木工用ボンドが乾くと透明になる理由、接着の仕組みは?

木工用ボンドが乾くと透明になる理由、接着の仕組みは?

回答:

水に混合した熱可塑性樹脂同士が、乾燥後に近づき分子間引力を発揮する。ただしこれ以外にもボンドが木の空孔に入り込み引きはがしに抵抗力を示す、物理的な接着効果もある。

解説

木工ボンドの概要

木工の作業で、木材同士を接着する場面では木工用ボンドにお世話になります。学校の工作の授業を皮切りに、ちょっとした小物の製作、木工製品の剥がれの補修などに活躍します。

木工ボンドは100均でも手に入るほどおなじみです。ですがその中身についてはよく知りません。

どのような原理なのでしょうか。

木工用ボンドの仕組み

基本的な木工用ボンドの成分は、木工用接着剤の代名詞となった木工用ボンドをはじめ、一般的には酢酸ビニル系の樹脂が主成分です。この樹脂は、加熱すると柔らかくなります。

樹脂を水に溶けるように処理して、液体状にしています。専門用語では「乳化」と呼びます。樹脂は石油から合成しますが、基本的には油性のため水には溶けません。そこで、樹脂の表面全体を水に溶けることができる物質(乳化剤)を結合させます。

樹脂や乳化剤などは、肉眼で見えるほどの大きい単位ではなく、非常に小さい単位で結合します。樹脂を水に溶かすと、乳化剤のおかげで水中で安定に存在することができ、容器の底に沈む、あるいは水の表面に浮くことはなくなります。

水の中で安定に粒子状に存在するとき、外からの光を様々な方向に反射しやすくなるので、水のように透明ではなくボンドは白く見えます。

木工用ボンドが固まるということ

接着成分を溶かした水が大気中に蒸発したり、接着する基材に吸収されたりして、ボンドの液体の中から水分が飛ぶと固まります。長期間使わなかった木工用ボンドが、詰まったり、粘度が上がったりして使えないのは、水分が飛んだせいです。

固まる時に樹脂成分同士が接触すると、外からの光を反射しにくくなる(界面が消える)のが、主な透明になる理由です。

接着し、乾燥する過程で、樹脂同士が近づいたり絡まったりして接着力を示すようになります。一旦固まっても、乳化剤は残っていますので、接着部を水に触れさせると水が浸入します。

とはいえ、一度密集した樹脂の隙間に水が浸入するのは今度は容易ではなく、すぐに水で緩くなってしまうことはありません。しかし、長期的には水の影響で樹脂同士の距離が離れ、接着力が低下します。

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