接着剤の歴史は意外と古く、最初の接着剤はアスファルトとされています。
なんだか意外ですが、もちろん天然素材としてのアスファルトであり、原油から採取して使っていたようなのです。
このアスファルトの使用法は、木で作られた矢に対して、その先端部分に石の矢じりを接着するために用いられたとされています。
ちなみに、旧約聖書のノアの方舟の防水材としても、アスファルトは使用されていたという記述があるほどです。
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人類の生活と切っても切り離すことの出来ない便利な素材として、接着剤は有史以前から人類と共にあったようですね。
さて、今回は、そんな人類・最古の道具のひとつでもある接着剤の世界をご紹介いたします。
世界最強を目指す接着剤たちと、接着剤がどんな使われ方をして来たのか、そもそも接着剤って、どういうものなのかという根本的なところもご紹介していきます。
そもそも接着剤って何でくっつくの？
答えを簡潔に言えば、分子間力です。
分子を結合させている力を利用して、接着剤というものは機能しています。
どういうことかと言えば？
H2O、水の分子ですよね。水素と酸素が結合した存在であると子供の頃に習います。
さて、水素と酸素が「くっついた」ものではありますが、これってそう簡単には、はがれたりしませんよね。
ちょっと振ったぐらいでは、水素と酸素に分離することはありません。
それが分子間力です。
こういった分子同士を結びつけてくれる力で、接着剤は物質同士をくっつけているのです。
接着剤の中に含まれている特定の分子が、大気中にある空気や水分などと組み合わされながら、接着させる対象物との間で、高分子の化合物を生成させています。
高分子化合物、つまり色んな分子が組み合わさった、長ったらしい化学式になる存在です。
その構造は立体的かつ、複数あるいは強度のある分子間結合力を発揮する形質を有しています。
少ない分子がくっつくよりも、なんだかごちゃごちゃと多くの分子がくっついていた方が外れなさそうですよね？
実際のところ、そうなっています。
現代も古代も、接着剤の理屈は分子間力を応用した道具であり、現在の接着剤は高分子化合物……たくさんの分子結合を発生させる強力な接着剤が主役となっているのです。
分子構造に接着する力が由来しているため、対象物や使用環境に応じて、その性能は変化します。
万能の接着剤が存在しないのは、くっつきやすさは分子の種類によって異なるからですね。
金属同士を接着させやすい分子を含んだ接着剤もあれば、木をくっつけやすいもの、はたまたプラスチック同士の結合に向くものなど、多用な製品があるのは、そういう理屈からです。
対象物の接着面になる断面に存在している分子のパターンが、接着剤とのあいだに発生する、分子結合の強さに大きな影響を与えることになります。
用法を選ぶことが、接着剤を使いこなすために大切な考え方なのです。
ミクロの世界はパズルみたい？
接着剤の分子構造を難しく考えることはありません。
ひとつだけ理解しておけば、なんとなく把握することが出来ます。
たくさんの分子が作り出す、「立体的なパズル」……それが分子構造なのです。
立体的なパズルに過ぎませんから、パズルの形状に合うものしか、上手いこと接続することが出来ないだけです。
そして、しっかりとパズルの形状にハマればハマるほど、それらの結合は強くなってくれます。
あくまでも自然界に存在するパズルに過ぎませんから、少しばかりテキトーなところがあり、
ベストの形状となる分子構造ではなくても、何となく結合が弱いなりにもハマることもあるわけです。
でも。
それは接着剤としては、残念な構造と言えますね。
接着剤を作るということは、対象物とのあいだに、より理想的な形状を持つ高分子化合物の探索を続けるということです。
複雑なパズルの形状をデザインするという仕事と言えますね、結合の強さがある分子の配列を組み立てていきます。
分子で作られたパズルの、可能な限り最適な組み合わせを探しているわけです。
分子構造同士をつなげていく作業は、ほんとうにパズルのようですね。
さまざまな条件に適応するほどに、がっちりとハマってくれるわけです。
接着剤の使用先
接着剤の目的は、対象物同士の断面をくっつけてしまうことですが……。
人類の好奇心や科学の進歩というのは、より強い接着剤を求めているものです。
接着剤は身近なところから、意外なところでも使われています。
我々が最も自然に用いている接着剤は、ノリなどの紙同士をくっつけるものですよね。
封筒をノリづけする、あるいは子供の頃の図工の時間などで、多用した記憶もあるはずです。
そういった日常的、事務作業などに用いられる接着剤も多いわけですが、接着剤ほどの便利な高分子化合物は、さまざまな工業利用が行われています。
車のガラスにはめ込まれているフロントガラス。
それをくっつけてくれているのは接着剤です。
プラスチックなどの工業的価値が高い物質についても、接着剤が多用されています。
なぜなら？
二つの意味で、便利だからです。
一つはネジや、複雑に噛み合うような構造を作り上げることなどで、対象物同士を結びつけるよりも、手早さがあるわけですね。
わざわざネジ穴開ける行程をこなすよりも、ペタっと接着剤でくっつけることが出来たなら、ハナシが早いというわけです。
二つ目の理由は、構造的な頑丈さなどの、目的とした現象を起こすのに、他に手段がないときなどになります。
プラスチックに穴を開けていたら、壊れやすくなりますよね。
しかし、接着剤なら、そういうダメージを気にしなくても良いわけです。
ですが、くっつけたもの同士が外れてしまうのは問題ですよね。
ネジ留めに負けない強さの高分子化合物パズルの探求が、盛んに行われるのは、そういった工業的な要請に応えるためというわけです。
意外な使用先？
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有名な接着剤であるアロンアルファ。
購入したり、使用したり、少なくとも見聞きしたりしたことがあるのではないでしょうか？
とにかく、このアロンアルファは意外なものをくっつけて来た実績を持っている接着剤なのです。
意外なものとはなにか？
ご存じの方も少なくないとは思いますが、人間の皮膚や臓器です。
アロンアルファは、ベトナム戦争などで応急処置用の接着剤として使用された実績があります。
銃撃やトラップ、刃物で襲撃された場合や、死にはしないものの重傷を負う高さからの滑落など、さまざまな状況で人体は損傷してしまうわけですが。
そんなときに、このアロンアルファが負傷者たちの皮膚や筋肉、そして時には内臓さえも、断面同士を接着剤としてくっつけてくれたのです。
縫合するよりも早く、傷口を閉じることが可能となりますね。
アロンアルファの接着能力のターゲットには、人体が含まれているのです。
それゆえに、アロンアルファを使用するさいには注意が必要となります。
アロンアルファが間違って指にくっつき、それが他の指にくっついてしまった時。
つまり、指同士がくっついてしまった時には、強引にはがそうとしてはいけません。
尋常ではなくくっついているので、大ケガをしかねませんから。
遊びでそんな真似をしては絶対にいけません。
湯につけて緩めてからはずしましょう。
さて、このように医療用の接着剤も存在し、我々の生活を支えてくれてあるのが接着剤です。
アロンアルファには医療用アロンアルファという製品もあったりしますし、他にも医療用に用いられている接着剤はたくさんありたすね。
歯科治療などは、内臓の切れ目同士をくっつけるよりは想像しやすい現場です。
歯の補填物などをくっつけてくれていますからね。
ちなみに、研究段階ですが、新たな創傷治癒の医療用接着剤の模索よ続けられています。
そして、それは何も化学的に合成されたものだけとは限りません。
チュウゴクオオサンショウウオを使った、自然派接着剤？
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両生類マニアならば、すでにご存じでしょうが、チュウゴクオオサンショウウオが、実は一種ではなく三種に分類すべき存在であり、その中の一種が真の世界最大の両生類というニュースがあります。
そんな両生類界の話題の主、チュウゴクオオサンショウウオですが、この生物には医療用接着剤としての期待が注がれてもいるのです。
およそ1600年前から、中国ではこのオオサンショウウオがケガを負ったときに皮膚から分泌する白い粘液を、火傷や傷への塗り薬として使ってきました。
現在、その粘液には治癒の促進と免疫反応を強めてくれる効果が確認されています。
ブタやネズミを使った実験では、このオオサンショウウオの体液を乾燥させて、再び水分を添加することで作ったゲル状の物質を用いることで、高い効果と適応が示されました。
研究者らは、このジェルを使うことで、出血している皮膚切開を30秒以内に塞ぐことに成功しています。
創傷治癒にも貢献して、ほとんど傷あとも残らなかったのです。
生物由来の素材を利用することで、新たな医療用接着剤が発明されるかもしれません。
オオサンショウウオ不足になる？
大丈夫です、中国では2000万匹ほどの養殖されたオオサンショウがいますから。
未来の骨折治療？グラフェンを用いた医療用接着剤
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もちろん、伝統的なものでなく、最先端技術を応用した医療用接着剤も開発が進められています。
その名は『骨模倣ポリリン酸修飾グラファイト』と言います。
炭素原子が結合して作られたグラフェンに、ポリリン酸という高分子化合物が添加されて誕生しました。
このポリリン酸が人体に果たす機能は、凝血です。
血が固まる機能を補助する物質なわけで、骨や創傷の再生にも遠からずの因果関係を有しています。
さて、この新種の医療用接着剤、骨模倣ポリリン酸修飾グラファイトの使い方を紹介しましょう。
使い方は簡単です。このグラファイトを折れた骨の部分に対して、接着剤のように補填して、完了です。
時間の経過と共に骨折は治癒して行くものですが、グラファイトは炭素で作られているので、人体に害はなく、次第に分解されると同時に本物の骨と置き換わっていくのです。
この新型医療用接着剤があれば、粉砕骨折などの大きな骨折の治癒までの期間が短縮するかもしれません。
交通事故などで修復が困難なほどに破壊された骨などを、このグラファイトを用いることで、体内で接着、その後は手術なしでも自然と修復されることになるわけです。
これが骨折治療として確立すれば、大きくリハビリ期間を短縮したり、治療が困難だったケガさえも、簡単に処置することが出来るかもしれません。
接着剤で人体をくっつける、それは皮膚や内臓だけでなく、骨にさえも、その範囲が及んでいくことになりそうです。
さて。
接着剤に対しての理解を深めていただいたので、今度は最強の接着剤たちをご紹介していきます。
目的に応じて、さまざまな最強があるとは思いますが。
今回は分かりやすく、「重たいものを持ち上げる」という視点においての最強の接着剤を紹介していきます。
最強の市販接着剤 『ロックタイト』 5.02t
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2011年、ドイツの国際的な大手メーカー、ヘンケルの接着剤がそれまでのギネスブックに記載されていた記録を、1000キログラムちかく更新して、新たな最強の接着剤として君臨することになりました。
車を載せたピックアップトラックが載った荷台……それを持ち上げる鎖を、『ロックタイト』で接着しています。
このとき、鎖同士をくっつけた接着剤の量は、まさかの9滴でした。
たったそれだけの量で、ヘンケル社の『ロックタイト』は5.05tの重量に耐えるほどの力を発揮してみせたのです。
……このロックタイトの魅力は、市販されていることでしょうね。
用途やグレードに分けて、さまざまな瞬間接着剤ロックタイトが販売されています。
使いきりタイプの『ロックタイト・インスタントミックス』は、金属、ガラス、陶磁器、タイル、木材、コンクリート、硬質プラスチック、モルタル、ブロックなど、幅広く接着します。
お値段は350円ぐらいでネットショッピングで買うことが出来ます。
お手軽な値段ですよね。
とはいえ、悪ふざけなどには絶対に使ってはいけません。
本来の『ロックタイト』は、機械などを組み立てていく時に用いられる金属相手の接着剤として開発されました。
ネジ穴に『ロックタイト』を塗布して、そのままネジ留めするのです。
こうすることで、重たい金属のカタマリである機械が製造される時に生じる振動などで、ネジがゆるんでしまわないようにする……そういう目的で開発されました。
生まれた理由を知ると、その名前に対して納得がいきますね。
一瞬で固まるのではなく、３分ぐらいしてから固まるため、ネジ留めする時間的な余裕は十分にあるわけです。
『ロックタイト』は衝撃にも振動にも、水にも負けずに接着能力を発揮する商品として、我々から見えないところでネジを固定し、大活躍してくれているようですね。
構造接着剤王者 『3M Scotch-Weld DP 760』 10.10t
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2012年の6月21日、再びギネスブックの記載が書き換えられることになります。
ドイツの3M社の製品である、構造用接着剤、『3M Scotch-Weld DP 760』は『ロックタイト』の生み出した記録を大幅に更新することになるのです。
直径7センチメートルほどの金属面を、この『3M Scotch-Weld DP 760』で繋ぎ合わせた鎖を使って、なんと10tトラックを持ち上げることに成功したのでした。
この10tトラックはクレーンで空中に1メートルほどの高さで吊り上げられたまま、1時間保持することに成功し、ギネスブックの記録を超えて新たな最強の接着剤の栄冠をいただくことになります。
『3M Scotch-Weld DP 760』は、一体どのような接着剤なのでしょうか？
航空宇宙から自動車、家電、エレクトロニクス、建築建材、キッチン用品、スポーツ用品に至るまで。
幅広い業界に対して、『3ＭScotch-Weld』構造用接着剤はサービスを提供しています。
設計や製造現場で、使用されている接着剤ということですね。
3M社の接着剤もまた通信販売などでも気軽に購入することが出来ますが、『ロックタイト』に比べると、より専門的な接着剤と言えるようです。
3M社の接着剤は、50ミリリットル入りでも3000円ぐらいはしますので、冗談半分で購入するようなシロモノではなく、工業的な作業に使うべきモノのようですね。
どうやら、素人が趣味で使うようなものではないかもしれません。
接着剤を使う作業に手慣れた人か、業者向けの製品のようにも見えます。
ドイツ航空宇宙局独自開発接着剤『VICTREX-PEEK』 16.30t
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2013年9月22日に行われたのは、ドイツ航空宇宙局が独自開発した接着剤、『VICTREX-PEEK』による記録更新です。
3M社の記録である10tを60％も上回る、16.30tの重量を持ち上げてみせました。
いきなりの大幅な記録更新ですね。
ドイツの航空宇宙の日に、イベントとして開催されたもののようですが、『3M Scotch-Weld DP 760』の出した記録を6tも重たいトラックを持ち上げてしまいます。
さて、この『VICTREX-PEEK』の特徴的な点は、接着剤としての使用を主眼に開発されたものではないことかもしれません。
『VICTREX-PEEK』はコンポーネント(部品)の製造を主要な目的として開発された、高性能樹脂になります。
強度のあるプラスチックのような使い方が出来るもの、という認識がピンと来やすいかもしれません。
具体的な『VICTREX-PEEK』の使用方法には、医療機器の部品というものがあるのです。
小さなギアから、カテーテル用のチューブ、フィルターなどに使用されています。
『VICTREX-PEEK』で形成した部品を、医療機器がかつて用いていた部品と交換することで、有益な効果が生まれることがあるわけです。
『VICTREX-PEEK』は16.30tの重量を支えても壊れることのない頑丈さに加えて、酸、アルカリ、有機溶剤を浴びても全く壊れることがありません。
さらには弾力性もあり、耐熱、耐水性まで有しているあげく、対放射線能力まで持っています。
『VICTREX-PEEK』で作られた部品は、旧来の金属部品に置き換えるに足る十分な強度を持っているどころか、医療分野で遭遇する各種の破壊的なストレスに耐えるのです。
医療機器は消毒や滅菌をする必要がありますが、それらは薬品、高圧蒸気、紫外線による殺菌などによって行われています。
『VICTREX-PEEK』により作られた部品は、それらのストレスに対してダメージをほとんど受けません。
しかも、絶縁性まで有していて、金属よりも軽いのです。
『VICTREX-PEEK』の部品を用いることで、それを組み込まれた機器は、旧来の部品を使ったものよりも、耐久性が増すこともあるわけです。
なおかつ軽量化も同時に行うことが出来るため、その機器の可動性を向上することも期待するとが出来ます。
さらに言えば、『VICTREX-PEEK』は高性能な樹脂であり、形成することが容易という利点まで存在しているのです。
機器が要求する理想的なデザインに、対応することが可能という優れた素材と言えますね。
『VICTREX-PEEK』には、ガラス繊維や炭素繊維を配合することにより、更なる強靭化や、接着する素材の種類を増やすことまで可能です。
接着剤というよりも、現代の精密機器を支える存在としての素材といった物質です。
金属部品との交換が可能なため、航空機や車などの軽量化と、それに伴う燃費の向上にも用いられています。
金属部品と同じ強度で、理想では70%近くもの重量の削減につながることが期待できるようです。
しかし。
謎なのはこのギネス記録更新についての画像がほとんど無いことですね。あっても画像や記事がやたらと小さいのです。
非売品の最強接着剤 『DELO MONOPOX VE403728』 17.50t
https://www.guinnessworldrecords.jp/
科学の進歩が止まることはなく、科学技術が作り上げた記録というものは、塗り替えられるために存在しているものかもしれません。
現在の最強の接着剤の名前は、『DELO MONOPOX VE403728』です。
2019年7月12日。
かつて、『VICTREX-PEEK』が作りあげて、6年間ほど維持されてきた世界記録を、ドイツの工業用接着剤メーカーであるDELOが再び更新しました。
その記録は17.50tです。
たった、3gの接着剤だけで、その記録を叩き出したのです。
前回の記録を7%ほど向上させたことになります。
接着剤メーカーの威信をかけた挑戦は、かつて強力なライバルが打ち立てた記録を見事に塗り替えてみせました。
ただし、この『DELO MONOPOX VE403728』はギネスブックの記録を打ち破るためだけに開発された特殊な接着剤であり、その他の環境にどれほど適しているのかはよく分かりません。
今のところ、『DELO MONOPOX VE403728』は非市販品の製品として、他の工業利用はされていないようです。
『DELO MONOPOX VE403728』は、『DELO』社の従来品である『DELO MONOPOX HT2860』の修正バージョンとされ、それに特殊な材質が混ぜられて、その結果、得られた強度のようですね。
購入することが叶わないのは、少々、残念ではありますが。
しかし、最強の接着剤を作り上げたという名誉と宣伝効果は、工業接着剤企業である『DELO』の知名度をさらに向上させることにつながっていくでしょう。
さて、『DELO MONOPOX』シリーズは導電性接着剤として使われています。
どんなものかと言えば、伝統的には鉛のはんだなどで処理されていた機械部品の素子接続を、導電性接着剤は代わりに行うことも可能とした接着剤です。
電気を通す接着剤なわけですからね。
とはいえ、その歴史は古く、最初の導電性接着剤による集積回路の接続は、1970年代に、アメリカのミサイルのコントロール部分に使用されていたようです。
高分子化合物の接着剤のなかに、電気を通す物質を混ぜて作るという、大雑把には理解しやすい接着剤ですね。
最強接着剤たちの記録更新の歴史
https://cloudfront.delo.de/
このように、わずか12年間のあいだに、世界記録は4倍以上に改善されています。
なんだか、この調子だと、更なる記録更新も、そう遠くはないのかもしれませんね。
工業接着剤の需要と進歩はなくなることはありません。
機械の高性能化や部品価格を抑えるためには、工業接着剤の使用は増える一方だと思います。
未来においては、どんな接着剤が生まれてくるのか分かりません。
まとめ
人類は色々な接着剤を用いて来ました。
材質や目的に応じて、さまざまな接着剤が存在しています。
日用品から医療、工業分野まで、さまざまな高分子化合物の接着剤を用いて現代社会は成り立っているのです。
近しい未来においては、さらなる最強の接着剤も誕生するでしょうし、想像もつかないような高機能の接着剤も開発されることになると思います。
カイコや蜘蛛の糸の成分を利用した接着剤も開発されつつあり、それらと従来の高分子化合物を混ぜることで、ハイブリッドを作ろうという試みもあるのです。
生体素材と化学素材の融合ですね。
各種の研究が進むにつれて、分野の領域が無くなりつつあるのかもしれません。
未来においては、人類はどんな接着剤と共にあるのか、想像もつかないほど、科学の発展は加速しているように感じて、ワクワクして来ますね。