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企画展 第8回 粘着テープのミクロ展

企画展 第8回 粘着テープのミクロ展企画展 第8回 粘着テープのミクロ展

普段、当たり前のように私たちの生活で使われている粘着テープ。
粘着テープは、そもそもなぜ「くっつく」のでしょうか?
分子レベルまでミクロの世界にせまって粘着のしくみを解説します。

ミクロな視点で粘着のしくみを知ろう!!ミクロな視点で粘着のしくみを知ろう!!

その1 粘着剤の性質とは?その1 粘着剤の性質とは?

液体と個体の両方の性質を持つ粘着剤液体と個体の両方の性質を持つ粘着剤

※YouTubeをご覧になれない方は、こちらをクリック

※YouTubeをご覧になれない方は、こちらをクリックしてご覧下さい。

粘着剤は、液体固体の両方の性質を持ち、常に濡れた状態を安定して保っています。
高い温度では流れる、時間をかけて力を加えると伸びる、という液体のような性質(粘性)、低い温度ではボールのように弾む、短い時間で力を加えるとちぎれる、という固体のような性質(弾性)があります。

  • 粘性 液体のような性質
  • 弾性 固体のような性質
  • 温度が高いと液体のように流れる
  • 温度が低いと固体のように弾む
  • 力を加える時間が遅いと伸びる
  • 力を加える時間が速いとちぎれる
  • 粘性 液体のような性質 弾性 固体のような性質

なるほどなっとく! 粘着剤には「粘性」と「弾性」という2つの独特な性質がある。なるほどなっとく! 粘着剤には「粘性」と「弾性」という2つの独特な性質がある。

新たなギモン その2つの性質(粘弾性)と「くっつくこと」(粘着)はどう関係があるの?新たなギモン その2つの性質(粘弾性)と「くっつくこと」(粘着)はどう関係があるの?

その2 なぜくっつくのでしょうか?その2 なぜくっつくのでしょうか?

被着体について被着体について

粘着テープがくっつくものを被着体と言います。
例えば、ガラスや紙、プラスチックなども被着体です。

  • マウスオン!マウスオン!
  • マウスオン!マウスオン!
  • 「壁」の拡大図
  • 「ガラス」の拡大図

重要! ZOOM POINT重要! ZOOM POINT

ガラスやプラスチックなど一見平らに見える被着体もミクロで見ると多くのデコボコがあります。ガラスやプラスチックなど一見平らに見える被着体もミクロで見ると多くのデコボコがあります。

さらに デコボコの被着体に粘着剤を塗ると…さらに デコボコの被着体に粘着剤を塗ると…

粘性である粘着剤はぬれ広がります。粘性である粘着剤はぬれ広がります。

なるほどなっとく! 粘着剤は粘性(液体のような性質)なので被着体のスキマに入り込みます。なるほどなっとく! 粘着剤は粘性(液体のような性質)なので被着体のスキマに入り込みます。

新たなギモン スキマに入り込むことは分かりましたが剥がれずにくっつくのはなぜでしょうか?もっとミクロな視点へ進みましょう。新たなギモン スキマに入り込むことは分かりましたが剥がれずにくっつくのはなぜでしょうか?もっとミクロな視点へ進みましょう。

分子間力について分子間力について

物と物は接近すると引き付け合う性質があります。これを「分子間力」と言います。

もっともミクロな世界へズームしましょう。物質をつくる最小レベル、元素の性質からくっつくしくみを紐解いていきます。もっともミクロな世界へズームしましょう。物質をつくる最小レベル、元素の性質からくっつくしくみを紐解いていきます。

重要! ZOOM POINT重要! ZOOM POINT

元素によって電子を引きつける強さ(電気陰性度)が違うので、電気陰性度が弱い元素が、強い元素に引き寄せられます。

  • 元素が引っ張られている図元素が引っ張られている図

    元素によって、他の元素の電子を引っ張る力が異なります。
    たとえば炭素と水素では、炭素の方が引き寄せる力が強く、水素側から電子(マイナス)を引き寄せる動きを見せます。

  • 分極図分極図

    電子を引き寄せていつもよりマイナスを多く持った炭素は、マイナス気味の性質の元素になり、マイナスを引っ張られた水素はプラス気味の性質の元素になります。
    この現象を、「分極」と言います。

元素と元素が3~5オングストローム※の距離まで近づくと、お互いを引き付け合う「分子間力」が働きます。元素と元素が3~5オングストローム※の距離まで近づくと、お互いを引き付け合う「分子間力」が働きます。

分子間力分子間力

なるほどなっとく! 元素同士が近づくと、プラスとマイナスに偏りができて(分極して)引き付け合います。なるほどなっとく! 元素同士が近づくと、プラスとマイナスに偏りができて(分極して)引き付け合います。

新たなギモン では、液体であり、かつ分子間力がある「水」も粘着剤と言えるのでしょうか?新たなギモン では、液体であり、かつ分子間力がある「水」も粘着剤と言えるのでしょうか?

水も粘着剤なのでしょうか?水も粘着剤なのでしょうか?

今まで見てきた粘着剤がくっつく条件「液体」「分子間力がある」にあてはまる「水」。次は水についてミクロの世界で見ていきます。

重要! ZOOM POINT重要! ZOOM POINT

水も元素の集合体。実は分子間力が働くのです!水も元素の集合体。実は分子間力が働くのです!

例えば 水の分子間力が働いている様子例えば 水の分子間力が働いている様子

  • 乾いてしまうと...乾いてしまうと...
  • 縦にすると...縦にすると...

なるほどなっとく! 水は液体の性質のみ。加えられた力には耐えられません。なるほどなっとく! 水は液体の性質のみ。加えられた力には耐えられません。

おさらいおさらい

粘着剤のもう一つの性質は「弾性」でした。剥がれないようになるためには、力が加わったときに固体のような性質になることが必要です。粘着剤のもう一つの性質は「弾性」でした。剥がれないようになるためには、力が加わったときに固体のような性質になることが必要です。

なるほどなっとく! 粘着剤として機能するためには、粘性(液体の性質)+弾性(固体の性質)両方が必要です。なるほどなっとく! 粘着剤として機能するためには、粘性(液体の性質)+弾性(固体の性質)両方が必要です。

その3 まとめその3 まとめ

粘性(液体の性質) 被着体にくっつく役目粘性(液体の性質) 被着体にくっつく役目

弾性(固体の性質) 被着体から剥がれない役目弾性(固体の性質) 被着体から剥がれない役目

被着体にくっつく性質の粘性と、被着体から剥がれない性質の弾性の働きによってテープの粘着のしくみは出来上がっている!被着体にくっつく性質の粘性と、被着体から剥がれない性質の弾性の働きによってテープの粘着のしくみは出来上がっている!

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