粘着テープの導入-粘着テープの科学

粘着テープの科学

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粘着テープの科学
粘着テープの科学

ボンドの一部

下の画像に巨視的に示されている粘着テープで作られた接着層は、接着の断面を示しています。この層は、接着ゾーン、凝集ゾーン、および遷移層で構成されています。

債券の一部

接着ゾーンは、接着剤と基材の間の界面層です。凝集ゾーンは、接着剤と裏打ち材を保持する純粋な接着剤層、または接着剤がサポートされていない場合は別の基材です。遷移層は、接着ゾーンと凝集ゾーンの中間にあります。

作用機序

粘着テープ接着のメカニズムは次のように発生します。これらのステップは、感圧接着剤の活性化後すぐに実行できます。

  1. テープ上の感圧接着剤は、最小限の圧力で基材と接触させられます。
  2. 接着剤はその表面積を増やし、基材の表面に浸透します。
  3. 接着剤が基材に付着し、強力な結合を生成します。

接着を成功させるための感圧接着テープの3つの要素は、接着性、凝集性、粘着性です。

接着力
  • 接着性: 接着性とは、接着力によって基材の表面に接着剤が付着する能力を指します。接着力とは、2つの異なる材料の引力を指します。基質と接着分子が近接すると、接着力は、それらの間の分子間力(例えば、ファンデルワールス力、分散力)を介して微視的レベルで発生します。

    表面エネルギーは、接着剤と接触したときの基材の濡れ性を決定する特性の1つです。濡れ性は、基板の表面に浸透し、連続的な結合を形成するために重要です。

    表面エネルギーは、分子間力と、液体が固体の表面に及ぼす引力と斥力のエネルギーの合計として定義されます。基板の表面エネルギーが高い場合、接着剤はその表面を容易に流れ、より多くの表面積がカバーされます。高エネルギー基板には、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、亜鉛などがあります。一方、基板の表面エネルギーが低い場合、接着剤は「小さなビーズ」として蓄積し、小さな領域のみが覆われます。低表面エネルギー基板には、テフロン、ゴム、粉体塗装などが含まれます。

    高表面エネルギーと低表面エネルギー

    表面の汚染物質は、接着剤の基材への融合を妨げます。したがって、粘着テープを貼る前に、表面にグリース、汚れ、湿気がないようにすることが重要です。

  • 凝集力: 凝集力は接着剤の内部強度です。それはそれ自体の中で接着剤の結合を指します。凝集力は接着剤層を無傷に保ち、それが裂けるのを防ぎます。

    凝集力は、液体を内側に引っ張ることによって、液体の隣接する分子を引き付けます。液体の表面にある分子は、それらを結合するより大きな引力を持っています。この現象は、表面張力と呼ばれる液体の特性の原因です。表面張力は、接着剤が固体の表面の変形に抵抗し、その表面積を減らす能力です。粘着テープの場合、接着剤の分子は、長期間にわたって結合を保持および維持するために強力な凝集力でなければなりません。

    シリコーンは、表面張力の高い液体の一例です。基板の表面にコーティングとしてシリコーンが存在する場合、接着剤で濡らしにくくなります。一方、接着剤として使用すると、耐久性のある接着が得られます。

    適切な接着剤を配合または選択する際には、接着性と凝集性を考慮する必要があります。理想的な接着は、高表面エネルギー基板と低表面張力接着剤の組み合わせで構成されます。基材を良好に濡らすには、接着力を凝集力に比べて大きくし、接触角を90°未満にする必要があります。

  • 粘着性: 粘着性とは、最小の圧力で接着剤が基材の表面に付着する感圧テープの特性を指します。すべての感圧接着剤は、テープに加えられた最初の指の圧力(通常は14.5〜29 psi)によって活性化されます。粘着テープがくっつくのに必要な圧力と接触時間は、接着剤の種類と基材の材質によって異なります。粘着性の高い粘着テープを貼り付けるのに必要な圧力と接触時間は少なくて済みます。

    記載されている現象は、室温での接着剤の粘弾性に起因します。粘弾性オブジェクトは、粘性と弾性の両方の特性を備えた材料です。テープに穏やかな圧力を加えると、テープの粘度が低下するため、微視的なレベルで基板上の流れが促進されます。その弾性特性により、元の粘度は、基板とのより強い分子間力で回復します。

    ローリングボールテストとループタックテストは、製造されている粘着テープの粘着性を評価するために使用される最も一般的な品質管理チェックです。

    ローリングボールテスト
    • ローリングボールテスト:ローリングボールテスト は、粘着テープの粘着挙動を直接測定します。テープの粘着面からなる傾斜したトラックの上から、標準の重量と直径の鋼球を転がします。粘着性は、粘着テープトラック上でボールが移動した距離によって測定されます。距離が短いほど、タックは大きくなります。

      ループタックテスト
    • ループタックテスト: ループタックテストは、粘着テープの粘着性を評価するための定量的で再現性のある方法です。引張試験機のプローブには粘着テープのループが付いています。ループを水平面に短時間接触させた後、ツールでループを引き離します。ボンドの引張強度の数値が記録され、評価されます。

参照:https://www.iqsdirectory.com/articles/tape-suppliers/adhesive-tape.html?msID = 1f7798fc-4305-49eb-8ba4-85ca244c575d#different-types-of-adhesive-tapes

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