접착제 산업의 다양한 응용 분야와 그 방법을 알아보세요. Rheonics v점도 및 밀도 센서는 인라인 유체 모니터링에 사용되고 설치됩니다.
내용의 표
- 접착제와 실란트란 무엇인가?
- 접착제 시장
- 접착제의 종류 – 생산 및 응용 분야
- 접착제 및 실란트의 점도
- 접착제 및 실란트의 밀도
- 접착제 생산 공정에서의 점도 및 밀도 모니터링 및 제어
- 접착 공정에 SRV 및 SRD 설치
접착제와 실란트란 무엇인가?
접착제와 실란트는 두 개 이상의 부품을 접착하고 결합하는 데 있어 서로 연관된 용어입니다. 이러한 접합에는 일반적으로 표면에 강한 접착력을 형성하기 위해 화학적으로 처리된 페이스트나 액체가 사용됩니다.
접착제와 실란트의 실제 기원은 자연 그 자체에서 비롯되었으며, 태초부터 우리 주변에 존재해 왔습니다. 오늘날 접착제와 실란트는 가정 작업실부터 첨단 기술 제품에 이르기까지 우리가 사용하고 보는 모든 것에 필수적입니다. 포장, 제지, 항공기 제조, 항공우주, 건설, 신발, 자동차, 전자 기기, 의료 등 다양한 산업 분야에서 접착제와 실란트가 사용됩니다.
이 응용 노트에서는 점도와 밀도가 접착제 생산 및 적용에 어떻게 관련되는지, 그리고 Rheonics SRV 및 SRD 인라인 점도 및 밀도 센서를 사용하여 이러한 변수를 모니터링할 수 있습니다.
접착제 시장
접착제 및 실란트 시장은 76.1년 기준 전 세계 시장 규모가 2024억 달러로 추산되며, 90년에는 약 2029억 달러에 이를 것으로 전망됩니다. [2] 20세기를 약 10억 달러 규모로 마감한 것을 고려하면, 이러한 시장 성장은 쉽게 이해할 수 있습니다. [3]
접착제 및 실란트 산업의 주요 국가는 중국, 일본, 미국, 영국, 독일입니다. 수십억 달러 규모의 이 산업은 약 750개 기업으로 구성되어 있으며, 아래 나열된 대형 기업들은 전 세계 접착제 및 실란트 시장의 거의 50%를 점유하고 있습니다.
- 헨켈
- Sika의
- 3M
- HB 풀러
- 수렵가
- ITW 퍼포먼스 폴리머
- RPM인터내셔널
- 에이버리 데니슨
- DOW
접착제 및 실란트 산업의 현재 성장은 주로 건축 및 건설 분야와 의료 분야의 수요 증가에 기인합니다. 이 산업은 환경 기준을 충족하기 위해 엄격한 규제를 받고 있으며, 이는 생산자들이 자원을 효율적으로 사용하고 폐기물을 줄일 수 있는 새로운 기술을 개발하도록 장려합니다.
접착제의 종류 - 생산 및 응용 분야
접착제는 일반적으로 원산지, 적용 유형(경화 방법), 화학 구조에 따라 분류할 수 있습니다.
접착제는 천연자원(동물, 식물, 광물)이나 합성재료(엘라스토머, 열가소성 플라스틱, 열경화성 플라스틱)에서 유래할 수 있습니다.
표 1: 원산지별 접착제 종류 [1]
| 주요 원산지 | 접착제 종류 | 예 |
|---|---|---|
| 자연의 | 동물 | 알부민, 동물성 접착제, 카제인, 셸락, 밀랍 |
| 야채 | 천연 수지, 오일 및 왁스, 전분 및 덱스트린 - 탄수화물, 단백질 | |
| 광물 | 아스팔트, 비투멘, 규산염, 미네랄 왁스, 미네랄 수지 | |
| 인조 | 엘라스토머 | 실리콘, 고무, 폴리우레탄, 폴리설파이드, 부틸 |
| 열가소성 물질 | 비닐 폴리머, 포화 폴리에스터, 폴리비닐 | |
| 열경화성 | 에폭시, 불포화 폴리에스터, 아미노 플라스틱 |
천연 접착제
천연 접착제는 단백질, 전분, 셀룰로스 같은 천연 물질을 사용하여 접착하는 유기물에서 얻습니다. 천연 접착제의 장점은 다른 접착제에 비해 친환경적이라는 것입니다. 다음과 같은 일부 천연 접착제는 젤라틴 접착제, 가공 후에도 100% 생분해되고 재활용이 가능합니다.
가장 흔한 천연 접착제는 다음과 같습니다. 전분 접착제 및 덱스트린 접착제 주로 제지 및 포장 산업에서 사용됩니다. 생산이 비교적 용이하여 시중에서 저렴한 가격으로 쉽게 구할 수 있습니다.
접착제는 젤라틴, 전분, 셀룰로오스와 같은 단백질을 포함한 많은 천연 물질로 형성된 일종의 접착제입니다[4].
전분 접착제 전분은 식물에서 흔히 발견되는 천연 탄수화물 또는 중합체입니다. 가장 흔한 공급원은 옥수수, 밀, 감자, 완두콩입니다.
전분 접착제는 화학적 공정을 통해 접착력과 내구성을 향상시킬 수 있기 때문에 업계에서 빠르게 성장해 왔습니다. 예를 들어, 붕사 (사붕산나트륨 10수화물) 및 메타붕산나트륨 (붕사 및 수산화나트륨)을 첨가하면 점도, 접착력, 응집력 등 전분 접착제 특성을 변경할 수 있습니다[3].
합성 접착제
합성 접착제는 다음을 기반으로 합니다. 프리폴리머 or 중합체사용되는 폴리머는 열가소성 수지와 열경화성 수지라고 분류할 수 있습니다.
플라스틱 산업의 발전으로 이러한 유형의 접착제는 각 용도에 맞게 특성을 변형하여 대량 생산될 수 있게 되었습니다. 합성 접착제는 가구부터 항공기까지 다양한 제품의 제작에 사용됩니다.
합성 접착제의 주요 예는 다음과 같습니다. 에폭시, 우레탄 및 시아노아크릴레이트. 이들 접착제 중 일부는 2부 접착제즉, 두 가지 이상의 구성 요소로 적용되어 혼합되면 화학적으로 반응하여 가교 결합을 형성한다는 의미입니다.
합성 접착제는 전 세계에서 가장 널리 사용되는 접착제입니다. 그러나 석유 매장량과 같은 원자재의 부족, 그리고 합성 화합물이 인체 건강과 환경에 미치는 부정적인 영향으로 인해 많은 어려움에 직면해 있습니다.
다음 표는 접착제 유형 목록을 보여주며, 생산 방식(어떻게 만들어지는가), 적용 분야(어떻게 또는 어디에서 사용되는가) 및 사용 사례를 간략하게 명시하고 있습니다.
표 2: 접착제 종류, 생산 및 적용
| 접착제의 종류 | 생산 | 어플리케이션 | 사용 사례 |
|---|---|---|---|
| 전분 접착제 덱스트린 식물성 접착제 수성 덱스트린 기반 접착제 | 전분으로 제조하여 약 90°C(200°F)의 물에 넣어 증점합니다. 이후 용액의 점착성 및 기타 특성을 개질합니다. 색상은 밝은 밀짚색에서 호박색 또는 갈색입니다. | 압력에 민감한 유체 기판에 간단히 도포하면 접착성 표면과 가벼운 압력 적용으로 인해 접착제가 굳어집니다. | 종이 및 판지 종이 접합 포장 레이블링 제약 음식 및 음료 |
| 동물/단백질 접착제 따뜻한 접착제 젤리 글루 | 단백질을 함유한 동물의 뼈와 결합 조직을 끓는 물에 넣어 제조 탈지유에서 추출한 접착제를 카제인 접착제라고 합니다. 콜라겐이 풍부한 생선 껍질에서 추출한 접착제를 생선 접착제라고 합니다. 일반적으로 호박색에서 갈색까지 색상이 다양합니다. | 대부분은 약 60°C(140°F)에서 도포합니다. 물에 미리 녹여 사용할 수도 있습니다. 접착제는 도포 시 매우 높은 점착성 또는 점도를 갖지만 점착성이 없는 필름으로 건조됩니다. 고온 또는 고습에는 사용하지 마십시오. 카제인 접착제는 다음과 같이 적용됩니다. 실온에서도 높은 내습성을 갖는 결합을 형성함 | 제본 박스 목조 부분 양조장 병 |
| 폴리비닐아세테이트(PVA) 접착제 합성 접착제 레진 시멘트 | 비닐 아세테이트 단량체에서 유래 수성, 흰색 때로는 덱스트린 접착제와 혼합하여 하이브리드 접착제를 만듭니다. | 물에 녹일 수 있다 실온에서의 적용 경화가 빠릅니다 좋은 내 습성 접합은 기판의 미학에 미치는 영향을 최소화하면서 어느 정도 유연하고 투명합니다. | 목공 공예 포장 인쇄(제본) 종이 및 판지 건설 |
| 핫멜트 접착제 즉, 에틸렌 비닐 아세테이트 EVA 접착제 | 다양한 핫멜트 접착제가 있으며 대부분은 EVA 공중합체를 혼합하여 사용합니다. 다른 폴리머, 왁스, 오일, 고무 및 수지를 추가할 수 있습니다. 낮은 수준의 휘발성 유기 화합물(VOC) | 열가소성 플라스틱, 주변 온도보다 특정 온도에서 적용 경화 시간은 다양합니다. 어떤 핫멜트 접착제는 도포 즉시 경화되는 반면, 어떤 접착제는 "지연" 접착을 위해 더 오랜 시간 동안 점착력을 유지합니다. 예를 들어, 실리콘 코팅된 이형지는 나중에 떼어내어 기판에 부착할 수 있습니다. | 신발, 가죽 위생, 가구 및 포장 의료 전자 자동차 |
| 에폭시 | 두 개의 별도 접착제로 구성되며, 하나는 일반적으로 점도가 높은 기본 수지라고 하고 다른 하나는 경화제 또는 촉매라고 하며 일반적으로 점도가 낮습니다. | 두 접착제의 혼합이 필요합니다. 대부분의 유형은 실내 온도로 설정되지만 일부 유형은 가교 반응에 도달하거나, 개선하거나, 가속화하기 위해 가열이 필요합니다. 일반적으로 약 24시간의 경화 시간이 필요합니다. | 유약 목재 접착제 의료 개인 관리 루핑 및 바닥재 자동차 Aerospace |
| 실리콘 | 실리콘은 모래, 토양, 화강암, 암석 등에 흔히 존재하는 광물인 실리카(이산화규소 - SiO2)를 기반으로 합니다. 추출된 모래는 정제, 가열, 냉각 과정을 거쳐 실리콘 분말이 됩니다. 이 공정은 염화메틸, 중합 실리콘 등을 첨가하여 진행됩니다. | 1부(RTV - 실온 가황 실리콘) 및 2부 접착제로 제공됩니다. RTV 실리콘은 주변 습기와의 반응으로 적용 시 경화됩니다. 2부형 실리콘은 금속, 유리, 세라믹 등에 사용 가능합니다. 실리콘 접착제 및 실란트는 최대 260°C(500°F)의 고온 적용에 적합합니다. | 실란트 유약 목재 접착제 개스킷 재료 전자 |
| 폴리 우레탄 | 용매 등의 운반체와 혼합 다양한 점도 범위와 혼합 비율로 생산됨 좋은 품질을 얻으려면 좋은 혼합이 필요합니다. 일부 제품에는 건강 위험을 피하기 위해 특별한 예방 조치가 필요한 이소시아네이트나 중금속 촉매가 포함되어 있습니다. | 1부형 및 2부형 접착제로 출시됩니다. 유연하지만 강력한 유대감 고무, 플라스틱, 금속, 양모, 종이, 세라믹, 직물 등에 사용 가능 대부분 120°C(250°F) 이하의 응용 분야에 제한됨 | 실란트 골판지 상자 다중 적층 |
접착제 및 실란트의 점도
간단히 말해서, 점도는 유체의 흐름에 대한 저항성으로 정의할 수 있습니다. 접착제와 실란트는 유체 상태에서는 비뉴턴 유체로 분류됩니다. 즉, 점도 측정값은 측정되는 전단 속도에 따라 달라집니다.
점도는 접착제 생산 및 적용 시 매우 중요한 요소이며, 밀도, 안정성, 용매 함량, 혼합 속도, 분자량 등의 변화에 대한 통찰력을 제공할 수도 있습니다. 점도는 접착제의 일관성이나 입자 크기 분포를 나타내는 효과적인 지표입니다.
접착제의 점도는 최종 사용 사례(예: 밀봉, 접합 등)에 따라 크게 달라질 수 있습니다. 저점도, 중점도, 고점도 접착제가 있습니다.
- 저점도 접착제: 캡슐화, 포팅, 함침에 사용됩니다.
- 중간 점도 접착제: 주로 접합 및 밀봉 용도로 사용됩니다.
- 고점도 접착제: 흘러내림이나 늘어짐 현상이 없는 경우에 사용. 일부 에폭시에 흔히 사용됨.
전통적으로 점도 측정 기술은 수동 샘플링과 실험실 측정을 필요로 했습니다. 이러한 과정은 시간과 인력을 모두 필요로 하며, 공정의 실시간 제어에 적합하지 않습니다. 실험실에서 측정된 물성은 유체의 경과 시간, 침전 또는 노화로 인해 배관 내 유체의 특성을 제대로 반영하지 못합니다.
The Rheonics SRV는 점도와 온도를 인라인으로 측정하는 데 적합한 인라인 공정 점도계입니다. SRV는 유체의 점도와 밀도의 곱을 측정하여 그 결과를 동점도로 출력합니다.
SRV는 다양한 크기의 파이프라인, 반응기, 혼합 및 저장 탱크에 설치하기에 적합하며, 접착제 공정의 완벽한 추적성을 제공합니다. SRV 센서는 점도 측정값을 컨트롤러로 전송하여 원하는 결과를 얻기 위한 용매 또는 희석제 추가를 처리함으로써 접착제의 완전 자동화된 제어 프로세스를 구현합니다. SRV 측정값은 반응기 내 접착제의 혼합 비율 또는 점도를 실시간으로 모니터링하여 혼합 비율에 도달했을 때 필요한 조치를 취하는 데에도 사용됩니다.
접착제 및 실란트의 밀도
유체의 밀도는 부피당 질량의 비율입니다. 접착제의 밀도는 생산 과정에서 첨가되는 화합물의 함량이나 혼합 전후의 유체 내 고형분 함량 및 입자 크기를 모니터링하는 데 사용됩니다. 따라서 혼합 과정에서 접착제의 밀도는 최종 조성의 정확성을 나타내는 지표로 사용될 수 있습니다.
The Rheonics SRD는 밀도, 점도, 온도의 인라인 측정에 적합한 인라인 공정 밀도 및 점도 측정기입니다. SRD는 동점도, 농도 백분율 등도 출력할 수 있습니다. Rheonics 설치 요구 사항에 맞게 다양한 종류와 크기의 SRD를 제공합니다.
접착제 생산 공정에서의 점도 및 밀도 모니터링 및 제어
접착제 생산은 일반적으로 원하는 내화학성, 열적 특성, 내충격성, 수축성, 유연성, 사용성 및 최종 제품의 강도를 얻기 위해 다양한 재료를 혼합하거나 분산하는 것을 기반으로 합니다.
The Rheonics 인라인 점도계 SRV와 인라인 밀도 및 점도계 SRD는 접착제, 접착제 또는 전분 생산 공정의 다양한 지점에 설치하기에 적합합니다. Type-SR 센서는 점도, 밀도, 온도뿐만 아니라 농도 및 혼합비와 같은 파생 매개변수를 인라인으로 모니터링할 수 있습니다. 점도 변화를 파악하고 필요한 혼합 수준에 도달했는지 확인하기 위해 혼합 탱크에 직접 설치할 수도 있고, 유체 특성이 유지되는지 확인하기 위해 저장 탱크에 설치할 수도 있으며, 유체가 장치 간을 흐르는 파이프라인에 설치할 수도 있습니다.
접착 공정에 SRV 및 SRD 설치
탱크에서
접착제 용액 혼합 탱크 내부의 점도를 측정하면 용액의 점도를 신속하게 제어할 수 있습니다. 이를 통해 생산량을 늘리고 자원 낭비를 줄일 수 있습니다.
SRV 점도계는 혼합 탱크의 상단 뚜껑, 벽 또는 하단에서 설치할 수 있습니다. 상단에서 설치하는 경우, -X5 길이의 긴 삽입 프로브를 사용하는 것이 좋습니다. 자세한 내용은 SRV-X5 및 SRD-X5삽입 길이(A)는 감지 소자가 유체와 접촉할 수 있을 만큼 충분히 길어야 합니다. 탱크 벽과 바닥에 설치하는 경우 다음과 같은 짧은 프로브를 사용할 수 있습니다. SRV-X1 or SRV-X3탱크에 기존 포트가 있는 경우, 클라이언트는 SRV 설치에 해당 포트를 재사용하는 것을 고려할 수 있습니다.
SRD 밀도 및 점도계는 혼합 공정에는 권장되지 않습니다. 혼합 과정에서 측정값에 과도한 노이즈가 발생할 수 있기 때문입니다. 혼합 탱크에 재순환 펌프 라인이 있는 경우, 다음 섹션에서 설명하는 대로 SRD를 쉽게 설치할 수 있습니다.
문의 Rheonics 지원 팀 설치에 대한 권장 사항을 제공합니다. 고객은 탱크의 도면이나 사진을 공유해야 하며, 기존에 사용 가능한 포트와 작동 조건(온도, 압력, 예상 점도 등)을 명시해야 합니다.
파이프라인에서
접착제 유체 파이프라인에서 SRV와 SRD를 설치할 수 있는 최적의 위치는 엘보 설치입니다. 이는 프로브의 감지 요소가 유체 흐름을 향하도록 축 방향으로 설치하는 방식입니다. 이 솔루션에는 일반적으로 긴 삽입형 -X5 센서가 필요합니다. 자세한 내용은 SRV-X5 및 SRD-X5.
긴 삽입형 -X5 프로브를 사용하면 설치 요구 사항(예: 배관 크기)에 따라 고객이 원하는 삽입 길이(A)와 공정 연결을 설정할 수 있습니다. 삽입 길이 A는 프로브의 감지 요소(다음 그림의 파란색 영역)가 흐르는 유체와 접촉하기에 충분해야 하며, 설치 포트 근처에 정체 영역이나 막힘 현상이 발생하지 않도록 해야 합니다. 감지 요소를 배관의 직선 구간에 배치하면 유체가 유선형 프로브를 따라 흐를 때 감지 요소를 깨끗하게 유지할 수 있다는 추가적인 이점이 있습니다.
라인이 작은 경우(1.5인치 미만) 클라이언트는 다음을 사용할 수 있습니다. Rheonics 플로우 셀 또는 더 작은 직경의 Slimline -X6 프로브 변형. 자세히 알아보기:
고점도 접착제는 프로브와 파이프 표면에 쉽게 침전물을 형성할 수 있습니다. 따라서 감지 소자 주변의 사각지대를 방지하는 것이 신뢰할 수 있는 측정값의 핵심입니다. 프로브를 수동으로 청소해야 하는 경우 다음 문서를 참조하십시오. Type-SR 프로브를 청소하는 방법은 무엇입니까?
참고자료
[1] : 접착제 및 실란트 핸드북
[2] : 접착제 및 실란트 시장 규모, 업계 점유율 성장 예측, 글로벌 동향 보고서(최신) (marketsandmarkets.com)
[3] : "지루한" 붕소와 접착제 | 2014-09-02 | 접착제 및 실란트 산업(adhesivesmag.com)
[4] : 산업용 천연 접착제(lddavis.com)
[5] : 접착제 및 실런트의 제형, 테스트 및 적용 시 점도 모니터링 및 제어
