동일종류 또는 다른 종류의 두 물체를 서로 부착시키는 것을 접착(또는 접합)이라 하고 접착의 매개체가 되는 것을 말한다.
즉, [물체와 물체를 표면 부착하여 함께 유지시킬 수 있는 물질]을 접착제라고 하며 이때 접착되는 물체를 피착제라고 한다.
1. 접착이란?
2. 접착제란?
접착을 시킬 수 있는 모든 물질을 말하며 그 분류방법에는 주성분에 의한 분류, 경화 방법에 의한 분류, 형태에 의한 분류 강도특성에 의한 분류 등으로 나눌 수 있다.
– 접착제 : 접착 그 자체를 목적으로 하는 경우 접착에 의해 2개 이상의 재료를 일체화 할 수 있는 물질
– 피착제 : 접착되는 물질
– 접착력 : 이들 양자의 계면에서 서로를 잡아끄는 힘
– 점착(점착제) : 접착제가 점조한 물질로 이를 피착제로부터 떼어내는데 있어 점탄성적 변형에 상당한 힘을 필요로 할 때 이를 점착이라 부르고
이물질을 점착제라 한다.
– 접착의 이론 : 수소결합(표면자유의 변화), 반데르발스 힘(분산력에 의한 결합), 흡착설, 확산설, 정전기설 등 여러 학설 및 요인을 들 수 있다.
3. 접착경로
접착제와 피착제가 단일물질로 되기 위한 과정
01. 접촉
02. 습온(wetting)
03. 결합(접착력 발생)
04. 유지(접착력 발휘)
– 접촉 : 도포된 접착제와 피착제간에 접착을 위한 최초의 만남
– 습윤 : 피착제와 접착제간의 상응단계. 서로간의 친화력(유사성)에 의해서 적당한 습윤 발생, 피착제에 따른 수성 접착제, 유성접착제 구분의 기준
– 결합 : 접착강도 발생인자 제공, Anchor, Zipper, 모세관 현상 등의 역학적 접착 발생단계, 화학적 접착 발생
– 유지 : 일정한 외력에 의해 변형 없이 접착상태를 나타내는 현상
※외력 : 온도, 습도, 압력 등
4. 접착제의 선정 기준
시판되고 있는 접착제는 종류도 많고 그들 제품도 주성분에 따라 성질이 다르며, 성분이 같더라도 배합 비율에 따라 특성이 달라져
그것을 적용하는 법도 일정하지 않다.
따라서 접착을 시행함에 있어서 접착제의 진가를 발휘하려면 “접착제의 종류”, “사용 목적”, “접합 조건”, “접합 방법”, “접합 형태” 등의 데이터를
수집, 조사하여 선택하는 것이 좋다.
5. 접착 불량을 일으키는 인자
– 피착제 표면의 오염
– 접착제 선정의 오류
– 피착제의 변형 : 뒤틀림, 수축, 팽창 등
– 접착제의 변화 : 내부응력, 경시변화 등
– 작업방법 및 사용방법의 오류
1. 접착제의 성분, 형상 또는 접착성능에 의한 분류
동일종류 또는 다른 종류의 두 물체를 서로 부착시키는 것을 접착(또는 접합)이라 하고 접착의 매개체가 되는 것을 말한다.
즉, [물체와 물체를 표면 부착하여 함께 유지시킬 수 있는 물질]을 접착제라고 하며 이때 접착되는 물체를 피착제라고 한다.
분류 | 접착제 | 예 | |
---|---|---|---|
성분 | 천연고분자계 | 아교, 전분 | |
반합성 고분자계 | Acetyl cellulose | ||
합성분자계 | 열가소성 | Poly vinyl acetate, PVC | |
열경화성 | Epoxy, Uretane | ||
고무계 | Chloroprene고무, NBR | ||
복합수지계 | Nitrile고무/Phenol수지 | ||
형상 | 무기고분자계 | 규산염계, Alumina cement | |
수용액계 | Urea수지, Melamine수지 | ||
에멀전형 | Poly vinyl acetate, Acryl수지 | ||
용제형 | Acryl수지, Chloroprene고무 | ||
무용제형 | 순간 접첵제, Epoxy수지 | ||
고체상 | EVA수지, Epoxy수지 | ||
성능 | 필름, 테이프 | Poly ester수지, Epoxy수지 | |
비구조용 | Chloroprene고무, Poly vinyl acetate | ||
준구조용 | Epoxy수지, Acryl수지 | ||
구조용 | Vinyl/Phenol수지, Epoxy/Phenol수지 |
2. 접착제의 경화반응에 의한 분류
– 실온경화형
- 용제건조(증발, 휘산)형 : 수용매형(아교, 초산비닐계), 유기용제형(니트로 셀롤루스, 합성고무)
- 촉매첨가형 : 요소계, 폐놀계, 에폭시계
- 습기경화형 : 시아노아크릴레이트
- 형기성형 : 폴리에스테르아크릴에이트
– 열경화형 : 에폭시계, 페놀계
– 핫멜트(Hot melt)형 : 에틸렌, 초산비질 공중합체, 열가소성 수지, 히트실(Heat seal)
– 감압형 : 콘텍트 시멘트, 셀프실(Self-seal), 딜레이드 텍크(Dealyed tack)
– 제습형
– 수형 : 아교(아라비아고무)
– 용제형 : 합성고무
※ 참고※
- 습기경화형 : 공기 중의 수분이나 피착제의 표면에 부착되어 있는 수분에 의해 증합을 개시하여 경화하는 일액의 무용제형이다
- 혐기성 접착제 : 공기 중에서는 액상을 유지하지만 공기를 차단하면 경화한다.
- 감압 접착제 : 상온에서 오랫동안 접착성을 유지하여 특수한 수단을 사용하지 않고 약간의 힘만 가해도 접착한다.
- 제습 접착제 : 건조한 접착면을 물로 적시거나 요제로 제습해서 점착성을 회복시킨 후 접착시키는 접착제
3. 형태에 의한 분류
구분 | 분류 |
---|---|
수용액형 | 요소계, 페놀계 |
용액(용제)형 | 초산비닐계, 니트릴고무계 |
에멀젼(라텍스)형 | 아크릴계, 네오프렌고무계 |
페이스트상 | 에폭시수지계, 폴리우레탄계, 실리콘고무계 |
분말상 | v카세인, 폴리비닐알콜계 |
필름상 | 나일론-에폭시계, 페놀-니트릴고무계 |
고형 | 핫멜트 |
4. 강도 특성에 의한 분류
1. 구조용
[특징]
고온에서도 높은 강도를 나타내며, 장시간 동안 큰 하중에서 견딜 수 있고 자연환경에 노출되어도 자신의 접착력을 잃지 않는다. 강도는 제품의 기본적인 구조 또는 경화방법 등에 의해 결정된다.
[종류]
– 열경화성 수지 : 페놀수지계, 에폭시수지계
– 혼합계 : 페놀-니트릴고무계, 에폭시-페놀계
2. 준구조용
[특징]
구조용과 비구조용의 중간특성을 가지며, 어느 정도 외력에 대해서 적응력이 있다.
[종류]
– 열경화성 수지 : 페놀수지계, 레졸시놀수지계, 요소수지계
– 열가소성수지 : 몰리아미드계
– 고무 : 폴리설파이드계, 실리콘고무계, 우레탄고무계
3. 비구조용
[특징]
온도상승에 따라 접착력이 급속히 저하되는 특성이 있고, 저온이 되면 높은 강성을 나타내며, 상온경화형이 대부분이다.
[종류]
– 열가소성 수지 : 초산비닐계, 아크릴계
– 고무 : 재생고무 , SBR
– 천연계: 녹말, 아교, 카세인, 셀락
1. 에멀젼, 라텍스의 정의
1. 에멀젼(emulsion)
라틴어의 [밀크]에서 온 말로 19세기에는 식물의 열매를 갈아서 만든 유백색 시럽의 의미로 사용되었다. 콜로이드화학적으로 말하면 액체 중에 이 액체에 용해되지 않는 다른 액체가 분산되어 있는 것이 에멀젼 이며, 분산입자의 직경이 0.03~1.0μ 정도이다. 분산입자가 액체인 경우가 에멀젼이지만 분산입자가 고체의 플리머인 경우에도 에멀젼으로 관습상 사용되고 있으며 폴리초산비닐에멀젼, 아크릴에멀젼 등이 이와 같은 것이다.
2. 라텍스(latex)
라틴어의 [액체]라는 말에서 온 것이며, 고무나무에서 분비되는 액체의 의미로 사용되어 왔다. 라텍스는 고무의 미립자가 물속에 분산되어 있는 상태를 말한다. 천연고무 이외의 합성고무의 분산액에도 사용되며 일반적 합성수지에도 확대해서 염화비닐 라텍스 등이라고 부른다.
에멀젼이나 라텍스를 총괄해서 [dispersion]이라고 하며 미국 및 유럽의 잡지에서 이렇게 부르고 있다. 그러므로 이는 각 업계의 관습에 따라 부르는 경우가 많다.
2. 합성수지에멀젼
1930년대 독일에서 최초로 개발된 합성수지 에멀젼은 미국, 캐나다를 필두로 세계 주요국에서 잇달아 생산하게 되었으며, 현재는 동남아시아, 아프리카, 남아메리카 등을 포함한 세계 대부분의 국가들이 생산하고 있다.
합성수지 에멀젼은 특히 친수성 다공질의 재료에 대한 접착성이 우수하므로 개발초기부터 접착제로 사용되었으며 접착이 에멀젼의 주용도 가운데 하나이다.
대표적인 것은 폴리비닐아세테이트계(PVAc)로 현재 각종 에멀젼폴리머 제품 중 합성고무계와 함께 가장 다량으로 사용되고 있고 비교적 광범위한 재질에 대하여 잘 접착하고 특히 종이, 목재 등의 섬유 소재로의 접착력이 우수하기 때문에 접착제로 사용되고 있는 PVAc 중 목공용과 종이기기 포장용이 가장 많다.
다음으로 많은 부분을 차지하는 것은 건축용 바닥재료나 나무벽돌의 접착, 섬유바인더, 단열용 유리섬유 매트의 페이싱(facing) 등에 사용된다.
접착제 이외로는 에멀젼 도료 페이스, 섬유제품의 수지가공, 벽지용 코트제의 바인더, 세탁풀 등 그 용도는 매우 다양하다.
다음은 PVAc Emulsion의 간단한 화학조성을 나타낸 것이다.
3. 에멀젼 접착제의 장·단점
장점 | 단점 |
---|---|
- 화재 위험성이 없다. - 인체에 무해하다. - 가격이 싸다. - 고농도로 사용할 수 있다. - 작업성이 양호하다. - 취급이 용이하다. | - 보관, 사용시 에멀젼이 파괴되어 분리가 일어날 수 있다. - 내수성, 내습성이 떨어진다. - 피막형성에 시간이 걸린다(건조가 느리다). - 최저 조막온도가 존재한다. |
4. 에멀젼 접착제의 접착대상
목재 | 종이 | 포 | 피혁 | 폴리스티렌폼 | 폴리우레탄폼 | ||
---|---|---|---|---|---|---|---|
섬유물질 | 목재 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
종이 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ||
포 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ||
피혁 | ○ | ○ | ○ | ○ | |||
플라스틱 | 폴리스티렌폼 | ○ | ○ | ○ | ○ | ||
폴리우레탄폼 | ○ | ||||||
아크릴 | |||||||
폴리에틸렌 | |||||||
폴리스티렌 | |||||||
연질염화비닐 | |||||||
경질염화비닐 | ○ | ||||||
페놀, 멜라민 | ○ | ○ | |||||
고 무 | 합성고무 | ||||||
천연고무 | |||||||
경질물질 | 금속, 유리, 도자기 | ○ | ○ | ○ | ○ | ||
콘크리드, 몰타르 | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
접착제를 선택하는 것은 피착제(접착하고자 하는 물질)에 알맞은 접착제를 고르는 것이 가장 중요하다.
피작제는 동종으로 붙이는 경우도 있지만 이종끼리 붙일 수도 있어 이 경우 성질이 다른 피착제 양쪽에 알맞은 접착제를 선택해 내지 않으면 안 된다.
1. 피착제에 따른 선택의 요점
① 상당히 광범위한재료의 접착
초산비닐수지계, 질산셀룰로오스계와 같은 열가소성수지의 접착제에서 선택한다. 단, 일반적으로 접착강도(특히 전단력)는 약하고 열이 있는 곳에서는 사용할 수 없다.
② 목재의 접착
페놀수지계, 요소수지계, 멜라민수지계와 같은 열경화성 수지계의 접착제에서 선택한다. 특히 내수성을 필요로 할 때는 페놀수지계를 사용한다.
③ 플라스틱의 접착
일반적으로 같은 계통의 접착제를 사용한다. 다만 동일게통의 접착제에서도 접착이 곤란한 것이 있다.
④ 고무의 접착
에폭시 수지계, 변성페놀수지계의 접착제에서 선택한다. 다만, 에폭시수지계는 박리력이 약하다. 내충격성, 할열, 박리력을 필요로 할 때는 고무계의 접착제를 사용한다.
⑤ 금속의 접착
일반적으로 같은 계통의 접착제를 사용한다.
⑥ 유리, 도자기의 접착
금속의 접착과 같은 접착제를 사용한다.
⑦ 이종 재료의 접착
포, 피혁, 고무와 같은 유연한 재료나 신축성 있는 재료와 목재, 금속, 유리와 같은 단단한 재료를 접착할 경우는 고무계 접착제에서 선택한다.
목재와 그목, 목재와 유리, 금속과 유리와 같이 단단한 재료들끼리를 접착할 경우는 금속의 접착과 같이 선택한다. 포와 피혁과 같은 부드러운 재료끼리를 접착할 경우는 고무계나 열가소성수지계의 접착제를 사용한다.
2. 피착제별 적용 접착제
피착제 | 목재 | 텍스 | 펠트 | 피혁 | 종이 | 포 | 고무스폰지 | 합성고무 | 천연고무 | 비닐레더 | 염화비닐필름 | 경질염화비닐 | 아크릴수지 | 폴리스티롤 | 셀룰로이드 | 폴리에스테르 | 페놀수지 | 타일도자기 | 콘크리트몰탈 | 유리 | 금속 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
금속 | E | VC | VC | C | V | C | C | CU | CU | N | N | N | NE | E | E V | EC | E | E | E | E | E |
유리 | VE | V | V | CV | V | CV | CN | CN | C | C | N | N | NE | E | EC | E | E | E | E | ||
콘크리트몰탈 | VE | V | V | CV | V | CV | CN | N | C | C | N | N | N | EC | N E | N E | EN | E V | E V | ||
타일도자기 | VE | CV | V | CV | C | CN | C | N | N | EN | EC | E | |||||||||
페놀수지 | VC | NC | NV | CN | CN | C | CN | C | C | CE | CE | EN | E | E | |||||||
폴리에스테르 | NE | NC | NC | NC | C N | NC | C | NC | C | C | CE | CE | EN | E | |||||||
셀룰로이드 | EU | NV | V | VN | NC | C | N | N | V | ||||||||||||
폴리스티롤 | VE | N C | CN | CN | CN | NC | C | C | C | CE | ES | ||||||||||
아크릴수지 | CN | NC | NC | NC | NC | NC | C | N | N | EA | |||||||||||
경질염화비닐 | CV | CV | CV | C | C | CN | C N | N | N | ||||||||||||
염화비닐필름 | CV | CV | VC | CV | C | C | C | VC | VC | ||||||||||||
비닐레더 | VC | NC | N | N | C | N | |||||||||||||||
천연고무 | C | C | C | CU | C | C | C | C | C | ||||||||||||
합성고무 | NC | NC | NC | CU | CN | CN | NC | CN | |||||||||||||
고무스폰지 | NC | NC | CV | C | CN | ||||||||||||||||
포 | VC | VC | VC | VN | V | VC | |||||||||||||||
종이 | VC | VC | VC | V | V | ||||||||||||||||
피혁 | VC | VC | NC | NC | |||||||||||||||||
펠트 | V | V | VN | ||||||||||||||||||
텍스 | V | V | |||||||||||||||||||
목재 | VP |
3. 에멀젼 접착제의 장·단점
피착제 | 목재 | 텍스 | 펠트 | 피혁 | 종이 | 포 | 고무스폰지 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
금속 | E | VC | VC | C | V | C | C |
유리 | VE | V | V | CV | V | CV | CN |
콘크리트몰탈 | VE | V | V | CV | V | CV | CN |
타일도자기 | VE | CV | V | CV | C | ||
페놀수지 | VC | NC | NV | CN | CN | ||
폴리에스테르 | NE | NC | NC | NC | C N | ||
셀룰로이드 | EU | NV | V | VN | |||
폴리스티롤 | VE | N C | CN | CN | CN | ||
아크릴수지 | CN | NC | NC | NC | NC | ||
경질염화비닐 | CV | CV | CV | C | C | ||
염화비닐필름 | CV | CV | VC | CV | C | ||
비닐레더 | VC | NC | N | ||||
천연고무 | C | C | C | CU | C | C | C |
합성고무 | NC | NC | NC | CU | CN | CN | NC |
고무스폰지 | NC | NC | CV | C | CN | ||
포 | VC | VC | VC | VN | V | VC | |
종이 | VC | VC | VC | V | V | ||
피혁 | VC | VC | NC | NC | |||
펠트 | V | V | VN | ||||
텍스 | V | V | |||||
목재 | VP |
피착제 | 합성고무 | 천연고무 | 비닐레더 | 염화비닐필름 | 경질염화비닐 | 아크릴수지 | 폴리스티롤 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
금속 | CU | CU | N | N | N | NE | E |
유리 | CN | C | C | N | N | NE | E |
콘크리트몰탈 | N | C | C | N | N | N | EC |
타일도자기 | CN | C | N | N | EN | EC | |
페놀수지 | C | CN | C | C | CE | CE | EN |
폴리에스테르 | NC | C | NC | C | C | CE | CE |
셀룰로이드 | NC | C | N | N | |||
폴리스티롤 | NC | C | C | C | CE | ES | |
아크릴수지 | NC | C | N | N | EA | ||
경질염화비닐 | CN | C N | N | N | |||
염화비닐필름 | C | C | VC | VC | |||
비닐레더 | N | C | N | ||||
천연고무 | C | C | |||||
합성고무 | CN | ||||||
고무스폰지 | |||||||
포 | |||||||
종이 | |||||||
피혁 | |||||||
펠트 | |||||||
텍스 | |||||||
목재 |
피착제 | 셀룰로이드 | 폴리에스테르 | 페놀수지 | 타일도자기 | 콘크리트몰탈 | 유리 | 금속 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
금속 | E V | EC | E | E | E | E | E |
유리 | EC | E | E | E | E | ||
콘크리트몰탈 | N E | N E | EN | E V | E V | ||
타일도자기 | E | ||||||
페놀수지 | E | E | |||||
폴리에스테르 | EN | E | |||||
셀룰로이드 | V | ||||||
폴리스티롤 | |||||||
아크릴수지 | |||||||
경질염화비닐 | |||||||
염화비닐필름 | |||||||
비닐레더 | |||||||
천연고무 | |||||||
합성고무 | |||||||
고무스폰지 | |||||||
포 | |||||||
종이 | |||||||
피혁 | |||||||
펠트 | |||||||
텍스 | |||||||
목재 |