いろいろなものを作るとき、壊れたものを直すときなど、普段何気なく使われている接着剤。
実はなぜくっつけることができるのかわかっていないんです。
今回は一般的に言われている仕組みをご紹介します!!
・接着の定義
そもそも接着とは、「接着剤を媒介とし、化学的もしくは物理的な力またはその両者によってふたつの面が結合した状態」と定義されています。
簡単に言うと「くっつけるもの同士が接着剤を使ってくっついた状態」となります。
なので、くっつけても接着剤を使わない方法は『接着』とは呼ばないことになります。(熱で溶かしてくっつける「溶接」など)
・接着のメカニズム
接着の定義で言われている「化学的な力、物理的な力」とは主なものを3つご紹介いたします。
1、機械的結合・機械的接着
「機械的接着」、「機械的結合」と呼ばれる考え方です。「投錨(アンカー)効果」や「ファスナー効果」とも呼ばれます。
接着剤がくっつけたいものの表面にある細かいデコボコに入り込んで固まることで、釘のように固定されてくっつくという考え方です。
紙、木、繊維などの多孔質性(小さな穴がいくつも空いている)を持つ材料の場合に、材料表面の微細な凹凸に接着剤が木の根のように入り込んで硬化することで接着力が高まる効果の事を言います。
簡単に言うと、細かいすき間に入り込んで固まることでくっつく!!
2、化学的相互作用・化学的接着
化学的相互作用とは、被着材と各接着剤が、共有結合(原子同士で互いの電子を共有することによって生じる化学結合)や水素結合(2つの原子間に水素原子が仲立ちとなって入る化学結合)など化学反応によって結合することを言います。
くっつけたいものの表面と接着剤が化学反応を起こし、分子同士がくっついて橋渡しとなることでくっつけることができるという考え方です。
しかしながら、ほとんどの接着剤は他の物質とは化学反応を起こしにくくなっています。また、くっつけるものもいろいろな材質があり、化学反応しやすいもの、しにくいものがあることもあり接着剤でくっつけることができる理由とするには不十分と言えます。
簡単に言うと、化学反応を起こして分子同士がくっつく!!
3、物理的相互作用・物理的接着
物理的相互作用とは、接着剤の分子と接着する物の分子とが磁石のように引き合って接着する考え方で、『分子間引力』・『ファン・デル・ワールス力』とも言われています。
接着の基本的な原理とされています。
分子と分子は近づくとお互いに引き合う力が働きます。
くっつけようとするものと接着剤の分子が引き合う力によりくっつき、接着剤が固まることでくっついた状態を保つという考え方です。
例えば、ガラス板の表面に水をつけて、ガラス板同士を重ねると接着剤を使っていないのに一時的にくっつきます。もちろんガラス板同士だけだとくっつきません。これは、ガラスの表面の目に見えないデコボコなどによりガラス同士の分子が引き合うまで近づけないためです。そこに水を入れることでガラス板と水が限りなく近くなり分子間で引き合う力が働くためガラス板同士をくっつけることができるのです。さらにこの分子ひとつひとつの引き合う力はとても弱いものなのですが、水は液体なので細かなすき間などにも入ることができます。なのでより多くの分子が引き合う力を発揮できるようになります。実はこれが接着剤が液体(サラサラ、トロトロは問わず)である理由でもあるのです。
現在はこの「物理的接着」が一番接着に影響しているのではないか、と言われています。
簡単に言うと、分子同士が引き合ってくっつく!!
このように、接着とは『機械的結合』『化学的相互作用』『物理的相互作用』がどれか1つではなく、3つの作用が複合的に重なり合って行われています。
少し難しい言葉もいくつか出てきましたのでわかりにくいところがあったかもしれません。
接着剤でくっつけることができる理由は複数あり、理由はこれだ!と言えるものは現在わかっていません。複数の要因が重なってくっつけることができるというのが今の考え方なのです。
大井町 建築・リフォーム相談センター
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