접착제 점도와 틱소트로피
접착제 점도와 틱소트로피
접착제 점도가 높다고 해서 수직면에서 반드시 흘러내리지 않는 것은 아닙니다. 도포할 때는 잘 흐르지만 도포 후 빠르게 구조를 회복해 제자리에 머무는 틱소트로피가 비드 형상을 좌우하기 때문입니다. 반대로 점도가 낮은 접착제는 미세간극 침투와 젖음에는 유리하지만 조인트 밖으로 흘러나오거나 접착층 두께가 부족해질 수 있습니다.
데이터시트의 mPa·s 또는 cP 숫자를 비교할 때는 측정온도, 회전속도·전단률, 스핀들과 측정시간이 같아야 합니다. 비뉴턴성 접착제는 시험조건이 달라지면 표시점도가 크게 달라질 수 있습니다.
1. 접착제 점도란 무엇인가?
점도는 유체가 흐름에 저항하는 정도입니다. 물처럼 쉽게 흐르는 재료는 점도가 낮고, 꿀이나 페이스트처럼 천천히 흐르는 재료는 점도가 높습니다. 산업용 접착제는 피착재 젖음, 간극 충전, 펌핑압력과 비드 유지라는 서로 다른 요구를 동시에 만족해야 합니다.
뉴턴유체는 전단률이 변해도 점도가 일정하지만 많은 접착제·실란트는 전단을 받을수록 겉보기 점도가 낮아지는 전단박화 거동을 보입니다. 따라서 저장통에서는 잘 움직이지 않던 접착제가 펌프·호스·노즐을 통과할 때 쉽게 흐를 수 있습니다.
2. 틱소트로피와 단순 고점도의 차이
틱소트로피는 전단을 가하는 시간 동안 점도가 낮아지고, 전단을 제거하면 일정 시간에 걸쳐 구조와 점도를 회복하는 시간의존적 성질입니다. 치약이 튜브를 누를 때 흐르고 칫솔 위에서는 형태를 유지하는 현상과 비슷합니다.
틱소트로피가 큰 접착제는 카트리지에서 토출되기 쉬우면서 수직면·천장면에서 처짐을 줄이고 갭을 유지할 수 있습니다. 하지만 회복이 너무 빠르면 피착재를 충분히 적시기 전에 유동성이 줄고, 너무 느리면 비드가 퍼지거나 모서리에서 흘러내릴 수 있습니다.
TA Instruments 틱소트로피 분석자료는 틱소트로피가 시간의존적 전단박화 특성이며 동일한 시험방법과 조건으로 비교해야 한다고 설명합니다.
3. 젖음·처짐·접착층 두께의 균형
| 요구성능 | 유리한 유동특성 | 과도할 때의 문제 |
|---|---|---|
| 미세간극 침투 | 낮은 점도와 느린 구조회복 | 누출·접착제 부족·오염 |
| 수직면 비드 | 전단박화와 빠른 틱소트로피 회복 | 젖음 부족·공기포획 |
| 큰 갭 충전 | 고점도·논새그·스페이서 조합 | 펌핑압력 증가·혼합불량 |
| 넓은 면 도포 | 스퀴지·롤러 전단에서 균일한 흐름 | 가장자리 스퀴즈아웃·두께편차 |
| 모세관 침투 | 저점도·낮은 표면장력 | 원치 않는 부위로 이동 |
점도만 낮춰도 표면에너지가 맞지 않으면 젖음이 충분하지 않을 수 있습니다. 접착제 표면에너지와 젖음성을 함께 검토합니다.
4. 펌프·호스·노즐을 선정하는 기준
- 재료 점도와 전단민감성: 공급압력과 유량변화를 결정합니다.
- 충전재·마모성: 열전도성 필러 등은 펌프와 밸브를 마모시킬 수 있습니다.
- 혼합비: 2액형은 A·B 점도차가 크면 토출비와 정적믹서 혼합상태가 흔들릴 수 있습니다.
- 노즐 직경·길이: 작고 길수록 압력손실과 전단이 증가합니다.
- 온도: 재료·호스 온도 변화가 점도와 토출량을 바꿉니다.
- 정지시간: 노즐 내부 경화와 드룰링·실끊김을 관리합니다.
Graco의 고충전 열전도성 우레탄 사례도 점도·틱소트로피뿐 아니라 마모성 재료를 견디는 펌프, 정량혼합과 디스펜싱 시스템을 함께 고려합니다. 카탈로그 유량은 실제 호스길이·온도·노즐로 다시 검증해야 합니다.
5. 점도 데이터를 비교할 때 확인할 항목
- 측정온도와 재료의 온도평형 시간
- 회전점도계·레오미터 등 장비와 스핀들·지오메트리
- 회전속도 또는 전단률과 측정시간
- 혼합 직후부터 경과시간과 가사시간
- A·B 개별 점도인지 혼합점도인지
- 틱소트로피 지수의 정의와 저·고전단 조건
- 상승·하강 전단곡선과 구조회복 시험 여부
단일 점도 숫자보다 전단률에 따른 유동곡선과 전단 후 회복시간이 실제 펌핑·도포·비드 유지에 더 직접적인 정보를 줄 수 있습니다.
6. 도포불량 증상별 진단
| 증상 | 가능 원인 | 대책 |
|---|---|---|
| 수직 비드 처짐 | 저점도, 틱소트로피 회복 부족, 고온 | 재료등급·온도·비드량 검토 |
| 토출량 불안정 | 온도변화, 펌프 캐비테이션, 공기혼입 | 공급압·탈포·온도 안정화 |
| 노즐 뒤 드룰링 | 잔압, 밸브응답, 낮은 구조회복 | 석백·차단밸브와 토출프로파일 조정 |
| 기포·줄무늬 | A·B 점도차, 정적믹서 부족, 공기포획 | 믹서 엘리먼트·유량·퍼지 검증 |
| 젖음 부족 | 고점도·빠른 회복, 저온, 표면에너지 | 온도·압착·표면처리와 제품 변경 검토 |
접착제 점도는 도포 전 한 번 측정하는 품질값이 아니라 펌프 안의 고전단, 노즐 출구와 도포 후 정지상태에서 달라지는 공정특성입니다. 틱소트로피와 구조회복을 함께 관리해야 비드와 접착층이 안정됩니다.
7. 자주 묻는 질문
Q1. 점도가 높으면 접착력도 높은가요?
점도는 유동성이고 접착강도와 직접 비례하지 않습니다. 젖음·경화·계면접착을 별도로 평가해야 합니다.
Q2. 틱소트로피와 전단박화는 같은가요?
틱소트로피는 시간에 따른 구조붕괴와 회복을 포함한다는 점에서 단순 전단박화와 구별됩니다.
Q3. 접착제를 데우면 도포가 쉬워지나요?
점도는 낮아질 수 있지만 가사시간 단축·기포·열화가 생길 수 있어 허용온도를 확인합니다.
Q4. cP와 mPa·s는 같은 단위인가요?
수치상 1cP는 1mPa·s와 같지만 반드시 같은 측정조건끼리 비교해야 합니다.
Q5. 노즐을 작게 하면 비드가 정밀해지나요?
압력과 전단이 증가해 유량불안정·발열·혼합비 변화가 생길 수 있습니다.
참고자료
- TA Instruments, Introduction to Thixotropy Analysis
- Graco, High-Viscosity Material Dispensing Example
- Henkel, Thixotropic Epoxy Product Example
측정값은 시험조건에 따라 달라집니다. 실제 설비·온도·유량으로 도포성과 접착성능을 검증하세요.
