藉由塗佈實現的黏合

黏合是指「以黏著劑為媒介,藉由化學性的力或物理性的力或物化結合的力,將兩個面結合起來的狀態」。在此說明黏合的機制、黏著劑的種類以及功能性黏著劑。

黏合的原理

黏合的原理大致可分為以下3種。

機械性結合

黏著劑進入材料表面的孔隙或凹凸中,藉由硬化實現黏合。這種效果稱為「投錨效應(扣定效應)」。

機械性結合示意圖
  1. 被黏合材料
  2. 黏著劑

物理性相互作用

黏著劑的基本原理,指一切透過「分子間相互吸引的力」也即凡得瓦力(分子間力)實現的黏合。 這種力也稱為「二級鍵結」。

物理性相互作用示意圖
  1. 被黏合材料
  2. 黏著劑

化學性相互作用

藉由被黏合材料與黏著劑的化學性相互作用,透過「原子之間的化學鍵結」獲得較強的黏合力。也稱為「主要鍵結」,例如共價鍵結、氫鍵結等。

化學性相互作用示意圖
  1. 被黏合材料
  2. 黏著劑
  3. 化學鍵結

上述分類為範例。分類有各種方法,並非僅限於上述範例。

黏著劑的種類和功能

黏著劑的分類

藉由塗佈實現的黏合,是黏著劑「浸潤」被黏合物,而後「固化」從而使物體之間結合。黏著劑有各種類型,例如液體類、固體加熱熔化後再凝固從而進行黏合的類型等等。大致可分為以下3種。

一液、二液型(聚氨酯/環氧樹脂等)
液體黏著劑中,「一液型」在空氣內的水分或熱量的作用下硬化。「二液型」透過將主劑與硬化劑這2種液體混合(二液混合)實現硬化。一般而言,相較於熱熔膠,其黏合強度更高。
熱熔膠
用熱量融化固體(塊狀或顆粒狀等)黏著劑進行使用。特點是硬化時間短且硬化條件少。種類有聚酯、烯烴、橡膠、EVA、PA等。
反應型熱熔膠
賦予普通的熱熔膠耐熱性而形成的黏著劑。與大氣中的水分反應而硬化。融化溫度和塗佈溫度都較低,用於各種被黏合物。

上述分類為範例。分類有各種方法,並非僅限於上述範例。

功能性黏著劑

對物體之間進行黏合是黏著劑的基本性能,但根據不同的用途,還可選用各種不同硬化方法、黏合速度以及黏合層具備導電性、耐久性、透明度、彈性等各種功能和性質的「功能性黏著劑」。

硬化性方面的功能性黏著劑範例
種類 功能
瞬間硬化黏著劑 高速硬化的黏著劑(5秒以內高速硬化的類型等)
接觸硬化黏著劑 一側塗佈A劑,另一側塗佈B劑,A和B接觸後硬化。不需要2劑混合製程
UV硬化黏著劑 利用透光性材料黏合,照射UV(紫外線)後瞬間硬化
厭氧硬化黏著劑 滲透至螺絲的縫隙等處後,隔離空氣(氧氣)實現硬化
硬化物具備性質和功能的黏著劑的範例
性質 功能
透明性 具備接近於鏡頭玻璃折射率的透明性
導電性 具備吸收電磁波的功能,避免電磁波干擾
耐熱性 能夠承受高溫(氧化鋁、氧化鋯等無機物)
彈性 具備極高的伸展率。用於熱膨脹係數存在差異的不同種材料之間的黏合以及耐久黏合等
剛性 同時運用電阻焊等「點」的焊接以及黏著劑的「面」的黏合,從而提高黏合部的剛性(膠接點焊)

此外還有具備密封性、絕緣性、難燃性、導熱性、發泡性等多種多樣的性質和功能的黏著劑。

不斷拓展的黏著劑用途

與黏著劑、塗佈裝置的多樣化和高功能化一樣,黏合接合的用途也在擴展到各種領域。除了顯示器(LCD、有機EL)和智慧型設備(智慧型手機、平板電腦)等的薄型化帶來的黏著劑極微量塗佈等精密黏合用途之外,汽車和航太領域等以輕量化和高剛性為目的的不同材料之間的強力黏合中,對於「結構用黏著劑」的需求也在不斷高漲。

何謂結構用黏著劑

一般是指專用於追求強度的黏合中的黏著劑。藉由塗佈黏著劑,可以實現「面」的黏合,因此可以獲得輕量而強大的接合效果。另外,透過與點焊、螺栓、鉚釘等「點」的接合組合使用,可以獲得更高剛性的接合。代表性範例有汽車的車體組裝製程中與點焊同時使用的「膠接點焊」等。

結構用黏著劑的用途

在歐美,從半個世紀以前起,就開始飛機和直升機等,同時還廣泛應用於超音速噴氣飛機、阿波羅宇宙飛船、太空梭等航太領域。
現在,為了降低環境負擔和提高生產效率,以汽車車體為代表的複合材料(多元材料)化帶來的不同材料黏合的需求正在不斷高漲。因此,輕量且強度高的「結構用黏著劑」不僅在宇宙開發等高端先進領域,在汽車等量產領域也備受矚目。

結構用黏著劑的不同材料黏合用途範例
汽車相關
條件 以車體輕量和高剛性化為目的的複合材料接合
材料 鋁製底盤 + CFRP製車室
接合方法 聚氨酯類結構用黏著劑 + 少量螺栓
各種馬達的磁鐵固定(FA用伺服馬達等)
條件 耐高熱、高強度的不同材料接合
材料 Nd(釹)磁鐵+疊層鐵芯
接合方法 SGA黏著劑(反應型壓克力系黏著劑)
太陽能面板(人造衛星用)
條件 耐熱循環(-150°C至+200°C)、耐放射性、透明性等
材料 太陽能電池單元 + 蓋板玻璃
接合方法 矽類黏著劑

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