[논문]차체경량화 알루미늄 샌드위치구조용 <tex> $250^{\\circ}F$</tex> 에폭시 접착필름 열적 특성 평가

오경원; 이상진; 정종철; 조세현; 목재균

차체경량화 알루미늄 샌드위치구조용 $250^{\\circ}F$ 에폭시 접착필름 열적 특성 평가
Study on Thermally Properties of $250^{\\circ}F$ Epoxy-Adhesive Film for Aluminum Sandwich Construction with Weight Reduction 원문보기

오경원 ((주)한국화이바 복합재료연구소) , 이상진 ((주)한국화이바 복합재료연구소) , 정종철 ((주)한국화이바 복합재료연구소) , 조세현 ((주)한국화이바 복합재료연구소) , 목재균 (한국철도기술연구원 미래기술실용화사업단 교통핵심연구팀)

This study was experimental test of edgewise compression properties for aluminum(type-50XX) sandwich panel with thermal environment and surface treatment using adhesive film. There was decreasing $10\%-peel$ strength after thermal environment. Through compressive. buckling mode know to seen of properties of adhesive, sheet and core strength. First case of Chromate to aluminum sheet, know low shear strength of adhesive through buckling mode but case of Beomite to aluminum sheet, know than thin sheet and core low strength through buckling mode.

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문제 정의

본 시험은 사용자가 요구하는 200℃ 페인트경화온도 특성에 따른 고온용 수지의 열적특성을 분석하기 위함이다. 사용된 접착필름 (Bondex 606) 은 120℃ 고온경화용이다.
본 연구는 알루미늄 허니컴판넬에서 알루미늄스킨 (50XX 계열) 과 허니컴사이에 접착필름을 사용하므로서 유발되는 표면처리에 따른 접착특성과 열적환경변화 전후의 측면좌굴 특성평가에 대해 시험적으로 평가하였다.
본 연구의 목적은 허니컴판넬에서 알루미늄 판과 허니컴사이에 접착필름을 사용하므로서 유발되는 표면처리에 따른 접착특성평가하기 위함이다. 본 논문에서는 열적환경변화 전후의 측면좌굴 특성평가만 하기로 한다.

제안 방법

경화된 샌드위치 판을 ASTM C₃₆4에 적합하게 시편컷팅한 후에 상온조건인 경우와 200℃ 1 시간 열처리 한후의 시편을 분리하여 각 3 회씩 측면 압축시험을 하였다. 열처리 한후의 시편이 강도 면에서는 미세하게 상승되었고 파괴모드는 초기의 chromate 시험결과인 불충분한 접착 전단 강도 특성은 나타나지 않았으며 얇은 스킨과 저강도의 코어 특성이 나타났다.
표면처리에 따른 접착특성평가하기 위함이다. 본 논문에서는 열적환경변화 전후의 측면좌굴 특성평가만 하기로 한다.
이에 따라 Al50XX 계열의 화학조성에 맞는 표면처리 방법으로 Chromate 의 Etching 시간 따른 조건시험 Boemite, Alumite 처리등을 상온 및 200℃ 1시간 열처리후 상온조건 시험하여 표면 강도도 우수하며 접착성도 우수한 Boemite 로 선정하였다.
. 이에 샌드위치 판넬로 접착하는 접착필름과의 최적의 접착특성 가지는 표면처리방법을 시험을 통하여 Boemite 로 결정하였다.
초기에 Chromate 처리를 한 샌드위치 판의 측면 압축시험 하였다. 시험은 데이터의 신뢰성을 확보하기 위해 5 번씩 수행이 되었고 이 중 가장 큰값과 작은 값은 제외하고 3가지 데이터 평균값을 사용하기로 한다.
측면압축시험의 시험변수로 허니컴 코어의 Riboon 방향과 Transverse 방향으로 정의 하였다.

대상 데이터

접착필름은 ( 주) 한국카본의 Bondex 606 (250 ℉ 경화형 Epoxy Resin System) 을 사용 하였으며 Al-Alloy Honeycomb core(AA 3104 H₁₆) 는 foil 두께 70 μ m, Cell size 3/8", 3.44pcf (1pcf=0.016g/cm³ ), Honeycomb 두께 (T) 25mm 를 사용하였다.
본 연구를 수행하기 위해 알루미늄 허니컴 판넬 (Al-Alloy honeycomb sandwich panel) 을 제작하였으며 그림 2와 같은 물성을 가지는 알루미늄 50XX 계열 합금판재로 스킨에 사용 하였다. 시험을 수행하기 위해 사용되는 알루미늄 판재는 마그네슘 알루미늄 합금으로서 화학조성비에 따른 Chromate 와 Boemite 처리를 하였다.
위함이다. 사용된 접착필름 (Bondex 606) 은 120℃ 고온경화용이다. 그림 4 은 DMA 시험을 한 결과이며 Tg( 유리전이온도) 는 110℃ 이다.
초기에 Chromate 처리를 한 샌드위치 판의 측면 압축시험 하였다. 시험은 데이터의 신뢰성을 확보하기 위해 5 번씩 수행이 되었고 이 중 가장 큰값과 작은 값은 제외하고 3가지 데이터 평균값을 사용하기로 한다.
시험을 수행하기 위해 사용되는 알루미늄 판재는 마그네슘 알루미늄 합금으로서 화학조성비에 따른 Chromate 와 Boemite 처리를 하였다.

이론/모형

Al50XX 계열에 적합한 표면처리로 선정된 Boemite 처리의 접착특성을 파악하는 방법 중 하나로 ASTM D1781에 따른 Drumpeel 시험을 하였다.
사용된 시험시편은 표 1과 같이 제작되었으면 시험기준은 ASTM 규격을 적용하였다. 측면압축시험의 시험변수로 허니컴 코어의 Riboon 방향과 Transverse 방향으로 정의 하였다.

성능/효과

열처리 이후 Drumpeel 에 의한 접착강도는 약 10% 정도 떨어짐을 알 수 있었다. 압축 좌굴 모드에서는 접착재의 특성 , 스킨 및 코어강도에 대한 파악을 가시적으로 파악 할 수 있다.
열처리 한후의 시편을 분리하여 각 3 회씩 측면 압축시험을 하였다. 열처리 한후의 시편이 강도 면에서는 미세하게 상승되었고 파괴모드는 초기의 chromate 시험결과인 불충분한 접착 전단 강도 특성은 나타나지 않았으며 얇은 스킨과 저강도의 코어 특성이 나타났다.

후속연구

향후 본 데이터는 해석결과 신뢰성에 대한 자료로 사용할 예정이다.

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