接着剤の科学：なぜ接着剤とテープはくっつくのか

概要

古代から現代に至るまで、人類は物をつなぎ合わせるために接着剤を頼りにしてきました。接着剤は天然または合成材料から作られ、効果的に機能するために接着力と内部結合力の両方が必要です。接着剤はテープよりも強力ですが、一度乾くと元に戻すことができません。一方、テープはより弱い、元に戻せる結合を形成し、特定の状況ではより多目的です。エンジニアは、特定の用途に適した接着剤を選ぶ際にさまざまな要素を考慮する必要があります。

世界最古の接着剤

世界で最も古い接着剤は約8,000年前に発見され、死海近くの洞窟で見つかりました。古代の人々は、動物の骨と植物を混ぜたものを使って、かごを防水し、器具を作りました。何千年にもわたり、人々は植物や動物などの天然素材を使って接着剤を作ってきました。

接着結合と内部結合の違い

接着剤は、効果的に機能するために接着結合と内部結合の両方が必要です。接着結合は、接着剤の分子と貼り付ける表面の分子との間で起こります。内部結合は、接着剤自体の分子間で起こり、接着剤を結合させます。

接着剤の働き方

ほとんどの接着剤は、瓶の内側にくっつかないように溶媒に溶かされた接着性高分子からできています。多くの接着剤の強い匂いは、空気に触れると蒸発する溶媒から来ます。化学反応を起こす2つ以上の成分からなる接着剤は、単に乾燥するだけでなく、より強力な結合を作り出すことができます。接着結合と内部結合の両方が強力ですが、乾燥プロセスにより元に戻すことができなくなります。

テープの働き方

テープは通常、ゴムまたはゴム状の伸縮性成分と、粘着成分であるタッキファイヤーと呼ばれる化合物が塗布された裏地からできています。テープの粘着性は、弾性成分とタッキファイヤーの割合、裏地に塗布された接着剤の厚さ、および裏地材料の種類によって決まります。テープが表面に押し付けられるとき、化学反応は起こりません。代わりに、柔らかい接着剤が表面のクラックや溝に流れ込みます。この微小な隙間に流れ込んだ粘着剤は、Van der Waals力を形成するために十分に近づいています。

世界最強の接着剤は？

この質問には一つの答えはありません。接着結合の絶対的な強度に関しては、接着剤の方がテープよりも強力ですが、すべての状況において単一の接着剤がうまく機能するわけではありません。接着剤の中で、サイアノアクリレート、またはスーパーグルーは最も強力な接着結合を形成するかもしれませんが、2成分のエポキシ接着剤は、高温およびせん断に対する抵抗力がより高く、より幅広い範囲の表面と互換性があります。

適切な接着剤の選択

特定の用途に適した接着剤を選ぶには、必要な接着結合の強度、貼り付ける材料、貼り付けられる環境、元に戻せるかどうかなど、さまざまな要素を考慮する必要があります。エンジニアは、産業用途の接着剤を選ぶ際にも同様の要素を考慮する必要があります。緊急時には、瞬時に粘着性が必要な場合を除き、テープが接着剤よりも優れた選択肢になる場合があります。