천연 접착제는 우리 생활에서 흔히 사용되는 접착제입니다. 다양한 출처에 따라 동물성 접착제, 식물성 접착제, 광물성 접착제로 나눌 수 있습니다. 동물성 접착제에는 피부 접착제, 뼈 접착제, 셸락, 카제인 접착제, 알부민 접착제, 어류 부레 접착제 등이 포함됩니다. 식물성 접착제에는 전분, 덱스트린, 로진, 아라비아 검, 천연 고무 등이 포함됩니다. 광물성 접착제에는 미네랄 왁스, 아스팔트 왁스 등이 포함됩니다. 풍부한 자원, 저렴한 가격, 낮은 독성 덕분에 가구, 제본, 포장, 수공예 가공 등에 널리 사용됩니다.
전분 접착제
전분 접착제가 21세기에 접어들면서, 우수한 환경 성능은 신소재의 주요 특징이 될 것입니다. 전분은 무독성, 무해성, 저비용, 생분해성, 친환경적인 천연 재생 자원으로 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 특히 최근 몇 년 동안 전 세계 접착제 산업 생산 기술은 에너지 절약, 저비용, 무해성, 고점도, 무용제화를 지향하는 방향으로 발전하고 있습니다.
친환경 제품으로서 전분 접착제는 접착제 업계에서 폭넓은 관심과 큰 주목을 받고 있습니다. 전분 접착제의 응용 및 개발 측면에서 옥수수 전분으로 산화된 전분 접착제의 전망은 매우 밝으며, 연구 및 응용 분야도 가장 활발합니다.
최근 전분은 접착제로서 주로 종이 및 종이제품에 사용되며, 상자 및 상자 밀봉, 라벨링, 평면 접착, 봉투 붙이기, 다층 종이봉투 접착 등에 사용됩니다.
몇 가지 일반적인 전분 접착제를 소개합니다.
산화전분 접착제
알데히드기와 카르복실기를 함유하는 저중합도 변성 전분과 물을 혼합하여 산화제의 작용 하에 가열 또는 실온에서 호화시켜 제조한 호화제는 전분 접착제이다. 전분이 산화되면 수용성, 습윤성 및 접착성을 갖는 산화 전분이 형성된다.
산화제의 양이 적고, 산화도가 불충분하며, 전분에 의해 생성된 새로운 작용기의 총량이 감소하고, 접착제의 점도가 증가하여 초기 점도가 감소하고 유동성이 저하됩니다. 이는 접착제의 산도, 투명도 및 수산기 함량에 큰 영향을 미칩니다.
반응시간이 길어질수록 산화도가 높아지고, 카르복실기 함량이 늘어나며, 생성물의 점도는 점차 낮아지지만 투명성은 점점 좋아진다.
에스테르화 전분 접착제
에스테르화 전분 접착제는 분해되지 않는 전분 접착제로, 전분 분자의 히드록실기와 다른 물질 간의 에스테르화 반응을 통해 전분에 새로운 작용기를 부여하여 전분 접착제의 성능을 향상시킵니다. 에스테르화 전분의 부분 가교 결합으로 인해 점도가 증가하고, 저장 안정성이 향상되며, 방습 및 항바이러스 특성이 향상되고, 접착층이 고온, 저온 및 교대 작용에도 견딜 수 있습니다.
접목 전분 접착제
전분 접목은 물리적, 화학적 방법을 이용하여 전분 분자 사슬이 자유 라디칼을 생성하도록 하는 것으로, 고분자 단량체와 만나면 연쇄 반응이 일어납니다. 고분자 단량체로 구성된 곁사슬이 전분 주쇄에 형성됩니다.
폴리에틸렌과 전분 분자가 모두 히드록실기를 가지고 있다는 특징을 이용하면, 폴리비닐알코올과 전분 분자 사이에 수소결합을 형성할 수 있으며, 이는 폴리비닐알코올과 전분 분자 사이의 "그래프트" 역할을 하여, 얻어지는 전분 접착제는 더욱 양호한 접착성, 유동성 및 동결방지 특성을 갖게 된다.
전분 접착제는 천연 고분자 접착제로, 가격이 저렴하고 무독성이며 무미하고 환경 오염이 없어 널리 연구되고 응용되고 있습니다. 최근 전분 접착제는 주로 종이, 면직물, 봉투, 라벨, 골판지 등에 사용됩니다.
셀룰로오스 접착제
접착제로 사용되는 셀룰로오스 에테르 유도체는 주로 메틸 셀룰로오스, 에틸 셀룰로오스, 히드록시에틸 셀룰로오스, 카르복시메틸 셀룰로오스 및 기타 에틸 셀룰로오스(EC)를 포함합니다. 에틸 셀룰로오스는 열가소성, 수불용성, 비이온성 셀룰로오스 알킬 에테르입니다.
우수한 화학적 안정성, 강한 알칼리 저항성, 우수한 전기 절연성 및 기계적 유동 특성을 가지며, 고온 및 저온에서 강도와 유연성을 유지하는 특성을 가지고 있습니다. 왁스, 수지, 가소제 등과 쉽게 상용되므로 종이, 고무, 가죽, 직물용 접착제로 사용됩니다.
메틸셀룰로오스(CMC): 이온성 셀룰로스 에테르. 섬유 산업에서 CMC는 직물의 사이징제로 고품질 전분을 대체하는 데 자주 사용됩니다. CMC로 코팅된 직물은 부드러움을 높이고 인쇄 및 염색 특성을 크게 향상시킬 수 있습니다. 식품 산업에서 CMC가 첨가된 다양한 크림 아이스크림은 형태 안정성이 우수하고 착색이 쉬우며 연화되지 않습니다. 접착제로는 집게, 종이 상자, 종이 봉투, 벽지, 인조 목재 등을 만드는 데 사용됩니다.
셀룰로오스 에스테르유도체: 주로 니트로셀룰로오스와 셀룰로오스 아세테이트. 니트로셀룰로오스: 셀룰로오스 질산염으로도 알려져 있으며, 에스테르화 정도에 따라 질소 함량이 일반적으로 10%에서 14% 사이입니다.
고함량 화약은 흔히 불화솜(fire cotton)으로 알려져 있으며, 무연 화약과 콜로이드 화약 제조에 사용되어 왔습니다. 저함량 화약은 흔히 콜로디온으로 알려져 있습니다. 물에는 녹지 않지만 에틸알코올과 에테르의 혼합 용매에는 녹으며, 그 용액이 콜로디온입니다. 콜로디온 용매가 증발하여 질긴 막을 형성하기 때문에 병뚜껑, 상처 보호, 그리고 역사상 최초의 플라스틱 셀룰로이드로 자주 사용됩니다.
알키드수지를 개질제로 적당량 첨가하고, 캄퍼를 강화제로 적당량 사용하면 니트로셀룰로오스 접착제가 되는데, 이는 종이, 천, 가죽, 유리, 금속, 세라믹 등을 접착하는 데 많이 사용됩니다.
셀룰로오스 아세테이트: 셀룰로오스 아세테이트라고도 합니다. 황산 촉매 존재 하에 셀룰로오스를 아세트산과 에탄올 혼합물로 아세트산화한 후, 묽은 아세트산을 첨가하여 생성물을 원하는 에스테르화 정도까지 가수분해합니다.
니트로셀룰로오스와 비교했을 때, 셀룰로오스 아세테이트는 유리나 장난감과 같은 플라스틱 제품을 접착하는 용제형 접착제를 만드는 데 사용될 수 있습니다. 셀룰로오스 질산염과 비교했을 때, 점성 저항성과 내구성이 우수하지만 내산성, 내습성, 내후성이 부족합니다.
단백질 접착제
단백질 접착제는 단백질 함유 물질을 주원료로 하는 천연 접착제의 일종입니다. 접착제는 동물성 단백질과 식물성 단백질로 만들 수 있습니다. 사용하는 단백질에 따라 동물성 단백질(펜 아교, 젤라틴, 복합 단백질 접착제, 알부민)과 식물성 단백질(콩검 등)로 나뉩니다. 일반적으로 건조 시 접착력이 높아 가구 및 목재 제품 생산에 사용됩니다. 그러나 내열성과 내수성이 약하여 동물성 단백질 접착제가 더 중요합니다.
대두 단백질 접착제: 식물성 단백질은 중요한 식품 원료일 뿐만 아니라 비식품 분야에서도 광범위하게 활용됩니다. 존슨은 1923년 대두 단백질 접착제를 기반으로 개발된 이 접착제에 대한 특허를 출원했습니다.
1930년대에는 대두단백 페놀수지 보드용 접착제(듀폰 대량생산 사업부)가 접착력이 약하고 생산비용이 높아 널리 사용되지 않았습니다.
최근 수십 년간 접착제 시장이 확대되면서 전 세계 석유 자원의 산성화와 환경 오염이 주목받게 되었고, 이로 인해 접착제 업계에서는 새로운 천연 접착제에 대한 재고가 이루어졌고, 그 결과 대두 단백질 접착제가 다시 한번 연구 핫스팟이 되었습니다.
대두 접착제는 무독성, 무미이며 사용이 간편하지만 내수성이 약합니다. 티오우레아, 이황화탄소, 트리카르복시메틸 설파이드 등의 가교제를 0.1~1.0%(질량) 첨가하면 내수성을 향상시켜 목재 접착 및 합판 생산용 접착제로 사용할 수 있습니다.
동물성 단백질 접착제: 동물성 접착제는 가구 및 목재 가공 산업에서 널리 사용되어 왔습니다. 일반적으로 사용되는 제품으로는 의자, 테이블, 캐비닛, 모형, 장난감, 스포츠용품, 데커(deckers) 등의 가구가 있습니다.
고형분 함량이 50~60%인 최신 액상 동물성 접착제에는 속경화형과 완경화형이 있으며, 하드보드 캐비닛 프레임 패널, 이동식 주택 조립, 접착 강도가 높은 라미네이트, 그리고 기타 저렴한 열가소성 접착제의 접착에 사용됩니다. 중소형 접착제 수요는 꾸준히 증가하고 있습니다.
동물성 접착제는 접착 테이프에 사용되는 기본적인 접착제입니다. 이 테이프는 일반적인 경량 소매용 봉투뿐만 아니라, 빠른 기계적 작동과 오래 지속되는 높은 접착 강도가 요구되는 고형 섬유 및 골판지 상자의 밀봉 또는 포장과 같은 고강도 테이프에도 사용할 수 있습니다.
이때 뼈 접착제의 양은 많기 때문에 피부 접착제는 단독으로 또는 뼈 접착제와 함께 사용되는 경우가 많습니다. 코팅 온라인(Coating Online)에 따르면, 일반적으로 사용되는 접착제는 고형분 함량이 약 50%이며, 건조 접착제 중량의 10%~20%에 해당하는 덱스트린과 혼합할 수 있으며, 소량의 습윤제, 가소제, 겔 억제제(필요한 경우)도 혼합할 수 있습니다.
접착제(60~63℃)는 일반적으로 바탕지 위에 페인트와 혼합하여 사용되며, 고형분 함량은 일반적으로 바탕지 질량의 25%입니다. 젖은 테이프는 증기 가열 롤러 또는 조절식 공기 직접 히터를 사용하여 장력을 가한 상태에서 건조할 수 있습니다.
또한, 동물성 접착제는 사포와 거즈 연마재 제조, 직물과 종이의 사이징 및 코팅, 책과 잡지의 제본 등에 사용됩니다.
타닌 접착제
타닌은 폴리페놀기를 함유한 유기 화합물로, 식물의 줄기, 나무껍질, 뿌리, 잎, 열매에 널리 분포합니다. 주로 목재 가공 과정에서 발생하는 나무껍질 조각과 타닌 함량이 높은 식물에서 추출됩니다. 타닌, 포름알데히드, 물을 혼합하고 가열하여 타닌 수지를 얻은 후, 경화제와 충전제를 첨가하고 균일하게 교반하여 타닌 접착제를 얻습니다.
타닌 접착제는 내열성과 내습성이 우수하며, 목재 접착 성능이 페놀 접착제와 유사합니다. 주로 목재 등의 접착에 사용됩니다.
리그닌 접착제
리그닌은 목재의 주요 성분 중 하나로, 목재의 약 20~40%를 차지하며 셀룰로스 다음으로 많습니다. 목재에서 리그닌을 직접 추출하는 것은 어렵고, 주요 공급원은 자원이 매우 풍부한 펄프 폐액입니다.
리그닌은 단독으로 접착제로 사용되는 것이 아니라, 리그닌의 페놀기와 포름알데히드가 반응하여 얻어지는 페놀 수지 중합체입니다. 내수성을 향상시키기 위해 링 로딩 이소프로판 에폭시 이소시아네이트, 스티로폼, 레조르시놀 및 기타 화합물과 병용하여 사용할 수 있습니다. 리그닌 접착제는 주로 합판과 파티클보드의 접착에 사용됩니다. 하지만 점도가 높고 색상이 진하여 개량 후 적용 범위를 확대할 수 있습니다.
아라비아검
아라비아검은 아카시아검으로도 알려져 있으며, 야생 메뚜기과의 나무에서 나오는 삼출물입니다. 아랍 국가에서 대량 생산되기 때문에 이러한 이름이 붙었습니다. 아라비아검은 주로 저분자량 다당류와 고분자량 아카시아 당단백질로 구성되어 있습니다. 아라비아검은 물에 잘 녹기 때문에 열이나 촉진제가 필요 없어 제조가 매우 간단합니다. 아라비아검은 매우 빨리 건조됩니다. 광학 렌즈 접착, 스탬프 접착, 상표 라벨 부착, 식품 포장 접착, 인쇄 및 염색 보조제 등에 사용할 수 있습니다.
무기 접착제
인산염, 인산염, 황산염, 붕소염, 금속 산화물 등과 같은 무기 물질로 제조된 접착제를 무기 접착제라고 합니다. 그 특징은 다음과 같습니다.
(1) 고온 저항성, 1000℃ 이상의 온도를 견딜 수 있음:
(2) 우수한 노화 방지 효과:
(3) 수축이 적음
(4) 취성이 크다. 탄성계수는 유기 접착제보다 1피트 정도 높다.
(5) 내수성, 내산성, 내알칼리성이 좋지 않다.
알고 계셨나요? 접착제는 붙이는 용도 외에도 다른 용도로 쓰입니다.
부식 방지: 선박의 증기 파이프는 대부분 알루미늄 규산염과 석면으로 덮여 단열을 이루지만 누출이나 추위와 더위가 번갈아 가며 응축수가 발생하여 바닥 증기 파이프의 외벽에 쌓입니다. 증기 파이프가 장시간 고온에 노출되면 용해성 염이 외벽 부식에 미치는 영향이 매우 심각합니다.
이를 위해 물유리 계열 접착제를 알루미늄 실리케이트 바닥층에 코팅재로 사용하여 에나멜과 유사한 구조의 코팅을 형성할 수 있습니다. 기계 설치 시 부품은 종종 볼트로 고정됩니다. 볼트로 고정된 장치가 장기간 공기에 노출되면 틈새 부식이 발생할 수 있습니다. 기계 작업 과정에서 심한 진동으로 인해 볼트가 풀리는 경우가 있습니다.
이 문제를 해결하기 위해, 기계 설비에서 연결 부품을 무기 접착제로 접합한 후 볼트로 체결할 수 있습니다. 이는 보강뿐만 아니라 부식 방지에도 도움이 될 수 있습니다.
생체의학: 하이드록시아파타이트 바이오세라믹 재료의 구성은 인간 뼈의 무기 성분에 가깝고, 생체적합성이 좋으며, 뼈와 강력한 화학 결합을 형성할 수 있으며, 이상적인 경조직 대체 재료입니다.
그러나 제조된 HA 임플란트는 일반적으로 탄성률이 높고 강도가 낮으며, 활성도가 좋지 않습니다. 인산염 유리 접착제를 사용하고, 접착제의 작용을 통해 HA 원료 분말을 기존 소결 온도보다 낮은 온도에서 접합함으로써 탄성률을 낮추고 재료 활성을 확보합니다.
Cohesion Technologies Ltd.는 심장 접합에 사용할 수 있는 코실(Coseal) 실란트를 개발하여 임상적으로 성공적으로 사용되었다고 발표했습니다. 유럽에서 진행된 21건의 심장 수술 사례를 비교 분석한 결과, 코실 실란트는 다른 수술법에 비해 수술 유착을 현저히 감소시키는 것으로 나타났습니다. 이후 예비 임상 연구에서는 코실 실란트가 심장, 부인과, 복부 수술에 큰 잠재력을 가지고 있음을 보여주었습니다.
의료 분야에서 접착제의 응용은 접착제 산업의 새로운 성장 동력으로 알려져 있습니다. 에폭시 수지나 불포화 폴리에스터로 구성된 구조용 접착제는 의료용 접착제 산업의 새로운 성장 동력으로 여겨집니다.
국방 기술 분야에서 스텔스 잠수함은 해군 장비 현대화의 상징 중 하나입니다. 잠수함 스텔스의 중요한 방법 중 하나는 잠수함 포탄에 흡음 타일을 부착하는 것입니다. 흡음 타일은 흡음 특성을 가진 고무의 일종입니다.
머플러 타일과 보트 벽의 강판을 견고하게 결합하려면 접착제가 필수적입니다. 군사 분야에서는 탱크 정비, 군용 보트 조립, 군용 항공기 경폭격기, 미사일 탄두 열 보호층 접합, 위장 재료 제작, 대테러 및 대테러 작전 등에 사용됩니다.
정말 놀랍지 않나요? 저희 작은 접착제는 보지 마세요. 그 안에 엄청난 지식이 담겨 있거든요.
접착제의 주요 물리적 및 화학적 특성
작업 시간
접착제 혼합과 접합할 부품의 페어링 사이의 최대 시간 간격
초기 경화 시간
제거 가능한 강도에 도달하는 시간은 고정 장치에서 움직이는 부품을 포함하여 본드를 처리하는 데 적절한 강도를 허용합니다.
완전 경화 시간
접착제 혼합 후 최종 기계적 특성을 얻는 데 필요한 시간
보관 기간
특정 조건 하에서는 접착제는 여전히 취급 특성과 지정된 강도의 보관 시간을 유지할 수 있습니다.
결합 강도
외부의 힘의 작용으로 접착부 또는 그 주변에서 접착제와 피착물 사이의 계면을 파괴하는 데 필요한 응력
전단 강도
전단강도는 접합부가 파손되었을 때 단위 접합면이 견딜 수 있는 전단력을 말하며, 단위는 MPa(N/mm2)로 표시한다.
불균일한 풀오프 강도
접착층의 두 모서리 또는 한 모서리에 하중이 집중되어 있고 단위 면적당이 아닌 단위 길이당 힘이 작용하며, 단위는 KN/m로 불균일한 인발력을 받았을 때 접합부가 견딜 수 있는 최대 하중입니다.
인장 강도
인장강도는 균일인장강도, 양성인장강도라고도 하며, 접착력이 힘에 의해 손상될 때 단위면적당 발생하는 인장력을 말하며, 단위는 MPa(N/mm2)로 표현한다.
박리 강도
박리강도는 접착된 부분이 규정된 박리조건 하에서 분리될 때 견딜 수 있는 단위폭당 최대하중을 말하며, 단위는 KN/m로 표시한다.
게시 시간: 2024년 4월 25일