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문제 정의
- 본 연구에서는 유도무기의 팀색기에 적용되고 있는 기존접착제와 대체 접착제에 대해 자연환경을 모사할 수 있는 가속노화시험을 수행하여 환경인자의 노출시간에 따른 접착제의 기계적 특성 및 화학적 특성을 정량적으로 평가하였다.
제안 방법
- 이와 같이 에칭으로 표면처리를 하는 경우 균일한 접착 부의 표면상태 뿐 아니라 접착부의 접착면적 증가로 인해 실험 결과의 신뢰성을 높일 수 있다는 장점을 얻을 수 있다. 본 연구에 적용된 접착시편을 제작하기 위해 우선 접착제가 적용되는 접착부를 에칭으로 표면처리를 한다. 그 다음 주제와 경화제를 규정된 비율로 혼합한 접착제를 접착 부에 균일하게 도포한다.
- 35 W/m2 at 340nm), 눈과 비 등을 모사하기 위 한물 분사 장치, 온도 센서, 습도 센서 등으로 구성되어 있으며 자연환경과 유사한 조건을 접착시편에 연속적으로 가할 수 있다[9]. 본 연구에서는 가속노화장치의 챔버온도는 50℃, 습도는 80%RH로 설정하였으며 램프가 켜진 상태에서 2시간마다 18분씩 물을 분사하였다. 최대노출시간은 1000시간을 적용하였으며 시편고정장치는 1.
- 유도무기의 탐색기에 적용되는 기존 접착제와 대체 접착제에 대해 환경인자의 노출시간에 따른 기계적 특성 및 화학적 특성을 평가하였다. 연구결과에 따르면 상온 접착공정이 적용된 Hysol 9460은 노출 전의 접착전단강도가 Type A에 비해 낮지만 환경인자에 노출되면 추가적인 경화반응이 진행되어 접착 전단 강도가 높아지며 노출된 환경인자의 영향으로 인해 미반응된 에폭시기에 반응이 발생하였음을 화학적 구조분석의 결과로 확인하였다.
- Ramani 등은 아연도금 강판과 PP(Polypropylene) 복합재로 된 접착부재에 HDPE(High-density polyehtylene) 계열의 접착제를 적용한 경우에 대해 내구성 평가를 수행하였다. 이를 위해 프라이머 적용 유무에 따른 카타플라즈마(Cataplasma) 노출시험과 수분/온도 사이클 시혐을 수행하였다. 연구결과에 따르면 수분/온도 사이클 환경에서는 프라이머 적용 여부에 상관없이 접착특성은 환경인자에 큰 영향을 받지 않지만 카타플라스마 노출시험에서는 프라이머의 적용 유무에 따라 접착강도가 영향을 받는다고 하였다.
- 환경인자의 노출시간에 따른 접착제의 화학구조 변화를 조사하기 위해 ATR(Attenuated total reflectance) 적외선 분광분석 장치 (VERTEX-70, Broker Optics, GermanyX 적용하였다. 실험 결과의 분석을 위해 각 시료에 대해 4000~700cm" 영역에서 32회 스캔하여 얻은 평균 스펙트럼을 이용하였다.
- 환경인자의 노출시간은 0시간, 250시간, 500시간, 750시간, 1000시간을 고려하였으며 각 노출시간에 대해 최소 5개씩의 시험을 수행하였다.
대상 데이터
- 기존 구조용 접착제는 에폭시계열인 Type A이며 기존 실링용 접착제는 폴리서파이드 계열인 Type B이다. 대체 구조용 접착제는 에폭시 계열인 Hysol 9460(Loctite, USA)이며 대체 실링용 접착제는 실리콘계열인 RTV 3145(Dow coming, USA)이다.
- ASTM D1002에 제시된 접착시편끼의 경우 쟉용하중으로 인해 접착부에 굽힘모멘트가 유발되어 접착 강도를 정량적으로 평가하기 어렵다. 수정된 접착시편은 폭 25mm, 길이 114mm, 두께 2mm인 알루미늄 합금(AI61-T6)으로 되어 있으며 작용하중으로 인한 접착부에서의 굽힘모멘트를 최소화하기 위해 시편의 양단에 스페이서가 부착되어 있다. 또한 접착제가 적용되는 접착 부위는 ASTM D2651[8]에 근거하여 에칭(Etching)으로 표면처리를 하였다.
데이터처리
- 실험 결과의 분석을 위해 각 시료에 대해 4000~700cm" 영역에서 32회 스캔하여 얻은 평균 스펙트럼을 이용하였다.
이론/모형
- 수정된 접착시편은 폭 25mm, 길이 114mm, 두께 2mm인 알루미늄 합금(AI61-T6)으로 되어 있으며 작용하중으로 인한 접착부에서의 굽힘모멘트를 최소화하기 위해 시편의 양단에 스페이서가 부착되어 있다. 또한 접착제가 적용되는 접착 부위는 ASTM D2651[8]에 근거하여 에칭(Etching)으로 표면처리를 하였다.
성능/효과
- 이와 같이 RTV 기45의 접착전단강도는 환경인자에 노출되면 증가하며 노출시간이 더욱 길어지면 완만하게 감소한다. N 이들 결과로 미루어 보면 RTV 3145는 환경인자에 1000시간 정도 노출되더라도 Type B에 비해 높은 접착전단강도를 나타내며 환경인자에도 비교적 안정적임을 알 수 있다.
- 연구결과에 따르면 상온 접착공정이 적용된 Hysol 9460은 노출 전의 접착전단강도가 Type A에 비해 낮지만 환경인자에 노출되면 추가적인 경화반응이 진행되어 접착 전단 강도가 높아지며 노출된 환경인자의 영향으로 인해 미반응된 에폭시기에 반응이 발생하였음을 화학적 구조분석의 결과로 확인하였다. RTV 3145는 노출 전의 접착전단강도가 Type B에 비해 훨씬 높고 환경인자에 노출되더라도 접착전단강도의 저하는 크지 않았으며 피크의 형상, 위치, 세기도 거의 변화가 없음을 화학적 구조분석의 결과로 확인하였다. 따라서 대체 접착제인 Hysol 9460과 RTV 3145는 기존 접착제인 Type A와 Type B에 비해 높은 접착전단강도를 나타내며 환경인자에 큰 영향을 받지 않고 매우 안정적임을 알 수 있었다.
- RTV 3145는 노출 전의 접착전단강도가 Type B에 비해 훨씬 높고 환경인자에 노출되더라도 접착전단강도의 저하는 크지 않았으며 피크의 형상, 위치, 세기도 거의 변화가 없음을 화학적 구조분석의 결과로 확인하였다. 따라서 대체 접착제인 Hysol 9460과 RTV 3145는 기존 접착제인 Type A와 Type B에 비해 높은 접착전단강도를 나타내며 환경인자에 큰 영향을 받지 않고 매우 안정적임을 알 수 있었다.
- 평가하였다. 연구결과에 따르면 상온 접착공정이 적용된 Hysol 9460은 노출 전의 접착전단강도가 Type A에 비해 낮지만 환경인자에 노출되면 추가적인 경화반응이 진행되어 접착 전단 강도가 높아지며 노출된 환경인자의 영향으로 인해 미반응된 에폭시기에 반응이 발생하였음을 화학적 구조분석의 결과로 확인하였다. RTV 3145는 노출 전의 접착전단강도가 Type B에 비해 훨씬 높고 환경인자에 노출되더라도 접착전단강도의 저하는 크지 않았으며 피크의 형상, 위치, 세기도 거의 변화가 없음을 화학적 구조분석의 결과로 확인하였다.
- Cowling 등(3)은 에폭시 계열의 접착제 AV H9에 대해 상대습도 100%, 온도 30℃에서 최대 3개월 노출시험을 수행하여 모재의 표면처리에 따른 접착제의 내구성을 평가하였다. 연구결과에 따르면 접착강도는 노출시간에 따라 점차 감소하였지만 적절한 표면처리를 통해 접착제의 접착 강도 저하를 최소화할 수 있음을 보였다. Aiello 등[4]은 경사진 접착 면을 가진 콘크리트 모재를 이용하여 온도와 수분 등의 영향에 따른 접착강도 변화를 조사하였다.
- Aiello 등[4]은 경사진 접착 면을 가진 콘크리트 모재를 이용하여 온도와 수분 등의 영향에 따른 접착강도 변화를 조사하였다. 연구결과에 따르면 접착제의접착 강도는 온도가 증가할수록 감소하며 접착제의 유리 전이온도 부근에서 급격히 저하됨을 보였다. 또한 수분 환경은 계면 특성에 영향을 미쳐 접착제의 접착특성을 저하시킨다고 하였다.
- 이는 불균일한 접착공정과정에서 발생한 것으로 낮은 접착전단강도를 초래한 원인으로 판단된다. 이들 결과로 미루어 보면 Type A는 환경인자에 매우 민감한 영향을 받지만 Hysol 9460은 1000시간 노출되어도 높은 접착 전단 강도를 나타내며 환경인자에도 안정적임을 알 수 있다.
- 이에 반해 RTV 3145는 환경인자에 노출되더라도 피크의 형상, 위치, 세기는 거의 변하지 않는다. 이들 결과로 미루어 볼 때 RTV 3145는 노출 시간에 큰 영향을 받지 않고 환경인자에 비교적 안정적임을 알 수 있다.
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