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최근에 접착제 관련 연구는 기계적 짝지음, 분자결합, 열역학적 접착의 세 접착 기구에 대해 주로 연구되고 발전되고 있습니다.
이를 하나씩 알아 보도록 하겠습니다.
기계적 짝지음(혹은 interlocking) 접착 기구는 피착면(substrate)의 표면에 접착 고리가 있다는 가정에서부터 시작되고 있습니다. 이것은 나무에 붙은 아교처럼 나무의 불규칙한 표면에 아교가 고착하는 경우라고 생각하시면 쉽습니다.
기계적 짝지음이 높은 접착강도를 결정한다고 보고 있으나 다른 한편에서는
표면이 거칠어 분자간 작용하는 힘을 크게 하기 때문에 접착력이 증가한다고 볼수도 있습니다.
분자결합은 아주 밀착된 두 표면사이의 접착을 설명하는데 가장 광범위하게 설명이 가능한 접착이론 입니다. 이 분자결합은 접착제와 쌍극자 작용, 반데르발스힘, 화학적 상호작용(이온결합, 공유결합, 금속결합)과 같은 기질사이에 분자간의 인력이 필요하다는 가정에서 출발합니다.
이 분자결합은 계면장력과 극성기로 인한 접착한 곳의 강도 입니다. 분자결합 기구는 두 개의 기질사이에 치밀한 접촉을 필요로 하나 이 치밀한 접촉만으로는 결함, 균열, 기포 등으로 인하여 높은 접착성능을 나타내지 못하는 경우도 있어 접착에 대한 충분한 설명이 되지 못하는 맹점도 있습니다. 따라서 접착에 대한 설명을 위한 다른 이론들이 계속 제시되고 있습니다.
앞의 기계적짝지음, 분자결합에 대한 기구들이 접착에 대해 완전한 설명은 불가능 합니다.
그에대한 대안으로 열역학적 접착 기구(thermodynamic mechanism of adhesion)가 제안되었는데 접착은 분자간 인력에 의한 것이 아니며 계면에서 수립되는 평형반응으로 접착을 설명하고 있습니다.
공기와 같은 환경에서는 폴리머시스템은 열역학적으로 폴리머의 비극성 영역을 표면으로 배향하여 표면자유 에너지를 감소시키는 방향으로 나아갑니다. 폴리머 표면이 물과 같은 극성기질과 접촉해 있을 때는 계면장력을 줄여야 접착력을 높일 수 있는 방향으로 나아 갑니다.
Feinerman 연구팀은 폴리머와 작용하는 액체에는 3개의 영역이 있고 고체 표면장력은 액체의 표면장력과 함수관계가 있음을 확인하였 습니다. 3개의 영역 중 하나의 영역은 비섭동(unperturbed)영역으로 폴리머의 표면장력은 젖어있는 액체의 표면장력과는 무관하다는 발표를 합니다.
또 다른 두 영역은 폴리머의 표면장력과 액체의 표면장력 사이에 선형관계에 있는데 극성이 감소된 영역과 극성이 증가된 영역 즉, 폴리머 표면장력이 비섭동 영역으로 나누어 진다고 합니다.
1855년 Young에 의해 제안된 연구를 비롯하여 열역학적 접착 기구모델 연구에는 Fowkes 이론, Geometric mean 이론, Wu harmonicmean 이론, 산-염기 이론, 상태 반응식 이론들과 같은 표면장력 이론이 제안되었고 각 이론들은 표면장력 측정결과로 확인되었습니다.
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