접착에 대해서

• Q

  접착에 대해서 설명해 주세요.

  예를 들어 프라이팬에 볶음밥이나 달걀프라이를 만들 때, 타버린 부분이 눌러 붙게 되어 나중에 긁어낸 경험이 있으실 것이라고 생각합니다. 이와 같이 물체와 물체끼리 딱 붙는 현상을 응용해서 종이를 녹말풀로 붙이거나 금속이나 플라스틱을 합성수지로 붙이거나 합니다. 접착이란 이와 같이 어떤 물질과 물질 사이에 접촉되고 있는 면이 접착제를 매개로 결합되는 현상을 말합니다.
• Q

  접착제와 물질은 어떻게 결합되나요?

  결합은, 물질과 분자와 접착제 분자 사이에 작용하는 당기는 힘(분자간력)에 의한 경우, 분자끼리 얽히는 경우, 물질의 요철 안에 접착제가 들어가 굳어 쐐기 같은 작용(투묘력)에 의한 경우 등이 있습니다. 접착 현상은 보통 이러한 작용들이 서로 보완하고 있다고 할 수 있습니다.
• Q

  분자간 힘(분자간력)에 대해 좀 더 자세히 설명해 주세요.

  자석의 플러스와 마이너스의 관계와 같이 생각할 수 있습니다. 즉, 분자에는 정전하의 부분과 부전하의 부분이 있고, 물질의 정전하와 접착제의 부전하가 서로 끌어당기는 것입니다.
• Q

  투묘력에 의한 접착은 물질에 따라 가능한 것과 그렇지 않은 것이 있나요?

  보통 고체의 표면은 아무리 평평하더라도 옹스트롬(1/1000mm) 단위로 보면 울퉁불퉁합니다.이에 물질과 물질의 표면을 그대로 맞붙여도 볼록한 부분의 일정 부분만 접촉하게 됩니다. 그 부분만을 접착제로 붙여도 접착력은 매우 약합니다.
• Q

  표면이 평활한 유리 등은 접착제의 투묘력이 작용할 것 같지 않습니다만, 분자간력에 의한 결합만 가능한 것인가요?

  유리의 경우는 접착제의 투묘력은 기대할 수 없습니다. 실은 유리의 경우는 분자간 힘이 아닌 화학적 결합으로 접착시키고 있습니다. 유리 접착 구조의 한 예를 들면, 강화플라스틱에 사용되는 유리섬유는, 수지와 접착력을 높이기 위해 비닐트리클로르실란을 표면처리제로 사용하는데, 처리제 분자의 일부가 가수분해되어 수산기(-OH)가 발생합니다. 이것이 유리 표면의 시라놀기(-SiOH)와 반응해 실록산결합(-Si-O-Si-)을 만들어 유리와 접착합니다. 한편, 분자 내의 비닐기(-CH2=CH-)는 수지와 반응하여 화학 결합에 의해 접착됩니다.
• Q

  한마디로 접착이라 하더라도 다양한 경우가 있는 것이군요. 접착의 구조는 물질에 따라 다르기 때문에 접착제의 작용이 문제가 되는 것이군요.

  그렇습니다. 접착제에 요구되는 기본적인 조건은 3가지가 있습니다. 첫 번째는 쉽게 움직이는 액체일 것. 두 번째는 고체 표면의 미세한 요철에 잘 흘러 들어가는 모세 작용을 가질 것. 세 번째, 고정 후 일정한 강도, 즉, 응집력을 가질 것. 특히 두 번째의 모관 작용이라고 하는 것은 고체의 표면 전체를 잘 적시는 것을 말합니다. '잘 발리는 성질'이 물질과 접착제의 분자를 서로 잡아당기는 거리까지 가까워지게 하기 때문에 중요한 포인트입니다.
• Q

  응집력에 대해서 설명해주세요.

  응집력은 접착 파괴와 관련이 있습니다. 쉽게 말해서, 액체나 고체는 당겨지거나 뒤틀리거나 열이나 전류 등 외부로부터 힘을 받았을 경우 물질이 분자의 구조나 전하의 상태 등을 변화시키지 않고 망가지지 않으려는 힘을 갖추고 있습니다. 물질에 따라 그 한도가 다르지만 이 힘을 응집력이라고 합니다. 접착 후에 강한 힘으로 접착면으로부터 떼어내려고 할 경우, 접착제 파단, 피착재 파단, 접착계면 박리의 3가지 경우를 생각할 수 있습니다. 접착 파괴 중 파단은, 각각의 응집력의 한도를 넘은 경우(응집파괴)입니다. 계면 박리는, 이른바 접착력(분자간력, 투묘력, 화학결합)이, 상대적으로 약한 것 입니다. 물질간의 응집력 차이나 접착 구조의 차이 등은 물론 있습니다만, 따지고 보면 접착이라는 것은 분자간 힘에 의한 것이라고 할 수 있습니다.
  
  물건과 물건을 붙이는 접착제는, 물질 간의 적합성이 문제가 되기 때문에, 다양한 물질의 종류에 따라 접착제의 종류 또한 많아지는 것입니다. 또, 접착제 자체의 기능이나 경화 후의 강도도 그 성능을 결정하는 중요한 요소가 됩니다.