무엇이든 다 붙인다! 알아두면 쓸모 있는 접착제 이야기

신발, 책, 가구, 포스트잇의 공통점은 무엇일까요? 모두 ‘접착제를 써서 만든다’는 것입니다. 비행기나 자동차를 만들 때에도 접착제가 사용되는데요. 이번 포스팅에서는 우리 생활 속에서 많이 사용되는 접착제에 대해 알아보겠습니다.

 

 

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접착제의 기본 원리, 물체의 틈을 메우기!

   

금속, 비금속, 그 밖의 물건을 접착하는 데 사용하는 재료로는 동물성(카제인, 글리코겐), 물성(옻, 풀), 합성 수지(에폭시드 수지, 페놀 수지)가 있습니다. 눈으로 보았을 때 매끄러운 면이라도 현미경으로 보면 울퉁불퉁한 표면을 가지고 있습니다. 그래서 두 물체를 붙였을 때 수많은 틈이 생기는데, 이 틈을 메워 주는 것이 접착제의 기본 원리입니다. 액상 접착제들은 보관 용기 안에서는 안정제와 함께 존재해 보관 용기와 접착되지 않지만, 사용을 해서 공기나 물속에 노출되면 안정제가 역할을 잃게 되고 접착 분자들이 중합반응을 일으키면서 결합하며 접착하게 됩니다.

고대인들은 나무를 가열하면 나오는 진득한 수지(페놀 수지)를 사용해 도끼날과 도끼 자루를 접착하거나, 화살촉과 깃을 붙이는데 사용했습니다. 현재는 페놀 수지를 메탄올 또는 변성 알코올에 녹여서 경화제와 중량재(규조토, 목분 등)를 혼합해 접착제를 만들며 주로 합판, 목재 제품용으로 사용하고 있습니다. 이는 접착력, 내열, 내수성이 우수하나 유리나 금속의 접착에는 적당하지 않습니다. 

 

 

02

포스트잇의 원리에 쓰인다? 탄성(고무) 접착제

  

탄성(고무) 접착제는 접합부와 관련된 내외로부터의 응력을 원리로 해 접착하는 것입니다. 응력을 유연하게 흡수, 분산시켜 높은 접착성을 얻을 수 있는 것이 탄성 접착제의 큰 강점이며 자동차 부품, 의료기기, 전자 부품 등 다양한 분야 소재의 접착 및 스티커 등에 이용됩니다. 생활 속에서 탄성 접착제를 가장 쉽게 접할 수 있는 예로는 포스트잇이 있습니다.

1968년 미국 기업 쓰리엠(3M)의 화학자 스펜서 실버 박사는 우연히 '끈적거리지 않는 접착제'를 발견했으며 무용해 보였던 이 고무 접착제는 포스트잇의 원료로 사용됐습니다. 일반적인 접착테이프는 0.1∼0.2㎛ 사이즈의 아주 작은 접착 입자가 칠해져 있기에 한번 물체에 달라붙으면 틈을 꼼꼼하게 매워서 쉽게 떼어지지 않지만, 포스트잇의 접착 입자는 25∼45㎛의 캡슐 형태로 불규칙적으로 층을 이루며 칠해져 있습니다. 그래서 틈이 많은 편이라서 쉽게 떼어지는 것입니다. 종이를 붙이기에는 충분한 접착력이지만 살짝 힘주면 떨어질 정도의 접착력을 지니고 있습니다. 

 

 

03

비행기도 붙이는 에폭시 접착제

   

에폭시 접착제는 분자 중에 2개 이상의 에폭시기를 함유하는 화합물을 아민류나 산무수물 등으로 경화시키는 접착제를 말합니다. 에폭시 수지계 접착제는 일액성 에폭시 수지와 이액성 에폭시 수지가 있습니다. 일액성 에폭시 수지는 가열에 의해 경화가 발생하게 되는 것으로, 관리가 쉽고 가열에 의해 경화되므로 내열성이 뛰어납니다. 

이액성 에폭시 수지는 경화제와 혼합하면 경화됩니다. 에폭시드 분자와 경화제가 반응하면 단단하고 딱딱한 고체가 만들어지는 것이죠. 에폭시 접착제가 고체로 변하기 위해선 온도의 변화가 필요합니다. 접착제를 영구히 고정시키기 위해 오븐을 사용합니다. 그러니 오븐에 들어가기 전까지는 접착하는 물체의 수정이 가능합니다. 비행기는 가벼우면서 단단한 탄소섬유로 만들어지는데 이러한 탄소섬유를 붙이는데 에폭시 접착제가 사용됩니다.  

 

 

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순간접착제, 의료용 접착제에 쓰이는 
시아노아크릴레이트 접착제

   

시아노아크릴레이트 접착제는 상온에서는 저분자의 액상 상태로 있다가 수분을 만나 중합반응을 하게 되면 분자들끼리 결합하여 고분자인 고체 상태의 폴리시아노아크릴레이트가 됩니다. 순간접착제는 시아노아크릴레이트가 주 성분으로 사용되고 있으며 유리, 플라스틱은 물론 금속 소재까지 모든 물질을 순식간에 영구적으로 붙일 수 있습니다. 또한 공업용, 가정용뿐만 아니라 의학용으로도 사용됩니다. 그중에서도 2-옥틸사이아노아크릴레이트(2-octyl cyanoacrylate)와 관련된 접착제는 의학용으로 상처를 봉합하는 데 사용되었습니다. 이는 더마본드를 비롯한 실제 수술에서 사용되는 의료용 접착제로 이용되고 있습니다.

 

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접착제 EVA, 초산비닐 함량 따라 물성 달라져

   

플라스틱 접착제로 쓰이는 EVA는 1960년 미국의 듀폰(Dupont)사에서 엘박스라는 상품명으로 생산된 것이 그 시초라고 알려져 있습니다. EVA는 중합도와 초산비닐 함량에 따라 물질의 성질이 달라집니다. 예를 들어 EVA는 분자량이 커질수록 강인성과 가소성, 내충격성이 향상되지만, 성형성이나 표면 광택은 현저하게 떨어집니다. 초산비닐 함량이 적은 EVA는 필름이나 라미네이트, 발포제품, 중포장용 부대 등으로 사용되며, 초산비닐 함량이 높을수록 밀도와 고무 탄성, 유연성이 높아지면서 가격도 높아지고 높은 기술력을 필요로 하게 됩니다.

이런 제품들은 주로 코팅, 태양전지의 시트 제작용, 핫 멜트형 접착제로 사용됩니다. 핫 멜트형 접착제는 열을 가해 용해시켜 유동상으로 도포하여 접합시키는 역할을 하며 안전하고 사용이 편리해 포장·목공용 등 다양한 분야에 접착제의 원료로 널리 사용되고 있습니다.


인류의 역사가 발전하면서 나무에서 발견된 접착제는 현재까지 오면서 발달을 거듭하며 우리의 생활 곳곳 깊숙이 스며들어 있습니다. 이 접착제의 발전이 생활, 도로, 하늘을 넘어 어디까지 나아갈지 기대해 봐야 할 것 같습니다.

(글 : 한화토탈 연구기획팀 임지혜 과장)

 

 

 

 

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