접착에 관여하는 힘
일반적으로 접착에 관여하게 되는 힘으로는 1차, 2차, 및 수소결합 등이 있으며 그들의 결합거리 및 에너지는 아래와 같다.
| 종 류 |
결합 거리(Å) |
에너지(kcal/mol) |
| 1차결합 |
1∼2 |
50∼200 |
| 수소결합 |
2∼3 |
5∼10 |
| 2차결합 |
3∼5 |
0.5∼5 | <표. 화학결합의 에너지 >
1) 1차결합
1차결합은 화학결합이며 원자간 인력이라고 할 수 있다.
위의 표에서 알 수 있듯이 만약 접착제와 피착제가 1차결합을 이루는 경우 매우 강력한 결합을 이룬다고 할 수 있으나 실제의 접착에서는 접착제와 피착제간에 1차결합이 이루어진다고 해도 1차결합에 의한 힘 모두가 나타나지는 못한다.
흔히 1차결합을 이룬다고 생각하는 물질로는 폴리우레탄계 접착제를 들 수 있는 데 이 접착제가 가지는 -NC기가 목재와 같은 피착제의 -OH기 등과 결합하여 우레탄결합(-NCO)을 형성한다고 추정되고 있다.
2) 2차결합
일반적으로 접착력에서 말하는 Van der Waals 힘은 다음 세 가지로 나눌 수 있다.
즉, V = V1+ V2+ V3 로 나타낼 수 있는데,
V1은 극성에 의해 나타나는 힘으로 배향력(극성력)이라고도 한다. 이것은 접착제와 피착제의 각 분자 중의 전기적인 쌍극자에 기인하는 힘으로 분자 중에 -OH, -COOH, -NH2등의 극성기를 갖는 경우가 해당된다.
V2는 비극성 분자와 극성 분자 사이에 나타나는 힘으로 유기력이라고 한다. 접착제와 피착제 가운데 어느 한 쪽이 극성인 경우 비극성의 분자가 극성분자에 가까워지면서 분극되어 서로 끌어당기게 되는 것이다.
V3은 비극성의 분자들에 의해 나타나는 힘으로 분산력이라고 한다. 이것은 접착제와 피착제가 모두 비극성인 경우에 각각의 분자가 가까워지면서 일시적으로 쌍극자가 생겨서 끌어 당기는 힘이 작용하는 것이다.
따라서 접착력에서 언급이 되어지는 Van der Waals 힘은 위의 세가지 힘들의 총합으로 나타나게 되는 것이다. 비접착설에서 이야기하고 있는 분자간 인력이 이것에 해당되며, 이 중에서도 극성과 비극성의 개념을 강조한 것이 극성설이다. 다시말해서 극성설 역시 비접착설에서 나오게 된 접착이론이라고 하겠다.
3) 수소결합
접착제와 피착제 가운데 HF, NH, OH 결합을 가진 화합물의 H원자가 다른 분자의 F, O, N 등의 원자와 약한 결합을 이루어 전기음성도가 큰 두 원자 사이에 H 원자가 다리를 놓은 꼴의 구조를 가진 결합을 말한다.
위와 같은 결합은 접착제나 피착제 분자의 화학적인 구조 등에 따라 달라지게 되는데 일반적으로 접착에서는 2차결합이 가장 중요한 결합이라고 할 수 있다.
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