チコちゃんの「接着剤はなんでくっつくの?」の答えは濡れて、電気が引き合うのでくっつく。そして固まってキープ。

Principle of adhesive sticking

2019年9月13日(金)NHK「チコちゃんに叱られる!」で“接着剤はなぜくっつくの?”という疑問に

チコちゃんの質問

出典:NHK

同じ年の岡村さんも答えきれず「・・・そうですね」「くっつくように作ったからね」「それ(接着剤)を作ったんだもん!」と。

確かに「当たり前のことだから今まで考えたことがなかった」ということで、初めて知りました。勉強になりましたので紹介します。

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接着剤は濡れるからくっつく

接着剤がくっつくメカニズム

モノとモノの間を液体で濡らして初めて接着するのです。ですから、接着剤は全て液体なのです。

ガラスを2枚用意し、その2枚を乾いた状態で重ねてもくっつきませんが、ガラスに水を一滴垂らし、重ね片方のガラスを上に持ち上げると、下のガラスがくっついて一緒に持ち上がります。

モノがくっつくのと同じ原理で接着剤はくっつく

出典:NHK

ガラスの表面は一見ツルツルに見えますが、顕微鏡で表面を見てみるとたくさんの凹凸があります。

乾いた状態のガラス同士

出典:NHK

この状態のままガラスを合わせると、2枚のガラスの間は隙間だらけなのです。

ガラスを濡らすして2枚合わせると

出典:NHK

ガラスを水で濡らすと、表面の凹凸に水が入り込み隙間が埋まりました。

この時、水とガラスの隙間が埋まった瞬間に電気の力が働いてくっつくという驚きの現象が起こるのです。

ファンデルワールス力

出典:NHK

物は全て分子でできていますが、分子は電荷、ごくわずかな電気を持っています。分子同士が近づくと、プラスとマイナスの電荷が引き合ってモノとモノの間に引っ張り合う力が生まれるのです。(ファンデルワールス力)

ファンデルワールス力を発生させるにはある条件を満たさないといけないのです。

その条件とは、分子と分子が髪の毛の10万分の1というくらいのすごい近いとこまで近づくことが条件なのです。

接着剤のメカニズム

出典:NHK

しかし、水だけだと、滑らせると外れてしまうので、くっつけた後に固まるようにしているのが接着剤なのです。

固まることで、分子同士が近い状態がキープされるので、モノをくっつけ続けることが出来るのです。
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最強の接着剤SGAはどのくらいの接着力なの?

現在最強の接着剤は、金属の接着が得意な工業用接着剤でSGA(セカンドジェネレーションアクリリック)が言われています。

最強の接着剤

出典:NHK

固く固まる樹脂とゴムの成分の両方を含んでいるため、固まった後に様々な方向からの力に耐えることができると言います。

では、最強の接着の強さがどれくらいかを実験。

接着剤2gだけで片方くっついた鉄棒に92Kgがぶら下がることができた

出典:NHK

たった2gで片方だけくっついた鉄棒に92Kgのディレクターがぶら下がっても全然びくともしません。

プレート同士をくっつけて吊るしたブランコに2人で200Kgが10分ぶら下がってもびくともしない

出典:NHK

今度は0.5gのSGAでくっつけたプレートにブランコを吊るして、大人2人(約200Kg)がそのブランコに10分間座ってても全く外れる感じはありませんでした。

理論上、推定10t以上持ち上げ可能ですから、当然のことだったんですね。
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最後に

そう言えば、以前「あさイチ」であったのですが、瞬間接着剤は布、裏革につくと発熱し、やけどのおそれがあるので注意しなくてはいけないことを思い出しました。

番組の実験で、軍手に瞬間接着剤を付けて30秒ほどすると、瞬間接着剤の水分が煙として出て発熱していき、最終的には158℃まで温度があがりました。

気化熱らしいです。瞬間(接着剤)だから特にはやく蒸発し、はやく固体になり、くっつくのでしょうね。

これも接着剤が元々液体だからですね。

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CY

1970年長崎県五島生まれ 現在、家族は妻、息子の2人 品川区在住、品川区勤務 好きな作家:池井戸潤、伊坂幸太郎、真山仁 好きなドラマ:救命病棟24時、医龍 好きな映画:グローリー 好きな女優:石田ゆり子、イングリッド・バーグマン 好きなスニーカーメーカー:PATRICK