법으로는 한점에 힘이
집중되지만 접착제 접합에서는
접착 면적에 힘이 분산되는 효과가 있다.
- 피착재의 변형을 방지하고 구조를 강화한다.
접착제를 피착재에 도포하는 것에 의해 고무,
플라스틱 등의 피막이 형성되어
피착재를 강화한 구조가 된다.
- 피로강도를 증대시킨다.
접착제의 피막이 탄성을 부여하여 신축피로에
대응이 가능하다.
- 이종재료(異種材料)의 접합이 가능하다.
용접 등에서는 같은 종류의 금속끼리 한정되지만
금속과 플라스틱, 금속과 목재
같은 이종재료의 접합에 이용가능하다.
- 접합에 고온을 필요로 하지 않는다.
일액에폭시수지계와 같이 특별히 열을 가하지
않으면 않되는 것 이외에는
상온에서 접합이 가능하다.
- 진동을 방지한다.
접착제에는 ELASTOMER를 주성분으로
하는 것의 접착제 피막에 의해서 진동을
흡수하는 것이 있다.
- 중량을 가볍게 한다.
고무, 플라스틱 등의 성분을 유기용제에 용해하거나
물에 분산하거나 해서 조정한
접착제의 비중은 1.00 전후로 접합에 의한
중량부담이 적다.
- 표면을 평평하게하여 미관을 좋게 한다.
못, 리벳과는 달리 피착재 사이에 들어가
표면에 노출되지 않기 때문에 미관을 좋게한다.
- 기밀(機密), 수밀(水密)이 가능하다.
접착제는 면적에 의한 접착이기 때문에 피착재
사이의 틈을 없애 기밀,수밀이 가능하게 한다.
- 열, 전기를 절연한다.
접착제의 주성분은 고무, 플라스틱 등으로
절연피막을 형성한다. 하지만 필요에 의해서
도전물질을 함유하여 전기를 통하게 할 수도
있다.
2) 단점
- 경화시간이 걸린다.
순간접착제, HOT-MELT와 같이 단시간에
경화되는 접착제도 있지만 대부분의 접착제는
접착 후에 양생이 필요하다.
- 열경화성 접착제를 사용할 때에는 특별한 가압장치와 가열장치가
필요.
PHENOL수지계, 에폭시계 접착제와 같이
열에 의해서 경화하는 접착제를 사용하는
경우에는 접착면을 고정하는 가압 장치와 경화시키는
가열장치가 필요하다.
- 이액형 접착제를 사용할 때는 사용 전에 수지성분과 경화제의 정확한
계량 혼합이 필요하다.
- 가연성, 독성, 휘발성 등의 접착제가 많다.
- 표면처리가 필요한 경우가 있다.
무극성(無極性), 저극성(低極性) 재료를
접합하는 경우에는 표면을 화학적, 물리적으로
처리하여 접합할 필요가 있다.
- 내열성(耐熱性)에 한계가 있다.
- 박리에는 접착력이 약하다.
일반적으로 전단강도는 강하지만 박리강도는
약하기 때문에 접합하는 경우에 이것을
염두에둬야 한다.
- 접합부의 해체가 곤란하다.
- 접착제의 선정이 어렵다.
접착제의 종류는 많고, 피착재, 작업방법,
실용조건 등을 생각해서 선정하는 것이 중요하다.
따라서 접착제에 관한 지식을 가지고 있지
않으면 선정하는 것이 어렵게 된다.
- 접착의 내구성을 정확히 판단하기 어렵다.
- 접합의 결과를 측정하기 힘들다.
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3. 접착제의 분류
접착제의 경화 및 경화방법에 의한
분류
A. 유기물계
a) 합성계
- 수지계
▶ 열경화성
- PHENOL계, 에폭시계, 폴리우레탄계, 폴리에스테르계 등
▶ 열가소성
- PVC계, PolyVinylAlcohol계, 아크릴계, PolyEtylene계
등
- ELASTOMER 계
▶ Chloroprene
Rubber계, Nitril-Butadiene-Rubber계, SBR계 등
- 혼합계
▶ Epoxy-Phenol계,
Chloroprene-Phenol계 등
b) 천연계
- 전분계
- 단백질계
- 수지계 - 송진 등
- 역청계
B. 무기물계 - 인산소다류,
세라믹 등
접착강도에 의한 분류
A. 구조용
- 열경화성
▶ Phenol계,
Epoxy계, 불포화Polyester계 등
- 혼합계
▶ Phenol-Nitril
고무계, Phenol-Chloroprene고무계, Epoxy-Phenol계,
Nylon-Epoxy계 등
B. 준구조용
- 열경화성
▶ Phenol계,
Epoxy계, 실리콘계 등
- 열가소성
▶ Polyamide계,
Polyurethane계 등
- Elastomer
▶ Polysulfide,
실리콘 고무계 등
C. 비구조용
- 열가소성
▶ Acryl계,
Polystyrene계,
- Elastomer
▶
재생고무계, SBR계, Chloroprene고무계 등
- 천연계
▶
전분, 카제인, 아스팔트 등
4. Wetting 이란?
접착제로 어떤 피착재를 접착하기 위해서는 접착제가 액체상태가 되어야 한다.
즉 HOT-MELT와 같이 고체상태 그대로인 경우에는 접착할 수
없다는 말이다. 따라서 열로 녹여서 액체상태로 변환한 후 접착할
수 있다는 이야기다. 그러면 제목의 "Wetting"이란 무엇인가? 다시 말하면
"젖음성"을 의미한다. 액체를 표면에 접촉하였을 때 평면과 이루는
접촉각에 의해서, 즉 wetting性에 의하여 접착 가능성을 파악할
수 있기 때문에 중요하다.
즉 접촉각도가 180˚인 경우에는 완전히 젖지 않은 상태이다. 역으로
0˚이면 완전히 젖은 상태이다. 이 때 액체의 표면장력을 임계표면장력
이라고 부른다. 하여튼 접촉각도가 작을수록 Wetting 성이
우수하다고 하며, 이러한 상태일 때 비교적 용이하게 접착할 수 있게 된다.
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5. 접착상태란?
접착이란 액체상태의 접착제가 어떤 작용으로 고체로 변환되어 접착강도를
발휘하는 것을 말한다.
피착재와의 사이에는 일차 결합이라고 하는 "화학결합", 전기적 결합인 이차
결합(Van der Waals force), 접착제의 분자구조에 의하여 발생하는
수소결합이 단독으로 또는 혼합상태로 하는 결합으로 나눌 수 있다.
각결합의 거리와 결합Energy의 관계이다. |
| 결합힘 |
거리(Å) |
결합Energy
(kcal/mol) |
일차결합
이차결합
수소결합 |
1-2
3-5
2-3 |
50-200
1-5
5-10 |
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6. 역학적인 접착효과
- 접착제 표면에서의 Anchor 효과
앞서 기술하였지만 접착하기 위해서는 접착제가 액상으로
도포된다. 이 때 피착재 표면에 있는 미세한 요철(凹凸)사이로 액체상태의
접착제가 들어가 고체화 되어 Anchor형태로 되어 역학적 으로
결합하게 된다.
- 그외 역학적 접착
Zipper효과, 융착효과, 모세관 효과, Hooking
효과 등이 있다. |
7. 접착의 저해인자
접착의 저해인자로는 크게 세가지로 분류할 수 있다.
A) 피착재 표면의 문제
표면의 오염에 의한 wetting의 부족으로
수막, 유막 또는 먼지등으로 오염되어 있는
경우 접착에 필요한 분자간의 거리가 확보
되지 않아 접착에 저해되는 요인이 된다.
또한 피착재의 평활도가 나쁠 경우, 즉 표면에
요철(凹凸)이 있어서 밀착이 되지 않을
경우 접착강도는 현저히 떨어지게 된다.
B) 접착제 자체의 문제
피착재의 종류와 접착방법 및 가공방법을 고려하지
않고 선택하였을 경우 접착강도가
만족스럽지 않거나 아예 접착이 되지 않을
수 있다.
C) 접착 후 실용조건에 영향을 받는 피착재 변화의 문제
A),B)항을 모두 만족한다 하더라도 접착
후 실용 사용시 외부요인등 -물리적인 요인, 온도,
화학적인 영향, 피착재 간의 열팽창 계수의
차이 등- 에 의해서 피착재가 변형되거나
성질이 변할 경우 접착부분이 파괴되거나 강도가
떨어지는 상황이 된다.
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