고급 접착제

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배경

접착제는 개별 재료 사이의 표면 부착을 형성하는 데 사용되는 젤라틴성 접착 물질입니다. 현재 5가지 기본 유형의 접착제가 있습니다. 용제 접착제는 접착제를 퍼질 수 있게 만드는 화학 용제와 혼합된 접착제 베이스로 구성됩니다. 용매가 증발하면서 접착제가 건조됩니다. 대부분의 용매는 가연성이며 빠르게 증발합니다. 화석 연료로 만든 액체 탄화수소인 톨루엔이 자주 사용됩니다. 이 범주에는 액체 땜납 및 소위 접촉 시멘트로 판매되는 접착제가 포함됩니다.

수성 접착제는 화학 물질 대신 물을 용매로 사용합니다. 그들은 화학 용제 접착제보다 느리게 작동합니다. 그러나 그들은 가연성이 아닙니다. 이 범주는 우유 단백질로 만든 백색 아교 및 분말 카제인 아교와 같은 접착제로 구성되며 가정이나 상점에서 혼합됩니다.

두 부분으로 구성된 접착제에는 에폭시와 레조르시놀(유기 수지로 합성하거나 만들 수 있는 결정성 페놀)이 포함됩니다. 한 부분에는 실제 접착제가 들어 있습니다. 다른 부분은 촉매 또는 경화제입니다. 2액형 접착제는 금속 작업에 매우 유용합니다. (자동차 덴트 필러는 2액형 접착제입니다. 그러나 제대로 작동하려면 적절히 혼합해야 합니다.

동물 가죽 접착제는 목공 및 베니어판 작업에 유용합니다. 가죽과 동물의 뼈 및 기타 부분으로 만든 접착제는 기성품으로 판매되거나 물과 섞어 가열하고 뜨겁게 도포할 수 있는 분말 또는 플레이크 형태로 판매됩니다.

일반적으로 C.A., 라고 하는 시아노아크릴레이트 접착제 합성 폴리머로 만들어진 최신의 가장 강력한 최신 접착제를 예로 들 수 있습니다. 폴리머는 더 작고 단순한 분자(단량체)가 결합하여 반복되는 구조 단위를 형성하는 복잡한 분자입니다. 일단 고분자 반응이 촉매되면 멈추기가 어려울 수 있습니다. 고분자 사슬을 형성하려는 자연적 충동이 매우 강하고 생성된 분자 결합과 이를 기반으로 하는 접착제도 마찬가지입니다. 가정과 사무실에서 소량의 C.A.는 깨진 도자기 수선, 접합부 수리, 갈라진 손톱 정리와 같은 거의 무한한 수의 수리에 유용합니다. 업계에서 C.A.는 건설, 의료 및 치과에서 중요해졌습니다.

시아노아크릴레이트 접착제는 1951년 두 명의 화학자 해리 쿠버(Harry Coover) 박사와 프레드 조이너(Fred Joyner) 박사가 굴절계의 두 프리즘 사이에 에틸 시아노아크릴레이트 필름을 삽입하여 굴절 또는 구부러진 정도를 결정하려고 했을 때 Kodak 연구실에서 발견되었습니다. 그것을 통과하는 빛. Coover, Joyner 및 다른 실험실 팀원의 첫 번째 결론은 값비싼 실험실 장비가 망가졌다는 것뿐이었지만 곧 새로운 유형의 접착제를 발견했음을 깨달았습니다.

실험실 사고에서 시장성 있는 제품으로 전환하는 것은 쉽지 않습니다. Kodak은 1958년까지 최초의 시아노아크릴레이트 접착제인 Eastman 910 판매를 시작하지 않았습니다(회사는 더 이상 C.A. 접착제를 생산하지 않음). 오늘날 여러 회사에서 C.A. 다양한 제형의 접착제. 일부 대형 제조업체는 특수 제형에 대한 새로운 요구에 대응하고 새롭고 더 나은 C.A.를 개발하기 위해 연구소를 운영합니다.

폴리머가 접착제 역할을 하는 방법은 완전히 이해되지 않았습니다. 대부분의 다른 접착제는 후크 앤 아이 원리에 따라 작동합니다. 슈퍼 글루의 초기 성분인 에틸 시아노아세테이트를 회전날이 달린 주전자에 넣고 포름알데히드와 혼합합니다. 혼합은 물을 생성하는 화학 반응인 응축을 유발합니다. 이 물은 주전자가 가열되면서 증발됩니다. 물이 증발하면 주전자에 남아 있는 것은 C.A. 고분자. 다음으로 케틀은 다시 가열되어 폴리머의 열적 균열을 일으키고 분리되는 반응성 모노머를 생성합니다. 완성된 접착제를 바르면 이러한 단량체가 재결합하여 결합을 형성합니다. 접착제는 일종의 분자 벨크로처럼 서로를 잡아 당기는 미세한 고리와 눈으로 형성됩니다. 이러한 방식으로 작동하는 접착제를 사용하면 도포가 두꺼울수록 접착이 더 효과적입니다. 그러나 시아노아크릴레이트 접착제는 다르게 접착되는 것으로 보입니다. 현재 이론은 시아노아크릴레이트 폴리머의 접착 특성을 모든 원자를 함께 고정시키는 동일한 전자기력에 기인합니다. 한 물질의 상당한 덩어리가 다른 물질을 전자적으로 밀어낼지라도, 매우 근접하게 배치된 서로 다른 물질의 두 원자는 상호 인력을 발휘할 것입니다. 여러 물질로 실험한 결과 동일한 실험 재료 (금, 예를 들어) 가까이에 강제로 붙이면 접착제를 추가하지 않고도 서로 접착되도록 만들 수 있습니다.

이 현상은 왜 C.A. 접착제는 두꺼운 것보다 더 잘 작동합니다. 더 얇은 접착제는 결합하는 재료에 너무 가깝게 압착되어 전자기력이 차지할 수 있습니다. 더 두꺼운 필름은 결합하는 재료 사이에 충분한 공간을 허용하여 분자가 서로 반발할 수 있으므로 결과적으로 접착제도 잘 붙지 않습니다.

원자재

시아노아크릴레이트 중합체를 형성하는 데 필요한 화학물질에는 에틸 시아노아세테이트, 포름알데히드, 질소 또는 기타 비반응성 가스, 자유 라디칼 억제제 및 염기 제거제가 포함됩니다. 에틸 시아노아세테이트는 에틸, 탄화수소 라디칼(라디칼은 짝을 이루지 않은 전자를 포함하기 때문에 다른 원자와 더 잘 반응할 가능성이 있는 원자 또는 원자 그룹임), 시안화물 및 아세트산을 혼합하여 생성된 에스테르인 아세테이트로 구성됩니다. 알코올과 물 제거. 포름알데히드는 합성수지 제조에 자주 사용되는 무색 기체입니다. 질소는 지구 대기에서 가장 풍부한 기체로 부피의 78%를 차지하며 모든 살아있는 조직에서도 발생합니다. 다른 물질과 반응하지 않기 때문에 일반적으로 인접한 물질과 원하지 않는 반응을 일으킬 수 있는 반응성이 높은 요소를 완충하는 데 사용됩니다. 자유 라디칼 억제제와 염기 제거제는 제품을 방해할 수 있는 물질을 제거하는 역할을 합니다.

제조
프로세스

C.A.는 몇 갤런에서 수천 갤런까지 담을 수 있는 가열된 주전자에서 생산됩니다. 크기는 특정 제조 작업의 규모에 따라 다릅니다.

폴리머 생성

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1 초기 성분은 에틸 시아노아세테이트입니다. 회전 믹싱 블레이드가 있는 유리 라이닝 케틀에 넣은 다음 이 물질을 포름알데히드와 혼합합니다. 두 화학 물질의 혼합은 응축을 유발합니다. 분리된 단량체는 두 번째 케트에 배관됩니다. 한 용기에서 다른 용기로 이동할 때 단량체는 액체가 되도록 하는 일련의 냉각 코일을 통해 이동합니다. 두 번째 수거 용기(액체 단량체를 담는 용기)의 내용물은 사실상 C.A. 그들은 여전히 ​​경화에 대한 보호가 필요하지만 접착제. 자유 라디칼 억제제 및 염기 제거제라고 하는 다양한 화학 물질을 첨가하여 혼합물을 경화시킬 불순물을 침전시킵니다. 필요한 첨가제를 받은 후 접착제는 그에 따라 포장됩니다. 케틀이 가열될 때 증발되는 물을 생성하는 화학 반응. 물이 증발하면 주전자에 남아 있는 것은 C.A. 고분자.

2 왜냐하면 C.A. 수분과 접촉하면 경화되기 시작하거나 물이 증발하여 비어 있는 케틀 공간이 질소와 같은 비반응성 가스로 채워집니다.

폴리머 에서 모노머 분리

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3 다음으로 주전자를 약 화씨 305도(섭씨 150도)의 온도로 가열합니다. 혼합물을 가열하면 폴리머의 열 균열이 발생하여 반응성 모노머(화학적으로는 에틸 시아노아크릴레이트 에스테르, 약간 다른 공정에서는 메틸 시아노아크릴레이트 에스테르가 가능함)가 생성되며, 이 모노머는 완성된 접착제가 적용될 때 결합을 형성하기 위해 재결합됩니다.

4 단량체는 중합체보다 가볍기 때문에 위쪽으로 휘발되어 케틀에서 두 번째 수집기로 파이프됩니다. 이 과정은 증류와 다르지 않지만 목표는 알코올 음료가 아니라 접착제입니다. 한 용기에서 다른 용기로 이동할 때 단량체는 액체가 되도록 하는 일련의 냉각 코일을 통해 이동합니다. 고품질 제품을 위해 두 번째 증류를 수행할 수 있으며 일부 제조업체에서는 단량체를 세 번째로 증류할 수도 있습니다.

경화 방지

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5 두 번째 수거 용기(액체 단량체를 담는 용기)의 내용물은 사실상 C.A. 접착제는 여전히 경화로부터 보호해야 합니다. 자유 라디칼 억제제 및 염기 제거제라고 하는 다양한 화학 물질을 첨가하여 혼합물을 경화시킬 불순물을 침전시킵니다. 불순물과 침전물의 양이 적기 때문에(백만분율 이하로 측정 가능) C.A.에서 제거할 필요가 없습니다. 혼합물. 수백 배율에서도 침전물 입자가 보이면 심각한 오염의 징후이며 배치가 파괴됩니다.

첨가제 및 포장

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6 더 C.A. 이 시점에서 접착제는 제조업체가 원하는 모든 첨가제를 받을 수 있습니다. 이러한 첨가제는 C.A.의 점도를 조절할 수 있습니다. (사실, 적어도 세 가지 다른 두께가 판매됩니다) 또는 이전 C.A.가 할 수 없었던 재료 유형에 접착제를 사용할 수 있습니다. 잘 만나지 않는 표면에서 결합을 수행할 때는 더 두꺼운 점도가 바람직합니다. 점도가 더 높으면 접착제가 굳기 전에 빈 공간을 채울 수 있습니다. 다른 첨가제가 없으면 C.A.는 비다공성 표면으로 제한되어야 합니다. C.A.에 첨가제 포함 또는 일부 표면 처리로 C.A. 아주 잘 작동합니다. C.A. 기술이 충분히 성숙되어 제조업체가 CA에 대한 고객의 요청을 충족할 수 있습니다. 거의 모든 주어진 표면 쌍을 결합합니다.

7 더 C.A. 이제 습기가 없더라도 기존의 기술을 사용하여 튜브에 추가할 수 있습니다. 튜브가 채워지면 상단이 끼워져 압착되고 튜브의 하단은 압착되어 닫힙니다. 대부분의 금속 튜브는 C.A.와 반응하기 때문에 포장 튜브는 일반적으로 폴리에틸렌과 같은 플라스틱 재료로 만들어지지만 알루미늄 튜브도 가능합니다. 일단 C.A. 공기 중이나 접착되는 표면의 습기 또는 알칼리에 노출되면 단량체는 재중합되고 경화되어 두 물질 사이에 엄청나게 강한 결합을 형성합니다. 반응은 총체적입니다. 전체 금액의 C.A. 물질에 올려 놓은 것은 중합됩니다.

품질 관리

제품이 예상대로 작동하려면 세심한 품질 관리를 수행해야 합니다. 단량체의 중합은 보편적인 반응이기 때문에(표면에 붙인 접착제의 양 전체에 퍼지므로 반응이 끝날 때까지 중합되지 않은 접착제가 남지 않음) 제조 공정의 모든 단계에서 결함이 영향을 미칠 수 있습니다. 수천 갤런의 재료.

공장으로 들어오는 화학 물질과 공급품의 품질에 매우 중점을 둡니다. 이상적으로는 모든 공급업체가 품질 관리 절차를 승인하여 고품질 제품을 공장으로 배송할 수 있도록 합니다.

제조 공정은 자동이지만 공장의 모든 운영 단계에서 주의 깊게 모니터링됩니다. 필요한 경우 기계를 조정할 준비가 된 작업자는 혼합 기간, 각 단계의 혼합물 양 및 온도를 모두 관찰해야 합니다.

완제품도 배송 전에 테스트를 거칩니다. 가장 중요한 것은 접착제의 유지력을 깨는 데 필요한 힘의 척도인 전단 저항입니다. 전단 강도 측정은 일반적으로 평방 인치당 수천 파운드의 힘에 도달합니다.