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物理・化学の質問です。木工用ボンド(EVA)で割り箸が同士が接着する、という場合に分子間で働いている力の分類は大方ファンデルワールス力のみ、ということですか?

●質問者: minminjp2001
●カテゴリ:学習・教育 科学・統計資料
✍キーワード:EVA ファンデルワールス 分子 化学 木工用ボンド
○ 状態 :終了
└ 回答数 : 2/2件

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1 ● U-tan
●50ポイント ベストアンサー

木工用ボンドが接着することを二つに分けて考えます.ひとつは木工用ボンドから水が空気中に蒸発して,硬化することです.もうひとつは,割り箸の表面とボンドとの間に比較的つよい力(熱力学的に,ボンドが接着した状態は自由エネルギーが他の状況に比べては小さいため)が生じることです.



前者の硬化は木工用ボンドを使ったことがあればご存知でしょう. wikipedia 「接着剤」項,「溶液系」・「水分散系」節,などにもかんたんな記述があります.


さて割り箸の表面とEVA系の接着剤との「界面」では,何がおこっているのでしょう.

http://www.chem-station.com/yukitopics/settsutyaku.htm

http://www.maruya-t.co.jp/topics/secchakuzai-1.htm

1)割り箸のマクロな(水分子10^15個くらいが入る大きさ)の空隙に接着剤が侵入し硬化することによって生じる力(木に打ちつけた釘と同じ)

2)界面では水素結合とファンデルワールス力を含む分子間力が働いています.成分にもよりますが,共有結合もあるかもしれません.分子間の力について単純なモデルを考えると,水分子10^5個ぐらいの大きさの凹凸のある割り箸に接着剤がくまなく入り込み界面の面積が大きいほうが接着力は強いです.

どちらがどれだけの大きさなのかはしりません.参考になれば幸いです.

◎質問者からの返答

ありがとうございます。参照を読んでみると水素結合メインのようですね。ちなみにEVAのEは余計でした。木工用ボンドにエチレンは入っていないです。単なる酢酸ビニールでした。


2 ● rsc
●35ポイント

もちろんファンデルワールス力も働いているとは思いますが、ファンデルワールス力のみというのは、言い過ぎかも。

アンカー効果の方が大きいような気がしますがどうでしょうか。こちらは参考になるでしょうか。

●接着のメカニズム|接着基礎知識|セメダイン

機械的結合とはアンカー効果とか投錨効果とも言われ、材料表面の孔や谷間に液状接着剤が入り込んで、そこで固まることによって接着が成り立つという考え方です。木材や繊維、皮等の吸い込みのある材料の接着を説明するのに有効です。

即ち「接着」とは、機械的な引っ掛かりや分子間力、原子間力によって成り立っており、そのどれかに原因を絞り込むことができない複雑さをもっています。

http://www.cemedine.co.jp/basic/mechanism.html

○投錨効果(アンカー効果)

接着剤が被着材の表面にある空隙に浸入硬化し、釘又はくさびのような働きをすることをいう。 ファスナー効果ともいう。

http://www.cemedine.co.jp/basic/dictionary/001.html

○エマルジョン接着剤

エマルジョン接着剤は、酢酸ビニル、EVA、アクリル等の合成樹脂ポリマーを水中に均一に分散させた水性接着剤で、引火の危険性がなく環境にやさしい比較的安全性の高い接着剤です。

圧締

エマルジョン接着剤は被着材のすき間に浸透してくさびのように硬化する投錨効果に期待する接着剤です。

したがって圧締圧が不足すると接着面に欠孔部を生じたり、浸透が充分でなくなるため接着力が大幅に低下します。

塗布量、圧締圧、圧締時間に充分な配慮が必要です。

http://www.cemedine.co.jp/product/industry/emulsion.html

●EVA樹脂系接着剤 | タイルメント

http://www.tilement.co.jp/trivia/18.html

◎質問者からの返答

ありがとうございます。機械的結合とか投錨効果とかの話はわかるんですよ。「現代の驚異」シリーズではマジックテープ効果という言葉を使っていました。ただその場合でも分子間力の分類として何が主で何が従なのかを知りたいのです。

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