물체를 보호하는 부착성
하늘에서 때아닌 페인트 전쟁이 벌어지고 있다. 싸움의 주인공은 중동의 대표 항공사인 카타르항공과 항공기 제조사인 에어버스로, 지난해 12월 카타르항공이 에어버스를 상대로 소송을 걸었다. 카타르항공은 에어버스가 제작한 A350 항공기 21대가 페인트가 벗겨지는 문제로 운행을 못하게 되면서 발생한 약 7,400억 원의 피해금액을 보상하라고 주장하고 있다. 그러나 에어버스는 “해당 항공기는 표면 열화에도 불구하고 비행을 하는 데는 전혀 문제가 없다”는 입장을 내세우며 첨예하게 대립하는 상황이다.
열화는 열, 빛, 물, 바람, 염분 등 외부자극에 따라 재료의 본래 성질과 기능이 떨어지는 현상을 말한다. 페인트가 벗겨지는 박리 역시 열화 현상 중 하나로, 도료의 부착성이 약해지면서 발생한다. 도장의 목적은 물체를 보호하고 외관을 보기 좋게 하는 것으로, 도료가 물체에 강하게 부착되어 도막을 형성해야 그 목적을 이룰 수 있다.
부착성(附着性, adhesion)은 서로 다른 종류의 물질 간에 들러붙는 성질로, 접착성이라고도 한다. 부착의 원리는 물리적인 부착과 화학적인 부착 크게 두 가지로 나뉜다. 물리적인 부착은 물체 표면의 빈 공간이나 구멍에 다른 물질이 채워 표면끼리 서로 붙잡게 하는 것이다. 화학적인 부착은 두 물체의 접합면에 화학적인 반응을 일으켜 분자 간의 힘을 이용한다. 도료의 경우 부착성을 높이기 위해 연마지를 이용해 물체의 표면을 정리하거나 도료의 기능에 따른 적절한 화학적 결합을 얻을 수 있는 수지와 반응기를 개발한다.
도료나 코팅의 부착성 또는 접착성은 ASTM(American Society of Testing and Materials, 미국 재료 및 테스트협회)나 KS 시험방법에서 정한 크로스 커팅, 돌리 부착시험 방법 등의 테스트 기준이 있다.
도자기에서 비행기까지 붙이는 접착제
접착제는 두 물체의 표면에 부착하여 서로 붙이는 데 쓰는 물질을 일컫는다. 접착제의 역사는 기원전 4천 년 전으로 올라간다. 선사시대 부족의 무덤에서 송진으로 이어 붙인 도자기가 발견되었다. 이집트 투탕카멘 왕의 무덤에서는 동물성 접착제로 결합된 많은 예술품이 가구들이 출토되었다. 고대인들은 나무에서 추출한 끈적끈적한 진액인 ‘수지(resin)’로 도끼날과 자루를 접착하고 뗏목을 만들었다. 이후 더 크고 단단한 물체를 접착하기 위해 생선 껍질과 짐승의 가죽에서 얻은 ‘젤라틴’을 접착제로 사용하기도 했다.
시간이 흘러 현재는 수백 톤에 달하는 비행기의 몸통과 날개를 접착제로 연결하고 있다. ‘에폭시 수지’ 접착제가 개발되며 강철이나 알루미늄보다 10배 더 단단하지만 무게는 훨씬 가벼운 탄소섬유가 비행기의 재료로 사용할 수 있게 된 것이다. 에폭시 수지 접착제는 두 개 이상의 화학물질을 합성하여 만들어진 합성수지에 유연제와 희석액, 용매 등 여러 물질들을 추가하며 높은 강도를 지닌 다양한 물질들의 접착을 가능하게 했고 너트와 볼트, 리벳, 용접, 납땜 등 전통적인 금속 가공을 대체하고 있다. 소재와 공정의 변화를 이끌며 모빌리티를 비롯한 산업 전반의 경량화에 일조하고 있다.
비행기 외에도 자동차, 스마트폰, 건축물, 반도체 등에도 접착제가 쓰인다. 페인트도 결국 색깔 있는 접착제다. 최근에는 인체의 장기를 붙이는데 사용하는 의료용 접착제도 연구 중이라고 하니 접착제로 인해 우리의 삶이 얼마나 더 발전할 지 궁금해진다.
Tip_점착제와 접착제, 어떻게 다른가요?
접착제는 본드, 순간접착제, 풀처럼 액체상태에서 고체상태로 변하며 강력한 접착성을 가지는 것으로 한 번 떼어내면 접착력이 완전히 사라진다. 반면 점착제는 접착제와 달리쉽게 붙였다 뗄 수 있으며 스티커, 포스트잇을 만드는데 쓰인다. 포스트잇이 고무 접착제를 이용해 초강력 접착제를 만들던 중 실수로 발명된 것은 유명한 일화다.
뛰어난 부착성·접착성을 선보이는 KCC의 제품들
DGU
DGU(Direct Glazing Urethane)는 습기경화형 우레탄계 자동차 유리고착용 실란트이다. 일반적으로 차체에 자동차 유리를 부착하기 위해서는 유리와 차체 프레임에 각각 프라이머를 바르고 그 사이에 접착제 역할을 하는 DGU를 도포해 부착한다. 한국 업체 중 유일하게 DGU를 생산하는 KCC는 프라이머 없이 차체(클리어)와 부착이 가능한 DGU, 즉 ‘P2P(Primerless To Paint)’ 기술을 개발했다. 프라이머 도포 과정을 없앰으로써 생산과정에서의 작업환경 개선과 환경설비 투자 비용 및 원가 절감의 효과를 거둘 수 있다.
석고본드
석고본드는 석고보드를 콘크리트벽이나 콘크리트블럭, 시멘트벽돌, 조적벽 등에 직접 부착하기 위해 물에 반죽하여 사용하는 분말형 접착제다. 석고보드를 직접 고정하는 방법으로 평활한 벽면 및 다양한 마감처리를 할 수 있고, 시공성이 우수해 시멘트 몰탈마감을 대체하는 공법에 적용된다. KCC 석고본드는 한국환경산업기술원에서 발급하는 환경표지 인증서를 획득해 친환경성을 인정받았다.
DAP
DAP(Die Attach Paste)는 에폭시 수지 기반의 반도체용 접착제로 반도체의 칩을 기판에 부착해 전기적인 신호가 전달될 수 있도록 한다. DAP는 접착력이 뛰어나고 우수한 내열성과 내수성을 갖추고 있으며 컴퓨터나 모바일 기기 내 반도체 부품인 D-RAM, NAND에 적용된다. KCC의 DAP 제품 HK-ETA-4G와 HK-PCS-2G는 공인성적서 상 유해물질 검사에서 중금속(카드뮴, 납, 수은, 육가크로뮴, 안티모니)과 BPA(비스페놀A) 등 유해물질이 미검출 되어 전자제품을 이용하는 소비자들이 안심하고 사용할 수 있다.
도료
KCC 도료는 건축, 전자 · 가전 · 전기, 자동차, 선박 · 해양플랜트 등 다양한 산업 시장에 적용되고 있으며, 금속, 비철금속, 플라스틱, 목재, 콘크리트, 시멘트 몰탈 등 각각 사용되는 소재에 부합하는 우수한 부착성을 발휘한다. 최근에는 소재와의 부착력을 증진시켜주는 프라이머(Primer)가 없이도 우수한 부착력을 발휘하는 제품들을 출시하고 있으며, 친환경 건축용 도료 숲으로 올인원, 수용성 중도삭제형 자동차 도료 등이 대표적인 예이다.
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