접착제의 내부변형의 문제

 

금속판과 점착테이프의 박리성

 

상기그림은 각종 금속판에 점착 테이프를 붙인후 여러 온도에서 접착 강도를 측정한 결과를 보여주고 있습니다. 각 곡선은 A, B, C의 영역으로 구분할 수 있습니다. 상온 20℃에서는 파괴를 위해 많은 힘이 필요하게 되나 온도를 높이게 되면 A 영역과 같이 접착력이 떨어지게 됩니다. 이 영역에서는 δ의 차가 커지게 되어 계면파괴가 용이해 집니다. 그것은 접착제 자체로는 분자 운동이 시작되기에 충분하지 않으나 온도 상승에 따라 에너지가 높아지게 되고 따라서 각각의 표면 장력의 차가 커지기 때문입니다.
C 영역에서는 응집파괴가 나타납니다. 이것은 접착제 자체가 연화되기 때문이며, 모든 금속에서의 측정값이 하나의 선으로 모이는 것을 통해 알 수 있습니다.
A와 C 영역 사이에 나타나는 B 영역은 내부변형에 의한 것입니다. A 영역에서 떨어졌던 접착력이 다시 증가되는데, 이것은 그 온도에서 접착제 분자가 자유롭게 분자 운동을 할 수 있게 되기 때문입니다. 즉, 자유로운 분자 운동으로 그 때까지 존재한 내부 변형(internal stress)을 단숨에 없애 버리게 되며 이에 따라 접착력이 다시 증가된 것입니다.
내부 변형은 매우 큰데, 이것은 접착을 행함에 있어 압력하에서 가열할 때의 에너지가 남아있거나, 접착제가 불안정한 집합 상태나 분자의 컨포메이션(conformation)을 가진 채로 고화되기 때문입니다. 일반적으로 결정성 고분자는 접착제로서 효과를 내기 어려운 데, 이것 역시 내부 변형과 관련이 있습니다. 즉, 분자 운동을 할 수 없게 되므로 내부 변형을 해소할 수 없을 뿐만 아니라, 결정화되어 에너지 자체가 음으로 작용하기 때문입니다.

 

42% AN-58% Bd의 NBR에 의한 폴리아미드의 접착(숫자는 NBR의 분자량)

 

 

니트로셀룰로스와 Al의 접착에서의 디부틸프탈레이트 가소제량의 작용

 

상기 두개의 그림에도 내부변형이 미치는 영향이 나타나고 있습니다. 그림에서 처럼 가소제의 첨가에 의하여 분자 운동 활발하게 함에 따라 내부변형이 해소되고, 이에 따라 일정 범위 내에서 접착력이 증가한 것을 알 수 있습니다. 그림은 주로 자착(autoadhesion)의 예가 되기도 합니다.

 

 

 

 

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