天然接着剤は私たちの生活の中でよく使われる接着剤です。さまざまな情報源によると、動物接着剤、植物接着剤、鉱物接着剤に分類できます。膠には、皮膚膠、骨膠、セラック、カゼイン膠、アルブミン膠、魚袋膠などが含まれる。植物糊には、デンプン、デキストリン、ロジン、アラビアゴム、天然ゴムなどが含まれる。鉱物接着剤には鉱物ワックス、アスファルトが含まれます。供給源が豊富で、価格が安く、毒性が低いため、家具、製本、包装、手工芸品の加工などに広く使用されています。
でんぷん接着剤
でんぷん系接着剤が21世紀に入ると、その優れた環境性能が新素材の大きな特徴となるでしょう。デンプンは、無毒、無害、低コスト、生分解性で環境に優しい天然の再生可能な資源です。さまざまな業界で広く使用されています。特に近年、世界の接着剤工業生産技術は、省エネ、低コスト、無害、高粘度、無溶剤の方向に発展しています。
グリーン環境保護製品の一種として、でんぷん接着剤は接着剤業界で広く注目され、大きな注目を集めています。でんぷん接着剤の応用と開発に関する限り、コーンスターチによって酸化されたでんぷん接着剤の見通しは有望であり、研究と応用が最も進んでいます。
最近、接着剤としてのデンプンは、主に紙および紙製品、例えばカートンとカートンのシール、ラベル貼り、平面糊付け、封筒の貼り付け、多層紙袋の接着などに使用されています。
いくつかの一般的なでんぷん接着剤を以下に紹介します。
酸化デンプン系接着剤
アルデヒド基とカルボキシル基を含む低重合度の変性澱粉と水とを混合し、酸化剤の作用により加熱または室温で糊化させた糊化剤が充填澱粉接着剤である。デンプンを酸化すると、水溶性、濡れ性、粘着性を備えた酸化デンプンが形成されます。
酸化剤の量が少ない、酸化度が不十分、澱粉が新たに生成する官能基の総量が減少、接着剤の粘度が高くなり、初期粘度が低下し、流動性が悪い。接着剤の酸性度、透明度、水酸基含有量に大きな影響を与えます。
反応時間が長くなると酸化度が増し、カルボキシル基の含有量が増加し、生成物の粘度は徐々に低下しますが、透明性はますます良くなります。
エステル化デンプン接着剤
エステル化澱粉接着剤は、澱粉分子の水酸基と他の物質とのエステル化反応により澱粉に新たな官能基を与え、澱粉接着剤の性能を向上させる非分解性澱粉接着剤です。エステル化デンプンの部分架橋により、粘度が増加し、保存安定性が向上し、防湿性、抗ウイルス性が向上し、粘着層は高温と低温、交互作用に耐えることができます。
グラフト化デンプン接着剤
でんぷんのグラフト化とは、物理的・化学的手法を用いてでんぷんの分子鎖にフリーラジカルを発生させ、高分子モノマーと出会うことで連鎖反応を起こすことです。デンプン主鎖上に高分子モノマーからなる側鎖が生成します。
ポリエチレンと澱粉の分子がともに水酸基を持っているという特徴を利用して、ポリビニルアルコールと澱粉の分子間に水素結合を形成し、ポリビニルアルコールと澱粉の分子間を「グラフト」する役割を果たし、得られる澱粉系接着剤の粘度が向上します。接着性、流動性、不凍性に優れています。
でんぷん接着剤は天然高分子接着剤であるため、価格が安く、無毒、無味、環境汚染がないため、広く研究され応用されています。最近では、紙、綿織物、封筒、ラベル、段ボールなどにでんぷん系接着剤が主に使用されています。
セルロース系接着剤
接着剤として使用されるセルロース エーテル誘導体には、主にメチル セルロース、エチル セルロース、ヒドロキシエチル セルロース、カルボキシメチル セルロースおよびその他のエチル セルロース (EC) が含まれます。これは、熱可塑性、水不溶性、非イオン性セルロース アルキル エーテルです。
化学的安定性が良く、耐アルカリ性が強く、電気絶縁性と機械レオロジーに優れ、高温・低温下でも強度と柔軟性を維持する特性を持っています。紙、ゴム、皮革、繊維用接着剤として、ワックス、樹脂、可塑剤などとの相溶性が良好です。
メチルセルロース(CMC)：イオン性セルロースエーテル。繊維産業では、CMC は高品質でんぷんの代わりに布地のサイジング剤としてよく使用されます。 CMC でコーティングされた繊維は柔軟性を増し、印刷と染色の特性を大幅に向上させることができます。食品業界では、CMCを添加した各種クリームアイスクリームは形状安定性が良く、色がつきやすく、柔らかくなりにくいという特性を持っています。接着剤としてトング、紙箱、紙袋、壁紙、人工木材などに使用されています。
セルロースエステル誘導体: 主にニトロセルロースと酢酸セルロース。ニトロセルロース: 硝酸セルロースとしても知られ、エステル化度の違いにより窒素含有量は通常 10% ～ 14% です。
含有量が多いものは一般に防火綿として知られており、無煙火薬やコロイド火薬の製造に使用されています。含有量が低いものは一般にコロジオンとして知られています。水には不溶ですが、エチルアルコールとエーテルの混合溶媒には可溶で、その溶液はコロジオンになります。コロジオン溶媒は蒸発して丈夫なフィルムを形成するため、ボトルの蓋や傷の保護、史上初のプラスチックセルロイドなどによく使用されています。
改質剤として適量のアルキド樹脂を添加し、強化剤として適量の樟脳を使用すると、ニトロセルロース系接着剤となり、紙、布、皮革、ガラス、金属、陶磁器の接着によく使用されます。
酢酸セルロース：酢酸セルロースとも呼ばれます。硫酸触媒の存在下、酢酸とエタノールの混合物を用いてセルロースを酢酸化し、次に希酢酸を加えて生成物を所望のエステル化度まで加水分解します。
ニトロセルロースと比較して、酢酸セルロースは、ガラスやおもちゃなどのプラスチック製品を接着するための溶剤ベースの接着剤の配合に使用できます。硝酸セルロースに比べ、耐粘性、耐久性に優れていますが、耐酸性、耐湿性、耐候性に劣ります。
プロテイン接着剤
プロテイン接着剤は、タンパク質を含む物質を主原料とした天然接着剤の一種です。接着剤は動物性タンパク質と植物性タンパク質から作ることができます。使用するたんぱく質により、動物性たんぱく質（フェングルー、ゼラチン、複合たんぱく質膠、アルブミン）と植物性たんぱく質（ビーンガムなど）に分けられます。これらは一般に乾燥時に高い接着張力を持ち、家具製造や木製品の製造に使用されます。しかし、耐熱性、耐水性が劣っており、動物性たんぱく質系接着剤の方が重要です。
大豆たんぱく糊：植物たんぱく質は重要な食品原料であるだけでなく、非食品分野でも幅広い用途があります。ジョンソンは大豆タンパク質接着剤を開発し、1923 年には大豆タンパク質接着剤の特許を申請しました。
1930 年当時、大豆タンパク質フェノール樹脂板用接着剤 (DuPont Mass Division) は、接着強度が弱く、製造コストが高かったため、広く使用されませんでした。
ここ数十年、接着剤市場の拡大に伴い、世界的な石油資源の酸性化や環境汚染が注目を集め、接着剤業界では新たな天然接着剤が再考され、その結果、大豆たんぱく接着剤が再び注目の研究スポットとなっている。
大豆接着剤は無毒、無味で使いやすいですが、耐水性に劣ります。チオ尿素、二硫化炭素、トリカルボキシメチル硫化物などの架橋剤を0.1～1.0％（質量）添加すると耐水性が向上し、木工用接着剤や合板製造用の接着剤となります。
動物性タンパク質接着剤: 動物性接着剤は、家具や木材加工産業で広く使用されています。一般的に使用される製品には、椅子、テーブル、キャビネットなどの家具、模型、おもちゃ、スポーツ用品、デッカーなどが含まれます。
固形分含有量が 50 ～ 60% の新しい液体動物接着剤には、速硬化タイプと遅硬化タイプがあり、ハードボード キャビネットのフレーム パネルの接着、トレーラー ホームの組み立て、難しいラミネート、その他の安価な熱接着剤に使用されます。中小規模の接着剤需要機会の接着剤。
動物接着剤は、粘着テープに使用される基本的な接着剤です。これらのテープは、一般的な軽量小売用袋だけでなく、高速な機械操作と長期にわたる高い接着強度が必要とされる出荷用のソリッドファイバーや段ボール箱のシールや梱包などの頑丈なテープにも使用できます。
このとき、骨糊の量が多く、皮膚糊を単独で、または骨糊と併用して使用することが多い。 Coating Online によると、使用される接着剤は通常固形分約 50% で配合されており、乾燥接着剤質量の 10% ～ 20% のデキストリン、および少量の湿潤剤、可塑剤、ゲル抑制剤（必要な場合）。
通常、台紙上に接着剤（60～63℃）を塗料と混合し、固形分の付着量は紙基材の質量の25％が一般的です。湿ったテープは、蒸気加熱ローラーまたは調整可能なエアダイレクトヒーターを使用して、張力をかけた状態で乾燥できます。
さらに、膠の用途には、サンドペーパーやガーゼ研磨材の製造、布地や紙のサイジングやコーティング、本や雑誌の製本などがあります。
タンニン系接着剤
タンニンは、植物の茎、樹皮、根、葉、果実に広く存在するポリフェノール基を含む有機化合物です。主に木材を加工した樹皮の端材やタンニンを多く含む植物から作られています。タンニン、ホルムアルデヒド、水を混合・加熱してタンニン樹脂を作り、硬化剤と充填剤を加えて均一に撹拌することでタンニン接着剤が得られます。
タンニン接着剤は熱や湿気による老化に対する優れた耐性があり、木材を接着する性能はフェノール系接着剤と同様です。主に木材などの接着に使用されます。
リグニン接着剤
リグニンは木材の主成分の一つで、その含有量は木材の約20～40％を占め、セルロースに次いで2番目です。リグニンは木材から直接抽出することが難しく、資源豊富なパルプ廃液が主な原料となっています。
リグニンを単独で接着剤として使用するのではなく、リグニンのフェノール基とホルムアルデヒドの作用により得られるフェノール樹脂ポリマーを接着剤として使用します。耐水性を向上させるために、環付加イソプロパンエポキシイソシアネート、バカフェノール、レゾルシノールなどと組み合わせて使用できます。リグニン接着剤は主に合板とパーティクルボードの接着に使用されます。しかし、粘度が高く色が濃いため、改良すれば応用範囲が広がる可能性があります。
アラビアゴム
アカシアゴムとしても知られるアラビアゴムは、野生のバッタの系統樹からの浸出液です。アラブ諸国で多く生産されていることからこの名が付けられました。アラビアガムは主に、低分子量の多糖類と高分子量のアカシア糖タンパク質で構成されています。アラビアガムは水溶性が良いため、配合が非常に簡単で、熱や促進剤を必要としません。アラビアガムは非常に速く乾燥します。光学レンズの接着、スタンプの接着、商標ラベルの貼り付け、食品パッケージの接着、印刷や染色の助剤などに使用できます。
無機接着剤
リン酸塩、リン酸塩、硫酸塩、ホウ素塩、金属酸化物などの無機物質を配合した接着剤を無機接着剤といいます。その特徴:
(1) 耐高温性、1000℃以上の温度に耐えることができます。
(2) 良好な老化防止特性:
(3) 収縮が小さい
(4) 脆性が大きい。弾性率は有機接着剤よりも 1 フィートオーダー高くなります。
(5) 耐水性、耐酸性、耐アルカリ性に劣ります。
あなたは知っていますか？接着剤には貼り付ける以外にも用途があります。
防食：船舶の蒸気管は断熱を目的として珪酸アルミニウムやアスベストで覆われていることが多いですが、漏洩や冷熱交互作用により凝縮水が発生し、船底蒸気管の外壁に蓄積します。蒸気パイプは長時間高温にさらされ、可溶性塩類の外壁腐食の役割は非常に深刻です。
この目的のために、水ガラス系接着剤をケイ酸アルミニウムの最下層のコーティング材料として使用して、エナメル様構造のコーティングを形成することができる。機械的な設置では、コンポーネントはボルトで固定されることがよくあります。ボルトで固定されたデバイスが空気に長期間さらされると、隙間腐食が発生する可能性があります。機械作業の過程では、激しい振動によりボルトが緩んでしまうことがあります。
この問題を解決するために、機械設置時に接続部品を無機接着剤で接着し、ボルトで接続することが考えられます。これは補強の役割を果たすだけでなく、防食の役割も果たします。
生物医学: ハイドロキシアパタイト バイオセラミック材料の組成は人骨の無機成分に近く、良好な生体適合性を持ち、骨と強い化学結合を形成することができ、理想的な硬組織代替材料です。
しかし、作製した HA インプラントは一般に弾性率が高く、強度が低く、その活性は理想的ではありません。リン酸ガラス接着剤を選択し、HA原料粉末を接着剤の作用により従来の焼結温度よりも低い温度で結合させることで弾性率を低減し、材料活性を確保します。
Cohesion Technologies Ltd.は、心臓の接合に使用できるコーシールシーラントを開発し、臨床での使用に成功したと発表した。ヨーロッパの心臓手術21例を比較した結果、コーシール手術の使用は他の方法と比較して外科的癒着を大幅に軽減することが判明しました。その後の予備臨床研究では、コーシールシーラントが心臓、婦人科、腹部の手術において大きな可能性を秘めていることが示されました。
医療における接着剤の応用は、接着剤業界の新たな成長点として知られています。エポキシ樹脂または不飽和ポリエステルからなる構造用接着剤。
防衛技術: ステルス潜水艦は海軍装備の近代化の象徴の 1 つです。潜水艦のステルス性を高める重要な方法は、潜水艦の殻に吸音タイルを敷くことです。吸音タイルは、吸音特性を持つゴムの一種です。
マフラータイルと船壁鋼板との強固な結合を実現するには接着剤に頼る必要があります。軍事分野での使用:戦車の整備、軍用ボートの組み立て、軍用機の軽爆撃機、ミサイル弾頭の熱保護層の接着、迷彩材の準備、対テロ、対テロ。
すごいですか？私たちの小さな接着剤を見ないでください。そこには多くの知識が含まれています。
接着剤の主な物理的および化学的特性
稼働時間
接着剤の混合と接着する部品のペアリングの間の最大時間間隔
初期硬化時間
取り外し可能強度までの時間により、固定具からの部品の移動などの結合の取り扱いに十分な強度が得られます
完全な硬化時間
接着剤の混合後に最終的な機械的特性が得られるまでに必要な時間
保管期間
特定の条件下では、接着剤はその取り扱い特性と指定された強度の保管期間を維持できます。
結合の強さ
外力の作用により、粘着部またはその近傍における粘着剤と被着体との界面が破壊されるのに必要な応力
せん断強度
せん断強度とは、接合部が損傷した際にユニット接合面が耐えられるせん断力のことで、単位はMPa(N/mm2)で表されます。
不均一引き剥がし強度
不均一な引き剥がし力を受けたときにジョイントが耐えることができる最大荷重。荷重は主に接着層の 2 つの端または 1 つの端に集中し、力は単位面積あたりではなく単位長さあたりにかかるため、単位はKN/mです
抗張力
引張強さは一様引き剥がし強さ、正引張強さとも呼ばれ、接着力が力によって破壊されたときの単位面積当たりの引張力を指し、単位はMPa(N/mm2)で表されます。
剥離強度
剥離強度とは、規定の剥離条件下で接着部を引き剥がす際に耐えられる単位幅当たりの最大荷重で、単位はKN/mで表されます。
投稿時刻: 2024 年 4 月 25 日