천연 접착제는 우리 생활에서 흔히 사용되는 접착제입니다. 출처에 따라 동물성 접착제, 식물성 접착제, 광물성 접착제로 나눌 수 있습니다. 동물성 접착제에는 가죽 접착제, 뼈 접착제, 셸락, 카제인 접착제, 알부민 접착제, 어류 부레 접착제 등이 있으며, 식물성 접착제에는 전분, 덱스트린, 송진, 아라비아검, 천연 고무 등이 있고, 광물성 접착제에는 광물 왁스, 아스팔트 왁스 등이 있습니다. 천연 접착제는 자원이 풍부하고 가격이 저렴하며 독성이 낮아 가구, 제본, 포장 및 수공예품 가공에 널리 사용됩니다.
전분 접착제
21세기에 접어들면서 전분 접착제의 주요 특징으로는 우수한 환경 성능이 자리 잡을 것입니다. 전분은 무독성, 무해하며 저렴하고 생분해성이 뛰어난 친환경적인 천연 재생 가능 자원으로, 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 특히 최근 전 세계 접착제 산업 생산 기술은 에너지 절약, 저비용, 무해성, 고점도, 무용제 등의 방향으로 발전하고 있습니다.
친환경 제품의 일종인 전분 접착제는 접착제 산업에서 광범위한 관심과 주목을 받고 있습니다. 전분 접착제의 응용 및 개발 측면에서 볼 때, 옥수수 전분으로 산화시킨 전분 접착제의 전망이 매우 밝으며, 연구 및 응용이 가장 활발하게 이루어지고 있습니다.
최근 전분은 접착제로서 주로 종이 및 종이 제품, 예를 들어 상자 및 상자 밀봉, 라벨 부착, 평면 접착, 봉투 접착, 다층 종이 봉투 접착 등에 사용됩니다.
아래에는 몇 가지 일반적인 전분 접착제가 소개되어 있습니다.
산화 전분 접착제
알데히드기와 카르복실기를 함유하는 중합도가 낮은 변성 전분과 물을 산화제 작용 하에 가열하거나 상온에서 호화시켜 제조한 호화제는 전분 접착제이다. 전분이 산화되면 수용성, 습윤성 및 접착성을 갖는 산화 전분이 형성된다.
산화제의 양이 적고 산화 정도가 불충분하면 전분에 의해 생성되는 새로운 기능기의 총량이 감소하고 접착제의 점도가 증가하며 초기 점도가 감소하여 유동성이 떨어집니다. 이는 접착제의 산도, 투명도 및 수산기 함량에 큰 영향을 미칩니다.
반응 시간이 길어짐에 따라 산화 정도가 증가하고 카르복실기 함량이 증가하며 생성물의 점도는 점차 감소하지만 투명도는 점점 좋아진다.
에스테르화 전분 접착제
에스테르화 전분 접착제는 분해되지 않는 전분 접착제로, 전분 분자의 하이드록실기와 다른 물질 간의 에스테르화 반응을 통해 전분에 새로운 기능기를 부여하여 접착 성능을 향상시킵니다. 에스테르화 전분의 부분적인 가교 결합으로 인해 점도가 증가하고 저장 안정성이 향상되며, 방습 및 항바이러스 특성이 개선되고, 접착층이 고온 및 저온의 변화와 교대 작용에도 견딜 수 있게 됩니다.
접합된 전분 접착제
전분 접합이란 물리적, 화학적 방법을 이용하여 전분 분자 사슬에 자유 라디칼을 생성하고, 이 자유 라디칼이 고분자 단량체와 만나면 연쇄 반응을 일으켜 전분 주 사슬에 고분자 단량체로 구성된 측쇄를 생성하는 기술입니다.
폴리에틸렌과 전분 분자 모두에 하이드록실기가 있다는 특징을 이용하여 폴리비닐알코올과 전분 분자 사이에 수소 결합을 형성할 수 있으며, 이는 폴리비닐알코올과 전분 분자 사이의 "접합" 역할을 하여 얻어진 전분 접착제가 더욱 우수한 접착성, 유동성 및 내한성을 갖도록 합니다.
전분 접착제는 천연 고분자 접착제로서 가격이 저렴하고 무독성, 무취이며 환경 오염을 유발하지 않아 연구 및 응용 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 최근에는 종이, 면직물, 봉투, 라벨, 골판지 등에 주로 사용되고 있습니다.
셀룰로오스 접착제
접착제로 사용되는 셀룰로오스 에테르 유도체는 주로 메틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스, 하이드록시에틸셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스 등을 포함하며, 에틸셀룰로오스(EC)는 열가소성, 수불용성, 비이온성 셀룰로오스 알킬 에테르이다.
화학적 안정성이 우수하고, 알칼리 저항성이 강하며, 전기 절연성 및 기계적 유동성이 탁월하고, 고온 및 저온에서도 강도와 유연성을 유지하는 특성이 있습니다. 왁스, 수지, 가소제 등과 쉽게 혼합되어 종이, 고무, 가죽, 직물 접착제로 사용됩니다.
메틸셀룰로오스(CMC)이온성 셀룰로오스 에테르(CMC)는 섬유 산업에서 고급 전분을 대체하는 직물용 사이즈제로 자주 사용됩니다. CMC로 코팅된 직물은 부드러움을 증가시키고 인쇄 및 염색성을 크게 향상시킵니다. 식품 산업에서는 CMC를 첨가한 다양한 크림 아이스크림이 형태 안정성이 좋고, 착색이 용이하며, 쉽게 물러지지 않습니다. 접착제로는 집게, 종이 상자, 종이 봉투, 벽지 및 인조 목재 제조에 사용됩니다.
셀룰로스 에스테르유도체: 주로 니트로셀룰로오스와 셀룰로오스 아세테이트. 니트로셀룰로오스: 셀룰로오스 질산염이라고도 하며, 에스테르화 정도에 따라 질소 함량이 일반적으로 10%에서 14% 사이입니다.
고함량 셀룰로오스는 일반적으로 화약솜으로 알려져 있으며, 무연 화약과 콜로이드 화약 제조에 사용되었습니다. 저함량 셀룰로오스는 일반적으로 콜로디온으로 알려져 있습니다. 셀룰로오스는 물에 녹지 않지만 에틸알코올과 에테르의 혼합 용매에는 녹으며, 이 용액이 콜로디온입니다. 콜로디온은 용매가 증발하면서 단단한 막을 형성하기 때문에 병뚜껑, 상처 보호재, 그리고 역사상 최초의 셀룰로오스 플라스틱에 자주 사용되었습니다.
적절한 양의 알키드 수지를 개량제로 첨가하고 적절한 양의 장뇌를 강화제로 사용하면 니트로셀룰로오스 접착제가 되는데, 이는 종이, 천, 가죽, 유리, 금속 및 세라믹을 접착하는 데 자주 사용됩니다.
셀룰로오스 아세테이트: 셀룰로오스 아세테이트라고도 합니다. 황산 촉매 존재 하에 셀룰로오스를 아세트산과 에탄올 혼합물로 아세테이트화한 후, 묽은 아세트산을 첨가하여 원하는 에스테르화 정도까지 가수분해합니다.
니트로셀룰로오스와 비교했을 때, 아세트산셀룰로오스는 안경이나 장난감과 같은 플라스틱 제품을 접착하는 용제 기반 접착제를 제조하는 데 사용할 수 있습니다. 질산셀룰로오스와 비교하면 점도 저항성과 내구성이 우수하지만, 내산성, 내습성 및 내후성은 떨어집니다.
단백질 접착제
단백질 접착제는 단백질 함유 물질을 주원료로 하는 천연 접착제의 일종입니다. 접착제는 동물성 단백질과 식물성 단백질로 만들 수 있습니다. 사용되는 단백질의 종류에 따라 동물성 단백질(펜 아교, 젤라틴, 복합 단백질 접착제, 알부민 등)과 식물성 단백질(콩검 등)로 나뉩니다. 이러한 접착제는 일반적으로 건조 시 접착력이 높아 가구 제조 및 목재 제품 생산에 사용됩니다. 그러나 내열성과 내수성이 떨어지는 단점이 있으며, 특히 동물성 단백질 접착제가 이러한 단점을 보완하는 데 더 많이 사용됩니다.
대두 단백질 접착제: 식물성 단백질은 중요한 식품 원료일 뿐만 아니라 식품 외 분야에서도 폭넓게 활용됩니다. 존슨은 1923년에 대두 단백질 접착제에 대한 특허를 출원했습니다.
1930년 당시 듀폰 매스 디비전에서 생산한 대두 단백질 페놀 수지 보드 접착제는 접착력이 약하고 생산 비용이 높아 널리 사용되지 않았습니다.
최근 수십 년 동안 접착제 시장의 확대와 더불어 전 세계 석유 자원의 산성화 및 환경 오염 문제가 주목받으면서 접착제 업계는 새로운 천연 접착제에 대한 재고를 시작했고, 그 결과 대두 단백질 접착제가 다시 한번 연구의 핵심 주제로 떠올랐습니다.
콩 접착제는 무독성, 무취이며 사용이 간편하지만 내수성이 떨어집니다. 티오우레아, 이황화탄소, 트리카르복시메틸설파이드 등의 가교제를 0.1%~1.0%(질량 기준) 첨가하면 내수성을 향상시켜 목재 접착 및 합판 생산용 접착제를 만들 수 있습니다.
동물성 단백질 접착제: 동물성 접착제는 가구 및 목재 가공 산업에서 널리 사용되어 왔습니다. 일반적으로 사용되는 제품으로는 의자, 테이블, 캐비닛과 같은 가구, 모형, 장난감, 스포츠 용품 및 데크재 등이 있습니다.
고형분 함량이 50~60%인 새로운 액상 동물성 접착제는 속경화형과 지경화형이 있으며, 하드보드 캐비닛의 프레임 패널 접착, 이동식 주택 조립, 고강도 라미네이트 및 기타 저렴한 열 접착 동물에 사용됩니다. 접착제가 필요한 소규모 및 중규모 접착 작업에 적합합니다.
동물성 아교는 접착 테이프에 사용되는 기본적인 접착제입니다. 이러한 테이프는 일반적인 경량 소매용 봉투뿐만 아니라, 빠른 기계 작업과 오래 지속되는 높은 접착력이 요구되는 골판지 상자 및 섬유 상자의 밀봉 또는 포장과 같은 고강도 작업에도 사용될 수 있습니다.
이 시기에는 골접착제의 양이 많고, 피부접착제는 단독으로 또는 골접착제와 함께 사용되는 경우가 많습니다. 코팅온라인(Coating Online)에 따르면, 사용되는 접착제는 일반적으로 고형분 함량이 약 50%이며, 건조 접착제 질량의 10~20%에 해당하는 덱스트린과 소량의 습윤제, 가소제, 겔화 억제제(필요시)를 혼합할 수 있습니다.
접착제(60~63℃)는 일반적으로 뒷면 종이에 페인트와 혼합되며, 고형물의 도포량은 일반적으로 종이 바탕 질량의 25%입니다. 젖은 테이프는 스팀 가열 롤러 또는 조절 가능한 공기 직접 가열기를 사용하여 장력을 가한 상태에서 건조할 수 있습니다.
또한, 동물성 접착제는 사포 및 거즈 연마재 제조, 직물 및 종이의 사이즈 처리 및 코팅, 책 및 잡지 제본 등에 사용됩니다.
탄닌 접착제
타닌은 폴리페놀기를 함유하는 유기 화합물로, 식물의 줄기, 껍질, 뿌리, 잎, 열매에 널리 존재합니다. 주로 목재 가공 과정에서 발생하는 껍질 조각과 타닌 함량이 높은 식물에서 추출합니다. 타닌, 포름알데히드, 물을 혼합하여 가열하면 타닌 수지가 얻어지고, 그 후 경화제와 충전제를 첨가하여 고르게 교반하면 타닌 접착제가 완성됩니다.
탄닌 접착제는 열과 습도에 대한 노화 저항성이 우수하며, 목재 접착 성능은 페놀 접착제와 유사합니다. 주로 목재 등의 접착에 사용됩니다.
리그닌 접착제
리그닌은 목재의 주요 구성 성분 중 하나로, 목재 전체 함량의 약 20~40%를 차지하며 셀룰로오스 다음으로 많습니다. 목재에서 리그닌을 직접 추출하는 것은 어렵기 때문에, 주요 원료는 자원이 매우 풍부한 펄프 폐액입니다.
리그닌 자체는 접착제로 사용되지 않고, 리그닌의 페놀기와 포름알데히드의 반응으로 얻어지는 페놀 수지 중합체가 접착제로 사용됩니다. 내수성을 향상시키기 위해 고리형 이소프로판 에폭시 이소시아네이트, 페놀, 레조르시놀 등의 화합물과 함께 사용할 수 있습니다. 리그닌 접착제는 주로 합판과 파티클보드 접착에 사용되지만, 점도가 높고 색상이 진하다는 단점이 있어 개선을 통해 적용 범위를 넓힐 수 있을 것으로 기대됩니다.
아라비아 고무
아라비아검은 아카시아검이라고도 불리며, 아카시아과 나무에서 나오는 수액입니다. 아랍 국가에서 풍부하게 생산되기 때문에 이러한 이름이 붙었습니다. 아라비아검은 주로 저분자량 다당류와 고분자량 아카시아 당단백질로 구성되어 있습니다. 아라비아검은 수용성이 뛰어나 제형이 매우 간단하며, 열이나 촉진제가 필요하지 않습니다. 또한 건조 속도가 매우 빠릅니다. 광학 렌즈 접착, 우표 접착, 상표 라벨 부착, 식품 포장 접착, 인쇄 및 염색 보조제 등으로 사용될 수 있습니다.
무기 접착제
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 특성:
(3) 작은 수축
(4) 매우 취성. 탄성 계수는 유기 접착제보다 1피트 더 높습니다.
(5) 내수성, 내산성 및 내알칼리성이 좋지 않습니다.
알고 계셨나요? 접착제는 붙이는 용도 외에도 다른 용도가 있습니다.
부식 방지: 선박의 증기 배관은 대부분 단열을 위해 규산알루미늄과 석면으로 덮여 있지만, 누출이나 냉난방의 반복으로 인해 응축수가 발생하여 배관 바닥 외벽에 고이게 됩니다. 또한 증기 배관이 장시간 고온에 노출되면 용해성 염류가 외벽 부식을 심각하게 유발합니다.
이를 위해 규산알루미늄 하부층에 코팅 재료로 규산수소계 접착제를 사용하여 에나멜과 유사한 구조의 코팅을 형성할 수 있습니다. 기계 설치 시 부품은 종종 볼트로 고정됩니다. 볼트로 고정된 부품이 장기간 공기에 노출되면 틈새 부식이 발생할 수 있습니다. 기계 작업 과정에서 심한 진동으로 인해 볼트가 풀리는 경우도 있습니다.
이 문제를 해결하기 위해 기계적 설치 시 연결 부품을 무기 접착제로 접착한 후 볼트로 연결할 수 있습니다. 이는 보강 효과뿐만 아니라 부식 방지 효과도 제공합니다.
생의학 분야: 수산화인회석 생체세라믹 소재의 조성은 인체 뼈의 무기 성분과 유사하여 생체 적합성이 우수하고 뼈와 강력한 화학 결합을 형성할 수 있으므로 이상적인 경조직 대체 재료입니다.
그러나 제조된 HA 임플란트는 일반적으로 탄성 계수가 높고 강도가 낮으며 활성이 이상적이지 않습니다. 인산 유리 접착제를 선택하여 HA 원료 분말을 기존 소결 온도보다 낮은 온도에서 접착제의 작용으로 결합시킴으로써 탄성 계수를 낮추고 재료의 활성을 확보했습니다.
코히전 테크놀로지스(Cohesion Technologies Ltd.)는 심장 접합에 사용할 수 있는 코실(Coseal) 접착제를 개발하여 임상적으로 성공적으로 사용했다고 발표했습니다. 유럽에서 시행된 21건의 심장 수술 사례를 비교 분석한 결과, 코실 접착제를 사용한 수술이 다른 방법에 비해 수술 부위 유착을 현저히 감소시키는 것으로 나타났습니다. 이후 진행된 예비 임상 연구에서는 코실 접착제가 심장, 부인과 및 복부 수술 분야에서 큰 잠재력을 가지고 있음을 보여주었습니다.
접착제의 의학적 응용은 접착제 산업의 새로운 성장 동력으로 알려져 있습니다. 구조용 접착제는 에폭시 수지 또는 불포화 폴리에스테르로 구성됩니다.
방위 기술 분야에서 스텔스 잠수함은 해군 장비 현대화의 상징 중 하나입니다. 잠수함의 스텔스 성능을 향상시키는 중요한 방법 중 하나는 잠수함 선체에 흡음 타일을 부착하는 것입니다. 흡음 타일은 흡음 특성을 가진 일종의 고무 재질입니다.
소음 방지 타일과 선박 벽면의 강판을 견고하게 결합하기 위해서는 접착제가 필수적입니다. 군사 분야에서는 탱크 정비, 군용 보트 조립, 군용 항공기 경폭격기, 미사일 탄두 열 보호층 접착, 위장 재료 제작, 대테러 및 테러 방지 등에 사용됩니다.
놀랍지 않나요? 이 작은 접착제만 보지 마세요. 그 안에는 많은 지식이 담겨 있습니다.
접착제의 주요 물리적 및 화학적 특성
운영 시간
접착제 혼합과 접착할 부품 결합 사이의 최대 시간 간격
초기 경화 시간
탈착 가능 강도 확보 시간은 고정 장치에서 부품을 이동시키는 것을 포함하여 취급에 필요한 접착 강도를 충분히 확보해 줍니다.
완전 건조 시간
접착제 혼합 후 최종 기계적 특성을 얻는 데 필요한 시간
보관 기간
특정 조건 하에서, 접착제는 지정된 강도에 대한 취급 특성 및 보관 수명을 여전히 유지할 수 있습니다.
결합 강도
외부 힘의 작용 하에서, 접착부 또는 그 부근에서 접착제와 피착재 사이의 계면이 파괴되는 데 필요한 응력
전단 강도
전단 강도는 접합 부위가 손상될 때 접합면이 견딜 수 있는 전단력을 의미하며, 단위는 MPa(N/mm²)입니다.
불균형한 당김 강도
접착층이 불균등한 인장력을 받을 때 접합부가 견딜 수 있는 최대 하중은, 하중이 접착층의 두 모서리 또는 한 모서리에 주로 집중되고, 힘이 단위 면적당이 아닌 단위 길이당으로 계산되기 때문이며, 단위는 KN/m입니다.
인장 강도
인장 강도는 균일 인발 강도 또는 양의 인장 강도라고도 하며, 접착력이 외부 힘에 의해 손상될 때 단위 면적당 발생하는 인장력을 나타내며, 단위는 MPa(N/mm²)입니다.
껍질 강도
박리 강도는 특정 박리 조건에서 접착된 부품이 분리될 때 견딜 수 있는 단위 폭당 최대 하중이며, 단위는 KN/m로 표시됩니다.
게시 시간: 2024년 4월 25일