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접착
접착(adhesion, 接着) 또는 결합(bonding)이란 서로 다른 물질이 계면 사이의 결합력으로 유지되는 상태이다. 접착에 의해 두 물질은 달라붙어 서로 떨어지지 않는 유지력을 얻게 되며 이는 계면에서 일어나는 현상이다.[1]
개요
접착은 다른 종류의 물질이 접촉해서 물리적, 화학적인 힘으로 불어 있는 현상이다. 접착은 물체 표면을 구성하는 분자나 원자, 이온 사이에 각각 서로 간의 힘이 작용하여 생긴다. 접착이 되기 위해서는 접착제(adhesive, bonding agent)가 필요하다. 접착제는 대개 점성이 있는 액체로서 두 기질을 연결시켜 떨어지지 않게 하고 두 기질면의 하중을 전달해 주는 물질이다. 접착제와 피착물의 표면이 계면의 결합력에 의해 결합되어 있는 상태이며 계면의 결합력은 양자의 표면 분자 간의 화학적 상호작용과 기계적 결합에 의존한다. 접착은 용접과 납땜, 리빗팅 등의 기법과 함께 초기에 확립된 산업 분야의 접합 방식이다. 본드나 순간접착제, 풀 등과 같이 액체 상태에서 고체 상태로 변해 강한 접착력을 가지는 것들이다. 그래서 접착제는 완전히 마른 후에 떼어내면 고체 상태를 유지하며 접착력이 완전히 사라져 버린다. 풀이나 본드로 붙인 물건은 한 번 떼어내면 다시 붙일 수 없는 이유가 바로 이 때문이다. 접착제는 대부분 에폭시수지를 원료로 녹말풀, 고무풀과 같은 고분자 용액을 사용하거나, 시아노아크릴레이트, 비스아크릴레이트 등과 같은 중합반응(분자량이 작은 분자가 연속으로 결합을 하여 분자량이 큰 분자 하나를 만드는 것)으로 액상을 고분자로 만드는 방법, 고분자의 고체에 열을 가해 접착력을 가지도록 하는 핫멜트 방법 등으로 활용된다. 액세서리 등을 만들 때 쓰는 글루건이 바로 접착수지를 녹여 활용하는 핫멜트 방식의 접착제 중 하나다.[2]
접착은 물질의 접착력(주로 분자간 인력)에 의하여 동종 또는 이종 고체 즉 피착제를 접합하여 재료로서의 필요한 성질(물리적 강도)을 발휘하게 하는 조작이다. 접합에 사용되는 물질을 접착제라고 부른다. 접착제와 달리 반유동체로서의 준안정성을 갖는 물질을 점착제라고 부른다. 접착에 쓰이고 있는 접착제에서 제일 중요한 성능은 접착력이다. 화학사전, 산업용어 사전 등에서는 점착은 저압조건에서 접촉하면 바로 결합강도를 형성할 수 있는 성질을 의미하고 접착은 두 개의 고체 면이 접착제가 되는 제3의 물질을 사이에 두고 서로 접합하는 성질을 의미한다. 사실 점착제와 접착제, 두 가지 모두 액체 상태에서 공기 중에 노출되면 순간적으로 고체로 변하는 석유화학 제품의 성질을 이용한 제품이다. 액체에서 고체상태로 변해 강한 접착력을 가지는 것이 접착제, 쉽게 탈, 부착이 가능한 것이 점착제이다. 두 물질 중 사무실에서 흔히 볼 수 있는 것은 아무래도 점착제이다. 스카치테이프나 양면테이프, 스티커 라벨 등 사무실 곳곳에 자리한 달라붙는 성질의 것 대부분이 바로 이 점착제를 발라 끈적하게 만든 제품이다. 20세기 위대한 발명 중 하나로 꼽히는 접착식 메모지 포스트잇 역시 점착제로 이루어진 제품이다. 점착제의 원료는 아트릴레이트나 실리콘으로 에스테르고무, 페놀수지 등이 보조제로 사용되고 피마자유, 폴리이소부틸렌 등 저분자 물질을 합쳐 끈적끈적한 점착력을 가진다. 이들 점착제의 가장 큰 특징은 한 번 붙였다 뗀 후에 다시 붙일 수 있는 지속성이다. 더불어 이들은 부착 과정에서 형태가 변하지도 않는다.[3]
접착제
접착제는 어떠한 물건을 붙이기 위해서 사용하는 도구다. 여러가지 원리가 있지만 일반적으로 두 개의 물체 사이에서 굳어져 결합시키는 형태가 가장 많다. 고유어로는 풀이라 한다. 이는 본래 전분 등을 물에 개어 멀겋게 만든 물건을 가리키는 명칭이었다. 아주 가난해서 간신히 먹고사는 것을 입에 풀칠하다고 표현하는데 먹을 것이 정말 없어서 풀처럼 쑨 멀건 죽 정도 밖에는 못 먹는다는 의미이다. 옛날에는 이 풀을 창호지 등을 붙이는 접착제로도 활용하였고, 이것이 점차 다른 접착제까지 가리키는 표현으로 의미가 확대되었다. 풀빵의 풀도 이 의미다. 지금도 도배할 때 밀가루 풀이 주로 쓰인다. 일반적으로 공업용, 의료용, 식용 등으로 나누어져 있다.
원리
모든 물체는 아무리 매끄러워 보이는 것이라 할지라도 현미경으로 들여다보면 사실 매우 울퉁불퉁한 표면을 가지고 있다는 것을 알 수 있다. 따라서 아무것도 바르지 않은 채 두 물체를 이어 붙이면 그 사이엔 수많은 틈이 존재하게 되는데 이 틈을 채워주는 것이 접착제의 기본 원리이다. 틈을 메워 마치 하나의 물체가 된 듯이 만드는 것이다. 모든 분자들 간 혹은 각 분자의 일부분 간에는 반 데르 발스 힘(van der Waals force)이라는 인력이 작용하게 된다. 틈을 가득 메운 분자와 물체들 사이에 이러한 반데르발스 힘이 작용하여 서로를 붙잡아 둘 수 있는 것이다. 반데르발스 힘을 최대한 이끌어내기 위하여 틈을 메우는 물질로는 분자를 많이 함유하여 다른 분자들과 강력하게 결합하는 고분자 화합물을 사용한다. 하지만 그 틈을 아무 물질로나 채운다고 되는 것은 아닌데 반데르발스 힘은 어떤 물체든지 견고히 붙일 만큼 강하지는 않기 때문이다. 따라서 접착하려는 물체의 무게, 표면 재질 등에 따라서 요구되는 접착력이 달라지기 때문에 각각 적절한 방법을 이용해야 한다. 때문에 단순히 반데르발스 힘으로 붙이는 방식 외에도 아예 접착면을 살짝 녹인 다음 굳으면서 접착면끼리 분자결합을 하게 만드는 방식도 많다. 일종의 화학적 용접이라고 이해하면 된다.
종류
- 처음부터 고분자였던 것을 액체 혹은 응고된 상태로 사용하는 것. 사용하기 편리하지만 접착력이 떨어진다는 단점이 있다.
- 본드
- 물풀, 딱풀, 녹말풀 등 각종 풀
- 처음엔 저분자 상태를 유지하다가 중합반응을 통해 고분자로 변형되어 접착력을 가지는 접착제도 있다. 용기 내에선 액체 상태로 존재해 접착력이 의심되지만 우선 밖으로 노출되면 공기 중의 수분과 반응해 중합반응을 일으켜 고분자가 된다.
- 순간접착제 - 중합반응이 매우 빠르기 때문에 순간접착제라 부르고 있다. 하지만 만약 뚜껑을 잘 닫지 않는다면 공기의 수증기와 접촉해 굳어버릴 수 있다. 순간접착제가 나오는 입구 부분이 단단히 굳어 사용에 어려움을 겪은 사람들도 많을 것이다.
- 고분자 고체를 가열해 녹여서 접착제로 이용하는 것도 있다.
- 글루건
- 아교
- 산소와 접촉하지 않아야 경화가 시작되는 혐기성 접착제도 있다. 혐기성이므로 아무리 뚜껑을 열어놓고 있어도 경화되는 일은 없다. 다만 너무 오랜 시간 열어 두면 용제가 공기 중으로 증발해 말라 버리기는 하니 사용 후 닫아주는 것이 좋다. 주로 개스킷, 배관 밀봉, 너트 체결 등 공기가 통하지 않는 좁은 틈새를 메우는데 효과적이다. 특히 배관설비에 사용하는 배관 밀봉제는 실리콘 패킹, O링, 테프론 테이프 등을 대체하여 쓸 수 있고 이들보다 훨씬 안정적이며 사용도 손쉽기 때문에 써본 사람들은 엄청 선호하는 편이다. 특수 접착제이기 때문에 가격은 비싼편이다.[4]
- 배관밀봉제
점착제
점착은 접착의 일종으로 영구 접착에 대한 일시적 접착을 말한다. 점착제의 특성은 물, 유기용제, 열 등을 사용하지 않고 상온에서 단시간 약간의 압력만으로도 접착할 수 있고 또 필요에 따라서는 떼어낼 수도 있다. 응집력과 탄성이 있어 강하게 접착하는 반면, 손으로 제거하여도 평활면에 점착제가 전이 되지 않아야 한다. 다만 후처리에 의하여 영구 접착이 되게 할 수도 있다. 가장 일반적인 라벨, 스티커에서부터 산업용 양면테이프, 전기 절연테이프, 보호용 테이프, 포장용 테이프 등 우리 일상생활에서부터 산업 전반적으로 사용법이 간단하고 사용 시 유기용제가 없어 화재 위험, 환경 위생상 문제가 적어 사용이 확대 추세에 있다. 점착제의 원료는 아트릴레이트나 실리콘이고, 에스테르고무, 페놀수지 등이 보조제로 사용되며 파자마유, 폴리이소부틸렌 등 저분자 물질을 합쳐 끈적끈적한 점착력을 만들게 된다. 접착제와 달리 쉽게 떼었다 붙였다 할 수 있다. 시중에 판매하는 테이프의 끈적끈적한 부분이 점착제를 발라 끈적끈적한 성질을 가지게 된 것이다.[5][6]
점착테이프
완전히 접착시키는 것이 아니고 일시적으로 접착해 두려고 할 때 점착테이프는 가장 편리하게 사용된다. 이것은 성질이 비슷한 것끼리 달라붙기 쉬우나 분자구조가 다른 것은 친화성이 없어 붙기 어렵다는 점을 이용한 것이다. 대표적인 점착테이프인 종이테이프는 종이의 한 면에 왁스를 바르고, 다른 면에는 기름에 녹인 천연고무를 바른 것인데, 왁스를 바른 면을 밖으로 하여 둥글게 말아서 상품으로 시판되고 있다. 이렇게 해 두면 고무를 바른 접착면은 왁스를 바른 면과는 친화성이 없기 때문에 사용시에 쉽게 떼어 내어 사용할 수가 있다. 접착제로서는 천연고무 외에 가소제, 충전제 등을 넣은 것이나 폴리비닐부티랄이라고 하는 접착제와 비슷한 것들이 사용되고 있다. 셀로판테이프도 종이테이프와 마찬가지로 셀로판의 얇은 테이프의 한 면에 천연고무나 합성고무 등의 접착제를 바르고 다른 면에는 접착제와 친화성이 없는 물질을 발라 둥글게 만 것이다.
접착되지 않는 물질
여러 가지 접착 목적에 따라 다종다양한 접착제가 만들어지고 있는데 현재도 아직 충분히 접착되지 않은 것이 몇 종류 있다. 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌이 바로 그것이다. 이들 플라스틱은 그 자신이 탄소나 수소만으로 되어 있어 다른 어떤 물질에 대해서도 친화성이 없다. 마치 천연의 납과 같은 것이다. 이와 같은 것들은 아직도 적당한 접착제가 만들어져 있지 않다. 현재 이와 같은 플라스틱을 접하는 데는 접착하는 부분을 가열하여 플라스틱 자신을 용융 접착하는 방법이 이용되고 있다.[7]
동영상
각주
참고자료
- 〈접착〉, 《위키백과》
- 〈접착제〉, 《위키배과》
- 〈접착제〉, 《나무위키》
- 〈접착〉, 《네이버 지식백과》
- 〈점착제와 접착제의 차이, 알고 쓰시나요?〉, 《LG케미토피아》
- 〈점착제란?〉, 《(주)삼원》
- 〈접착제와 점착제의 차이를 아시나요?〉, 《산업정보포털 i-DB》
같이 보기
