소개
재료 거동의 맥락에서 점착력 또는 점착성은 끈적임과 관련이 있으며 접촉하는 두 재료 사이의 접착력 또는 두 기판을 연결하는 재료의 응집력으로 인해 발생할 수 있습니다.
테이프와 라벨을 포함한 감압 접착제의 경우 점착력은 약간의 압력과 짧은 접촉으로 기판에 접착 결합을 형성하는 능력으로 정의되며 이러한 제품의 필수 요건입니다. 다른 재료와 용도의 경우 점착성이 원치 않는 특성이 될 수 있는데, 예를 들어 ISO5833[3]에 따르면 사용자가 장갑이나 적용 보조 도구 없이 시멘트를 성형하고 적용할 수 있도록 점착성이 없어야 하는 뼈 시멘트가 이에 해당합니다.
점착성은 치약과 같이 점탄성이 두꺼운 제품을 튜브에서 압출하거나 끈적끈적한 음식을 씹거나 취급하는 등 소비자 제품의 행동과 인식에도 영향을 미칠 수 있습니다. 또한 표면의 특성을 평가하고 표면이 깨끗한지 여부를 판단하는 데 사용될 수도 있습니다. 따라서 점착성에 대한 정성적 평가는 단순히 촉감이나 느낌을 통해 이루어질 수 있지만, 이러한 평가는 주관적이고 정량화하기 어려우며 다른 추가 요소의 영향을 받을 수 있습니다.
많은 연구 개발 활동에서 간단한 객관적인 테스트를 사용하여 '점착성' 또는 '끈적임'을 선별, 비교 및 정량화하는 것이 유용할 수 있습니다. 접착제 산업에서는 루프 점착, 퀵 스틱, 롤링 볼 테스트 등 제품 유형에 따라 다양한 표준 테스트를 사용할 수 있습니다.
인버티드 프로브 테스트
이 애플리케이션 노트는 접착제 업계에서 일반적으로 사용되는 또 다른 테스트인 역 프로브 테스트와 관련이 있습니다. 이 테스트에서는 거꾸로 된 프로브를 고정된 속도, 접촉 압력 및 접촉 시간으로 접착제와 접촉시킵니다. 그런 다음 점착력은 접착을 끊는 데 필요한 최대 힘으로 기록됩니다.
여기서 음의 정상 힘(장력)의 피크는 그림 1과 같이 접착력 또는 응집력에 대한 힘-시간 곡선 아래의 영역인 '점착력'과 피크 힘이 90%까지 감소하는 데 걸리는 시간으로 실패율 또는 시간을 비교 측정할 수 있습니다(실패율 또는 시간 비교 척도).
실험적
- 블루택®의 점착 특성은 다양한 접촉력(5N, 10N, 15N 및 20N)을 사용하여 측정했습니다.
- 측정은 20mm 상판과 65mm 하판(스테인리스 스틸)을 사용하는 펠티에 플레이트 카트리지가 있는 키넥서스 회전 레오미터와 rSpace 소프트웨어에서 사전 구성된 표준 시퀀스를 사용하여 수행되었습니다.
- 1.3g의 시료 볼을 하부 플레이트 중앙에 압력을 가하지 않은 상태로 배치하고 필요한 접촉력에 도달할 때까지 상부 플레이트를 10mm/s의 접근 속도로 시료와 접촉하도록 가져왔습니다.
- 2초의 접촉 시간 후 간격은 10mm/s로 선형적으로 증가하고 정상 힘은 시간의 함수로 기록되었습니다.
- 모든 측정은 25°C에서 수행되었습니다.
결과 및 토론
그림 2에는 10N의 정상 힘이 가해진 Blu-Tack®의 간격 및 정상 힘 프로파일이 나와 있습니다. 이는 10mm/s로 샘플에 대한 상판의 접근과 접촉이 이루어짐에 따른 정상 힘의 상승을 보여줍니다. 2초의 접촉 시간이 지나면 갭은 10mm/s에서 선형적으로 증가하며 압축력은 감소하지만 점착력과 접착력에 해당하는 잔류 인장력은 증가합니다.
표 1: 다양한 접촉 압력에 대한 그림 3에 기반한 분석 결과
| 샘플 설명 | 동작 이름 | 시간(동작)(초) | 정상 힘(N) | 간격(mm) | 면적 결과 |
|---|---|---|---|---|---|
| 5 N | 최대 정상 힘 | 0.3573 | -1.677 | 7.8614 | |
| 5 N | 힘이 피크의 90%까지 감소하는 데 걸리는 시간 | 0.7006 | -1.677 | 11.288 | |
| 5 N | 힘 시간 곡선 하중 면적(N/s) | 0.4799 | |||
| 10 N | 최대 정상 힘 | 0.3525 | -3.492 | 6.6156 | |
| 10 N | 힘이 피크의 90%까지 감소하는 데 걸리는 시간 | 0.6906 | -0.3492 | 9.9909 | |
| 10 N | 하중 시간 곡선 면적(N/s) | 0.8353 | |||
| 15 N | 최대 정상 힘 | 0.3690 | -4.220 | 6.0800 | |
| 15 N | 힘이 피크의 90%까지 감소하는 데 걸리는 시간 | 0.7127 | -0.4220 | 9.5118 | |
| 15 N | 하중 시간 곡선 면적(N/s) | 1.977 | |||
| 20 N | 최대 정상 힘 | 0.3105 | -5.363 | 5.2124 | |
| 20 N | 힘이 피크의 90%까지 감소하는 데 걸리는 시간 | 0.6522 | -0.5363 | 8.6237 | |
| 20 N | 하중 시간 곡선 면적(N/s) | 1.280 |
다양한 접촉 압력에 대한 비교 결과는 그림 3과 표 1에 나와 있습니다. 이 결과는 점착력과 접착력에 해당하는 인장력(음의 힘)에만 해당합니다.
결과에 따르면 잔류 장력 또는 점착력은 정상 힘이 가해지면 특히 최대 15N까지 증가하며, 20N의 정상 힘이 가해지면 약간의 증가만 관찰됩니다. 소재의 접착력/응집력과 관련된 곡선 아래 면적은 접촉력이 15N까지 증가하다가 20N에서 감소하는 것으로 나타나, 이러한 조건에서 최대 접착력을 제공하는 최적의 접촉력은 10N에서 20N 사이임을 나타냅니다.
정상 힘이 피크 값의 90%까지 감소하는 데 걸리는 시간은 5N, 10N, 15N의 접촉력에서 비슷하지만 20N의 경우 약간 더 낮아 20N의 압력이 가해지면 실패율이 약간 더 빨라지는 것으로 나타났습니다.
결론
고급 축 방향 테스트 기능을 갖춘 키넥서스 회전 레오미터를 사용하여 감압 접착제의 점착성 또는 응집력/접착력을 평가할 수 있습니다. 이 연구에서는 다양한 접촉력을 가진 Blu-Tack® 샘플에 대해 이러한 특성을 평가하고 비교했습니다. 이는 테스트 조건에서 최대 접착력을 제공하는 최적의 압력이 10N에서 20N 사이임을 시사합니다.