強力接着剤

---

背景

接着剤は、個別の材料間に表面付着を形成するために使用されるゼラチン状の接着剤です。現在、接着剤には5つの基本的なタイプがあります。溶剤接着剤は、接着剤を広げられるようにする化学溶剤と混合された接着剤ベースを含みます。溶剤が蒸発すると接着剤が乾きます。ほとんどの溶剤は可燃性であり、すぐに蒸発します。化石燃料から作られた液体炭化水素であるトルエンがよく使用されます。このカテゴリには、液体はんだおよびいわゆる接触セメントとして販売されている接着剤が含まれます。

水性接着剤は、化学薬品の代わりに水を溶剤として使用します。それらは化学溶剤接着剤よりも遅く機能します。ただし、可燃性ではありません。このカテゴリーは、乳タンパク質から作られ、家庭または店で混合された、白い接着剤および粉末カゼイン接着剤などの接着剤を含む。

2つの部分からなる接着剤には、エポキシと、有機樹脂から合成または製造できる結晶性フェノールであるレゾルシノールが含まれます。一部には実際の接着剤が含まれています。他の部分は触媒または硬化剤です。 2液型接着剤は、金属を扱うのに非常に便利です（自動車 デントフィラーは2つの部分からなる接着剤です）が、うまく機能するには適切に混合する必要があります。

動物の皮の接着剤は木工およびベニヤの仕事に役立ちます。皮だけでなく、骨や動物の他の部分から作られた接着剤は、既製のものか、水と混合して加熱し、熱く塗ることができる粉末またはフレークとして販売されています。

通常 C.A.s、と呼ばれるシアノアクリレート接着剤 合成ポリマーから作られた最新かつ最強の接着剤を代表してください。ポリマーは、結合して繰り返し構造単位を形成する、より小さく、より単純な分子（モノマー）で構成される複雑な分子です。高分子反応が触媒されると、停止するのが困難になる可能性があります。高分子鎖を形成するための自然な衝動は、結果として生じる分子結合とそれに基づく接着剤と同様に非常に強力です。家庭やオフィスでは、少量のC.A.が、壊れた陶器の修理、関節の修理、さらには分割された指の爪の保持など、ほぼ無限の数の修理に役立ちます。業界では、C.A。は建設、医療、歯科で重要になっています。

シアノアクリレート接着剤は、1951年に2人の化学者、ハリー・クーバー博士とフレッド・ジョイナー博士が屈折計の2つのプリズムの間にエチルシアノアクリレートのフィルムを挿入して、屈折または曲がる程度を測定しようとしたときに、コダックの研究室で発見されました。それを通過する光。 Coover、Joyner、およびラボチームの他のメンバーの最初の結論は、高価な実験装置が台無しにされたということだけでしたが、彼らはすぐに新しいタイプの接着剤に出くわしたことに気づきました。

実験室の事故から市場性のある製品への移行は簡単ではありません。コダックは、1958年まで最初のシアノアクリレート接着剤であるイーストマン910の販売を開始しませんでした（同社はもはやC.A.接着剤を製造していません）。今日、いくつかの企業がC.A.さまざまな配合の接着剤。一部の大手メーカーは、特別な製剤に対する新たな要求に応え、新しくより良いC.A.を開発するために研究所を運営しています。

ポリマーが接着剤として機能する方法は完全には理解されていません。他のほとんどの接着剤は、フックとアイの原理で機能します。 瞬間接着剤の最初の成分であるシアノ酢酸エチルを、回転ブレード付きのケトルに入れ、ホルムアルデヒドと混合します。混合は凝縮、つまり水を生成する化学反応を引き起こします。次に、ケトルが加熱されるときにこの水が蒸発します。水が蒸発したとき、やかんに残っているのはC.A.ポリマー。次に、ケトルが再び加熱され、ポリマーの熱分解が発生し、分離する反応性モノマーが生成されます。完成した接着剤を塗布すると、これらのモノマーが再結合して結合を形成します。接着剤は、分子のベルクロの一種である、互いにつかむ微細なフックと目になります。このように機能する接着剤を使用すると、塗布が厚くなるほど、接着がより効果的になります。ただし、シアノアクリレート接着剤の結合は異なるように見えます。現在の理論では、シアノアクリレートポリマーの接着性は、すべての原子をまとめるのと同じ電磁力によるものとされています。 1つの物質のかなりの質量が他の物質を電子的にはじきますが、非常に近接して配置された異なる物質の2つの原子は相互に引力を発揮します。いくつかの物質を使った実験では、同じ実験材料の2つの部分が（金、）であることが示されています。 たとえば）近接させた場合、接着剤を追加することなく、互いに接着させることができます。

この現象は、C.A。の薄膜がなぜ接着剤は厚いものよりもうまく機能します。より薄い接着剤は、電磁力が引き継ぐように結合している材料に非常に接近して絞ることができます。より厚いフィルムは、分子が互いに反発できるように、それが結合している材料の間に十分なスペースを可能にし、その結果、接着剤も保持されなくなります。

原材料

シアノアクリレートポリマーを形成するために必要な化学物質には、シアノ酢酸エチル、ホルムアルデヒド、窒素またはその他の非反応性ガス、フリーラジカル抑制剤、および塩基スカベンジャーが含まれます。シアノ酢酸エチルは、エチル、炭化水素ラジカル（ラジカルは、不対電子を含むため、他の原子と反応する可能性が高い原子または原子のグループ）、シアン化物、および酢酸と酢酸を混合して生成されるエステルである酢酸塩で構成されます。アルコールと水を除去します。ホルムアルデヒドは、合成樹脂の製造によく使用される無色のガスです。窒素は地球の大気中で最も豊富なガスであり、体積の78％を占め、すべての生体組織にも存在します。他の物質とは反応しないため、通常、隣接する物質との望ましくない反応を引き起こす反応性の高い元素を緩衝するために使用されます。フリーラジカル阻害剤とベーススカベンジャーはどちらも、製品を妨害する可能性のある物質を除去するのに役立ちます。

製造
プロセス

C.A.は、数ガロンから数千ガロンまで保持できる加熱ケトルで製造されます。サイズは、特定の製造操作の規模によって異なります。

ポリマーの作成

• 1最初の成分はシアノ酢酸エチルです。回転するミキシングブレードを備えたガラス張りのケトルに入れられ、この材料は次にホルムアルデヒドと混合されます。 2つの化学物質の混合は、凝縮を引き起こします。 分離されたモノマーは2番目のケットにパイプで送られます。ある容器から別の容器に移動する際に、モノマーは一連の冷却コイルを通って移動し、液体になることができます。 2番目の収集容器（液体モノマーを保持する容器）の内容物は、事実上C.A.接着剤ですが、硬化しないように保護する必要があります。フリーラジカル抑制剤やベーススカベンジャーと呼ばれるさまざまな化学物質を添加して、混合物を硬化させる不純物を沈殿させます。必要な添加剤を受け取った後、接着剤はそれに応じて包装されます。やかんが加熱されると蒸発する水を生成する化学反応。水が蒸発したとき、やかんに残っているのはC.A.ポリマー。
• 2 C.A.水分と接触すると硬化または硬化し始め、水の蒸発によって空のままになっているケトルスペースは窒素などの非反応性ガスで満たされます。

ポリマーからモノマーを分離する

• 3次に、ケトルを華氏約305度（摂氏150度）の温度に加熱します。混合物を加熱すると、ポリマーが熱分解し、反応性モノマー（化学的にはエチルシアノアクリレートエステル。わずかに異なるプロセスでメチルシアノアクリレートエステルが可能）が生成され、完成した接着剤を塗布すると再結合して結合が形成されます。
• 4モノマーはポリマーよりも軽いため、上向きに揮発し、ケトルから2番目のコレクターにパイプで送られます。目標はアルコール飲料ではなく接着剤ですが、このプロセスは蒸留と同じです。ある容器から別の容器に移動する際に、モノマーは一連の冷却コイルを通って移動し、液体になることができます。高品質の製品のために2回目の蒸留が行われる場合があり、一部のメーカーは3回目のモノマーの蒸留さえ行う場合があります。

硬化の防止

• 5 2番目の収集容器（液体モノマーを保持する容器）の内容物は、事実上C.A.接着剤ですが、硬化から保護する必要があります。フリーラジカル抑制剤やベーススカベンジャーと呼ばれるさまざまな化学物質を添加して、混合物を硬化させる不純物を沈殿させます。不純物や沈殿物の量は少ないため（100万分の1以下で測定可能）、C.A。からそれらを除去する必要はありません。混合。数百倍の倍率でも沈殿物の粒子が見える場合は、深刻な汚染の兆候であり、バッチは破壊されます。

添加剤とパッケージング

• 6 C.A.接着剤は、この時点で、製造業者が望む任意の添加剤を受け取ることができます。これらの添加剤は、C.A。の粘度を制御できます。 （実際には、少なくとも3つの異なる厚さが販売されています）、または以前のC.A.では不可能だった材料タイプで接着剤を機能させることができます。あまりうまく合わない表面で接着を行う場合は、より厚い粘度が望まれます。より厚い粘度は、接着剤が固まる前に空のスペースを埋めることを可能にします。他の添加剤がなければ、C.A。は非多孔質の表面に制限する必要があるかもしれません。 C.A.に添加剤を含むまたはいくつかの表面処理で、C.A。非常にうまく機能します。 C.A.技術は十分に成熟しているため、メーカーは顧客からのC.A.これにより、ほぼすべてのサーフェスのペアが結合されます。
• 7 C.A.湿度のない従来の技術を使用して、チューブに追加できるようになりました。チューブが満たされると、上部が取り付けられて圧着され、チューブの下部が圧着されて閉じられます。ほとんどの金属チューブはC.A.と反応するため、パッケージングチューブは通常、ポリエチレンなどのプラスチック材料で作られていますが、アルミニウムチューブも可能です。かつてC.A.空気中または接着面のいずれかで湿気またはアルカリにさらされると、モノマーは再重合して硬化し、2つの物質間に非常に強い結合を形成します。反応は完全です。 C.A.の全額物質の上に置かれたものは重合します。

品質管理

製品が想定どおりに機能するためには、慎重な品質管理を行う必要があります。モノマーの重合は普遍的な反応であるため（表面に塗布された接着剤の量全体に広がり、反応が終了するまでに未重合の接着剤は残りません）、製造プロセスの任意のステップの欠陥が影響を与える可能性があります数千ガロンの材料。

プラントに流入する化学物質と供給品の品質に非常に重点が置かれています。理想的には、すべてのサプライヤーは、プラントへの高品質の製品の配送を保証するための品質管理手順を承認しています。

製造工程は自動化されていますが、操業のすべての段階で工場内で注意深く監視されています。混合時間、各段階での混合量、および温度はすべて、必要に応じて機械を調整する準備ができているオペレーターが監視する必要があります。

完成品も出荷前にテストされます。最も重要なのは、接着剤の保持力を壊すのに必要な力の尺度であるせん断抵抗です。せん断強度の測定値は、通常、1平方インチあたり数千ポンドの力に達します。