接着剤
接着のメカニズムには5つ存在するが、接着剤においてはそのうちの3つが主に関わっている(物理的接着・化学的接着・分散接着)。場合によっては拡散接着も関与する。
接着は、まず接着剤が被着材の表面を充分に濡らし、次いで硬化する事で成り立つ。
接着は一部を除いて、原子または分子が相互に拡散する溶接とは異なり、接合する界面 (bond line) が存在する。そのため、接着力は被着材の表面状態に大きく左右されてしまい、事前に表面処理を施すことが望まれる。具体的には、洗浄や研磨で異物を取り除く、金属では防錆剤や油分・酸化物を除去する、プラスチックやゴムの成形品では残留離型剤を除去するなどがある。また、一部の被着材にあらかじめプライマーを塗布し、接着力の向上を図るケースも表面処理のひとつにあげられる。
被着材を濡らすために、接着剤は初期に液体状またはそれに近い流体状になる必要がある。固体でも熱や圧力など外部作用により流動する状態に変化できていればよい。
溶液系(水系)。蹄を原料とするものはHoof glue、魚を原料とするものは魚膠(ぎょこう、Fish glue)と呼ぶ。
動物の主要蛋白質(コラーゲン)を部分的に加水分解して得られる水溶性ペプチドを成分とし、約60°Cに加熱した水溶状態から冷却する過程を経て硬化・接着する。初期接着性に優れる点から、製本や壁紙など紙接着分野や木工分野で用いられる。加温するだけで綺麗に剥離・除去できるために、修理・調節の必要な弦楽器にも使用される。
通常粉体で販売される粉末にかわは、使用前の手順が煩雑な点や柔軟性に劣るなどの短所がある。これらの欠点を改善するため各種改質剤を添加し、あらかじめゲル状態に加工したコンパウンドグルーも販売されている。
フィブリン接着剤
フィブリン接着剤(Fibrin adhesives)は、血液に含まれる蛋白質の一種であるフィブリンを利用した接着剤。反応系。
血液の凝固メカニズムを利用した生体用接着剤の一種。フィブリノーゲンを酵素と反応させて分解したフィブリンが持つ再凝固作用を利用して接着する。安全性は高いが接着力に乏しく、血液から製造されるために感染症の問題が懸念されるなど克服すべき点が多い。
松やに
接着剤の歴史は人間が道具を使い始めた頃に始まった。石器時代には鏃を木の枝や竹に固定するためにアスファルトが使われた。また、漆を使って修理された約6000年前の土器も見つかっている。
石油資源が豊富な中近東ではアスファルトが壁画制作や建築に利用された。古代のバビロニアでは彫像の眼を固定するためにアスファルトが使われた。旧約聖書にはバベルの塔の煉瓦接着や、ノアの方舟の防水処理用にアスファルトが使われたと書かれている。
また、狩猟が盛んなエジプト、中国、ヨーロッパなどでは獣類の皮や骨を煮出したにかわが利用された。古代エジプトではにかわが棺や家具・パピルスなどを接着するために広く使われていた。12世紀頃のモンゴルで作られた高性能の弓は、動物の骨を薄く削った板を複数枚重ねてにかわで接着したものである。
肉食の習慣の少なかった日本などでは、漆(ウルシの樹液)や、米などを原料とするデンプンのりが主に利用された。古代から使われていた漆喰は石垣や煉瓦建築においてよく用いられ、デンプンのりは寝殿造で使われた襖や障子を作る時に利用されてきた。
接着剤の大量生産は、18世紀のオランダに建設されたにかわ製造工場によって始まった。それ以後、天然ゴム・デンプン・カゼインなどの天然系接着剤が各国で製造され始めた。
20世紀に入ると合成系接着剤が続々と登場する。1915年に、初の合成樹脂のひとつフェノール樹脂を積層板製造時に接着剤として使用された事を皮切りに、化学工業の発展に伴って接着剤も開発された。1940年前後にはエポキシ樹脂系接着剤が金属接合に使われ始めた。以後、様々な種類の接着剤がいろいろな用途に使われるようになった。
接着剤(せっちゃくざい、Adhesive、Glue)は、物と物をつなぐ(接着)ために使われる物質。塗料やラミネート・シーリング材なども、片面を接着するという機能から接着剤の一種に含まれることがある。日本で初めて製造された合成接着剤はセメダインである。
国際標準化機構(ISO)では接着を「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」と定義する。なお、接着剤と粘着剤は厳密には性質の異なるものである(後述)。日本では家庭用品品質表示法の適用対象とされており雑貨工業品品質表示規程に定めがある。
スチレン-ブタジエンゴム系ラテックス接着剤(Styrene-butadiene rubber latex adhesives、SBRラテックスまたはSBラテックス)は、ラテックス状のスチレンとブタジエンとの共重合体を主成分とする接着剤。水分散系。
乳白色液体。スチレン比率50%未満(SBRラテックス)はカルボキシル化SBRラテックス(c-SBR)やビニルピリジンとの共重合タイプを中心に、カーペットなど床材接着やタイヤの繊維コード接着分野などに使われる。スチレン比率50%以上のもの(SBラテックス)は比較的淡色となり、紙塗装分野などに使われる。
アクリル樹脂エマルジョン(Acrylic emulsion adhesives)は、アクリル樹脂エマルジョンを主成分とする接着剤。水分散系。
アクリルモノマーを乳化重合させエマルジョン化した乳白色水溶液。接着部は柔軟性に富み、耐候性・耐水性・耐アルカリ性にも優れるため、繊維加工・包装などの分野に使用される。酢酸ビニル樹脂と共重合させた改質タイプは塩化ビニル樹脂などプラスチック類の接着に優れる。スチレンモノマーと共重合させて塗料に用いられることも多い。
固体状の接着剤は感圧・感熱タイプと呼ばれる。
水分散系。
天然ラテックスを60%程度まで濃縮し、防腐剤としてアンモニアを、粘度調整のためにカゼインを添加した液体状。紙接着などに使われる。
デンプン系接着剤
デンプン系接着剤(Starch adhesives)は、植物由来のデンプンを主成分とする接着剤。溶液系(水系)。
デンプンを糊化させ、塗布後に水分が蒸発する過程を経て硬化・接着する。歴史は古く、麦粉で作った正麩(しょうふ)や米由来の続飯(そくい)などは奈良時代から使用されていた記録がある。現在ではトウモロコシを原料とするコーンスターチが主流。安価かつ使いやすい点から、文房具など紙接着分野で使われる。また、安全性の高さから食品容器の口糊などにも利用される。酢酸ビニール樹脂系などの合成糊の出現で取って代わられた傾向も見られたが、近年はエコロジー志向の観点から見直され使用が増えている傾向も見られる。
天然状態のデンプンは塗布機械への適性が悪い。大量消費用には粉体デンプンを熱分解し粘度を安定させた焙焼デキストリン、酸化させたデンプン、アセチル化・メチル化・カルボキシメチル化など変性させたものなどが使用される。
膠
膠(にかわ、Animal glue)は、動物由来のゼラチンを主成分とする接着剤。
接合法のひとつにあげられる「接着」は、次のような特徴を持っている。