용해성파라미터 및 점탄성적 특성

 

폴리에스테르-접착제-폴리에스테르계에 대한 상용성과 박리강도의 관계

 

용해성파라미터
임계계면장력 gC값과 함께 접착제 선정에 있어 중요한 기준이 되는 것으로는 용해성파라미터(solubility parameter, SP)가 있습니다. SP 값은 액체의 응집에너지 밀도의 Ö값으로 d으로도 표시한다. SP값이 비슷한 것끼리는 서로 녹기 쉬우며, 한쪽이 고체인 경우는 적시기 쉬우며, 이와 같을 때를 ‘용해성이 좋다’라고 하게 됩니다.
따라서 고체인 피착제를 액체인 접착제로 접착시키려고 할 때 피착제와 접착제의 용해도파라미터값이 유사하여야 접착이 강하게 되며, 두 d 값이 차이를 보이면 접착이 어렵게 됩니다.
한 예로 나일론(d = 16)의 접착제는 resorcinol formaline 접착제(d = 15.9)인데, 이것으로는 폴리에틸렌테레프탈레이트(d = 10.3)을 접착시킬 수 없습니다. 그러나 접착제에 알킬기를 도입하여 d 를 낮추어 주면 접착이 가능해 집니다. d가 상기그래프에 10.3 부근이 되면 응집파괴(cohesion failure)가 일어나게 됩니다.
이와 같은 현상이 상기그래프에서 잘 나타나 있습니다. 접착제와 피착제간의 용해성이 좋을수록 박리강도값이 증가하며 둘 간의 d 값이 유사한 범위에서는 응집파괴가 일어남을 알 수 있습니다.

 

Mylar-부타디엔-스티렌 공축합수지 접착제의 속도-온도 환산

 

점탄성적 특성
박리 속도(rate of peeling)에 따른 접착부의 파괴에 대한 해석에는 여러 가지 이론이 전개되어 왔습니다.
그 중 하나가 Dergagin의 정전기 이론인데, 이것은 빠른 속도로 박리하면 전하의 누설이 일어나기 어렵고 분리시키는 과정에서 큰 박리일(work of peeling)이 필요하다는 것입니다. 그러나 계속된 연구에 의해 이 이론이 몇 가지 오류가 있음이 밝혀졌고, 이에 따라 새로운 이론들이 등장하였습니다.
그 중 하나가 박리하중이 피막의 점탄성적 변형에 크게 영향 받게 된다는 점탄성이론 입니다. 이에따르면 접착파괴의 양식은 시험속도, 온도, 접착층의 두께, 접착제의 탄성율이나 점성계수 등에 의해 변화 된다고 합니다.
이와 같은 점탄성적 특성을 상기그래프에서 보여주고 있습니다. A. N. Gent에 의해서 온도와 속도를 달리하여 측정된 이 결과는 Mylar와 부타디엔 스티렌 공중합수지 간의 박리강도를 온도-시간(속도)로 환산하여 구한 합성곡선(master curve)입니다. 그래프상에서 두 개의 피크가 나타나며, 점선내의 영역은 계면파괴 및 응집파괴가 혼재한 것을 알 수 있습니다. 저온, 고속 측에서는 계면파괴, 고온, 저속 측에서는 응집파괴가 일어났습니다. 왼쪽의 박리강도의 최대 피크는 접착층이 액체상태로부터 고무상태로 유동되는 전이점을 나타낸것입니다. 또한 오른쪽의 최대 피크는 고무상(rubbery state)으로부터 유리상(glassy state)으로 전이되는 관계를 나타낸 것입니다.

 

접착강도와 레올로지특성의 관계

 

상기그래프는 레올로지 특성과 접착강도의 관계를 모식적으로 그린 것입니다. 그래프에서 보이는 것 같이 온도가 증가하게 되면 유리상에서 고무상으로 전이가 되며 이 지점으로 Tg가 나타나게 됩니다. Tg 보다 낮은 온도에서 접착제는 강인한 상태를 나타내며 Tg 이상에서는 열가소성을 나타내거나 가교(crosslink)를 이루게 됩니다.

 

 

 

 

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