이 문서에서는 dolly at 강력한 접착력을 보장하기 위한 dolly 준비 과정과 풀오프 접착력 테스트의 반복성을 극대화하는 데 있어 그 중요성에 대해 설명합니다.
휴대용 풀오프 접착력 테스터인 PosiTest AT와 같은 휴대용 풀오프 접착력 테스터는 지정된 직경의 코팅을 기판에서 떼어내는 데 필요한 힘을 측정합니다. 이렇게 측정된 풀오프 힘은 코팅과 기판 사이의 접착 강도를 직접적으로 나타냅니다. 접착제와 제대로 준비되지 않은 dollies 사이의 의도하지 않은 접착 실패와 같은 풀오프 변화의 원인을 제거함으로써 접착 테스트 결과를 더욱 의미 있고 예측 가능하게 만들 수 있습니다.
풀오프 접착력 테스터의 주요 구성 요소는 압력 소스, 압력 게이지 및 액추에이터입니다. 작동 중에는 풀 스텁의 평평한 면(dolly)의 평평한 면이 평가할 코팅에 부착됩니다. 접착 접착제가 경화될 때까지 기다린 후 액추에이터의 커플링 커넥터가 dolly 부착됩니다. 압력 소스를 활성화하면 시스템 내의 액추에이터에 압력이 서서히 증가합니다. 액추에이터의 압력이 코팅과 기판 사이의 결합 강도보다 커지면 분리가 발생하고 dolly 어셈블리가 기판에서 코팅을 들어 올립니다(그림 1 참조). 시스템 압력 게이지의 최대 압력 표시기는 at 발생한 압력을 직접 판독할 수 있습니다.
풀오프 테스트의 이론 및 요구 사항에 대한 자세한 내용은 가장 적용 가능한 두 가지 국제 표준인 ISO 4624 "페인트 및 바니시 - 접착력 풀오프 테스트 " 및 ASTM D4541-"Standard 휴대용 접착력 테스터를 사용한 코팅의 풀오프 강도 테스트 방법"을 참조하시기 바랍니다.
풀오프 접착 테스터용 Dollies 알루미늄, 탄소강 및 스테인리스강을 포함한 다양한 금속으로 제작됩니다. 이 연구에서 수행된 테스트는 ASTM D 4541의 제안된 부속서 A5(그림 2 참조)에 명시된 DeFelsko PosiTest AT 풀오프 접착력 테스터에 사용되는 일회용 알루미늄 dollies 초점을 맞추었지만, 논의된 원칙은 모든 dolly 유형에 적용됩니다. Dolly 준비는 일반적으로 탈지, 마모 및 세척의 세 가지 중요한 단계로 구성됩니다.
탈지란 접착할 표면에서 미량의 오일이나 그리스를 제거하는 것을 말합니다. 여기에는 dolly 취급하는 사람의 피부에서 나온 기름이 포함될 수 있습니다. 마모는 dolly 표면의 프로파일을 공격적으로 변경하는 것을 말합니다. 마모는 두 가지 주요 목적, 즉 접착 가능한 표면적을 늘리고 산화나 녹을 제거하는 데 사용됩니다. 청소는 접착할 표면에서 느슨한 입자, 특히 마모로 인해 생성된 입자를 제거하는 것입니다.
일부 dolly 유형은 배송 전에 가공되므로 가공 과정과 이후 취급 및 포장 과정에서 오염을 제거하기 때문에 고객이 dollies 탈지해야 할 필요성을 덜어줍니다.
일반적으로 제조업체는 dollies 부착하기 전에 준비할 수 있도록 해당 장비, 재료 및 지침을 고객에게 제공합니다. 제조업체가 권장하는 준비 방법은 dollies 대한 마모 및 세척 방법에 대한 광범위한 실험실 테스트를 기반으로 해야 합니다. 또한 준비 방법은 작업자와 애플리케이션 간에 반복 가능한 결과를 보장할 수 있을 만큼 명확하고 간단하며 상세해야 합니다.
다음 dolly 준비 권장 사항은 일반적으로 인정되는 방법과 후속 실험 결과에 대한 조사 결과를 사용하여 연구 중인 Annex A5 접착력 테스터에 최적화되었습니다.1
제품 검증 설계 단계에서 이전에 수행한 테스트 및 비교 결과를 검증하고 요약하기 위해 세부 실험을 개발했습니다. 실험의 목적은 산화와 dolly 준비(탈지, 마모 및 세척)가 접착력에 미치는 영향을 직접 측정하는 것이었습니다. 테스트 방법은 48개의 알루미늄 테스트 dollies 다른 테스트에서 선택한 적절한 접착제를 사용하여 코팅된 탄소강판에 무작위로 부착하는 것이었습니다. 이 연구의 목적은 접착제와 dolly 사이의 접착 강도에 영향을 미치는 요인을 평가하는 것이었기 때문에 이전에 선택한 Araldite 2011 접착제와도 잘 접착되는 매우 강한 접착력과 응집력을 가진 기판과 코팅 조합을 개발하려고 했습니다. 이를 위해 선박 선체에서 가져온 ¼" 두께의 탄소강판에 동일한 Araldite 2011을 4밀리미터 두께로 코팅하여 구워냈습니다. 강판은 수 밀리그램의 잠재적인 표면 부식 및 오염을 연마한 다음 알코올과 마른 천으로 닦아내어 조심스럽게 준비되었습니다. 그 결과 48회의 풀오프 접착력 테스트에서 의도하지 않은 코팅 실패를 방지할 수 있는 충분한 접착 강도를 가진 코팅 기판이 만들어졌습니다.
테스트 dollies 마모 방법, 산화 기간, 세척 방법 및 접착제 경화 시간에 따라 동일하게 나뉘었습니다. dolly 마모 방법에는 기계 평탄화, 엔드 밀링, 고운 입자 사포질, 스카치브라이트™ 패드로 문지르기 등 4가지 방법이 사용되었습니다. 각 마모된 dollies 그룹은 적용하기 전에 세 가지 시간 간격(7일, 24시간, 몇 분)으로 air 노출된 상태로 두었습니다. 코팅을 부착하기 전에 마른 천으로 dollies 닦거나 알코올을 적신 면봉으로 닦은 다음 마른 천으로 닦았습니다. 그 결과 가능한 각 방법의 조합을 사용하여 두 개의 샘플을 준비했습니다. 그런 다음 각 쌍의 샘플을 24시간 또는 5일 동안 경화시킨 후 풀 테스트를 진행했습니다.
각 요인별로 결과를 표로 만들었고, 12개의 dollies 세트에 대한 마모 방법별 평균 결과는 표 1에 나와 있습니다. 예상대로 준비에 가장 중요한 요소는 마모 방법이었습니다. 결과를 dolly 마모 방법과 비교하면 예측 가능한 패턴이 나타납니다. 가장 약한 결합은 기계 가공만 한 돌리와 엔드 밀링한 dollies. 이 dollies 거의 100%에 가까운 접착력과 dolly 접착 실패를 경험했습니다. 이는 두 가지 준비 방법 모두 비교적 매끄러운 표면을 만들었기 때문에 예상된 결과였지만, 엔드밀 공정은 dolly 표면에 눈에 띄는 큰 홈을 만들었습니다. 이러한 홈은 dolly 표면적을 증가시켜 실패 전에 나타난 약간 더 높은 접착 강도를 설명할 수 있습니다.
이전 테스트에서 알 수 있듯이 Scotch-Brite 패드는 사포가 두 번째로 높은 전체 결합 강도를 달성했습니다. Scotch-Brite 패드와 사포의 시각적 마모 결과는 유사하지만 Scotch-Brite와 같은 3차원 연마 컨디셔닝 패드를 사용한 미세 구조(표면 프로파일)가 접착에 더 도움이 될 가능성이 높습니다. 접착이 발생하려면 어떤 형태의 모세관 반응이 접착제를 미세 구조로 끌어 당겨야하므로 그릿이나 마모 방법으로 인한 사소한 변화가 상당한 영향을 미칠 수 있습니다.
또 다른 흥미로운 결과는 사포와 스카치 브라이트의 풀오프 차이가 상당히 크다는 점입니다. 이 결과는 사포 표면에 알루미늄이 빠르게 쌓이는 것과 관련이 있을 수 있으며, 사포는 사용 사이에 청소하기 어렵습니다. 따라서 모든 dolly 동일한 미세 구조를 갖지는 않을 가능성이 높습니다. 스카치 브라이트 패드는 알루미늄 먼지가 패브릭을 통해 떨어지도록 하여 보다 반복 가능한 미세 구조를 제공합니다. 또한 스카치 브라이트 패드는 마모 속도가 느려 교체 빈도가 낮습니다.
마모 후 산화 시간에 따른 평균 접착 결합 실패는 표 2에 나와 있습니다. 접착 강도의 비교적 작은 차이는 알루미늄 dollies 대한 산화의 영향이 제한적이기 때문일 수 있습니다. 알루미늄은 일반적으로 air 노출되는 즉시 얇은 산화 알루미늄 층을 생성하므로 오염되지 않은 dollies 장기 노출에 따른 영향을 경험하지 않는 것이 합리적입니다. 산화의 영향은 다른 dolly 소재 유형, 특히 탄소강의 경우 훨씬 더 심각할 수 있습니다.
접착 전 세척 방법에 따른 평균 접착 실패율은 표 3에 나와 있습니다. 이 미미한 차이는 고객이 조심스럽게 취급하는 한 배송 전 dollies 가공을 통해 사용 전에 dollies 탈지할 필요가 없다는 이론을 더욱 뒷받침합니다.
가설의 개발과 요인의 선택 및 제거는 이전의 몇 가지 테스트, 비교 및 실험을 기반으로한다는 점에 유의해야합니다. 관련 테스트 결과와 함께 제거 된 요소 중 일부는 아래에 간략하게 설명되어 있습니다.
쇼트 블라스팅 dollies 효과를 엔드 밀링과 비교했습니다. 서로 다른 제조업체의 세 가지 에폭시가 사용되었습니다. 두 가지 마모 방법을 사용하여 총 24개의 dollies 준비한 다음 강력하게 접착된 흰색 에폭시 코팅 블라스트 강판에 접착했습니다. dolly 인터페이스의 평균 접착 파괴 강도는 샷 블라스트의 경우 2686psi, 엔드 밀링 dollies 경우 2786psi였습니다. 후속 문헌 검색을 통해 이 결과를 설명하는 데 도움이 된 것은 쇼트 블라스팅의 예상되는 장점은 준비 후 몇 시간 내에 dollies 코팅에 접착되는 경우에만 실현될 수 있다는 점에 주목했습니다. 2
일반적으로 크롬산 또는 황산 방식으로 양극 산화 처리하고 밀봉한 알루미늄은 탈지 및 가벼운 마모 후 접착할 수 있습니다. 인산 양극산화 처리된 알루미늄은 전처리 없이 바로 접착하기에 최적의 표면 특성을 가지고 있지만, 원하는 효과를 얻으려면 양극산화 처리 dollies 몇 시간 이내에 접착해야 합니다. 2 이 이론은 아노다이징 처리 후 약 1주일 후에 접착된 소량의 dollies 샘플로 테스트되었습니다. dollies 접착이 지연된 것은 불가피한 배송 및 취급 시간 때문이었습니다. 이 접착력 테스트 dollies 엔드 밀링된 dollies 대해서도 테스트했습니다. 아노다이징 처리된 dollies 접착 강도가 20~30% 낮았습니다.
dolly 접착력을 극대화하기 위해 알루미늄 표면 프라이머를 사용하여 접착력 테스트를 수행했습니다. 테스트에 사용된 표면 프라이머는 헨켈 알로딘 1132로 군용 전환 코팅으로 적극 권장되는 제품입니다. 접착력 테스트에는 기계 가공, 엔드 밀링, 샌드페이퍼 및 샷 블라스팅 등 다양한 마모 방법을 적용한 동일한 수의 dollies 사용되었습니다. 또한 6개의 서로 다른 두 부분으로 구성된 에폭시가 사용되었습니다. 그 결과 헨켈을 사용한 경우 평균 접착 실패 접착 강도가 1776psi인 반면 헨켈을 사용하지 않은 경우 2277psi로 나타났습니다. 이러한 결과는 여러 요인이 복합적으로 작용한 것으로 보이는데, 무엇보다도 헨켈 제품이 우수한 접착제로 인정받는 반면 풀오프 접착 테스트에 필요한 인장 강도를 갖추지 못했다는 점이 가장 큰 원인으로 꼽힙니다. 헨켈 제품은 일부 접착제 및 마모 방법 조합에서 풀오프 테스트 강도를 개선했지만 전반적으로 접착력 테스트 수치는 더 낮았습니다.
마지막으로 주목할 만한 비교는 dollies 탈지 및 세척과 관련된 것이었습니다. 간단히 요약하면, 마모되고 조심스럽게 취급된 dollies 특별한 탈지 및 세척 방법이 필요하지 않았습니다. dollies 메틸 에틸 키톤, 아세톤 또는 알코올로 닦거나 마른 천으로 간단히 닦아도 접착 실패 강도의 차이는 통계적으로 유의미하지 않았습니다. 마모된 Dollies 세척하거나 탈지하지 않고 바로 붙인 경우, dolly at 평균 접착 실패 강도가 더 낮게 나타났습니다. 현미경으로 관찰했을 때, 이러한 접착 실패로 인해 코팅에 남아있는 접착제는 표면에 눈에 보이는 오염 물질의 농도가 더 높은 경향이 있었으며, 특히 샌딩과 같은 마모 방법으로 인해 접착 실패 강도가 더 낮게 나타났습니다.
이러한 예비 결과는 쇼트 블라스팅, 아노다이징, 변환 코팅 및 탈지와 같은 공정을 추가하는 데 드는 엄청난 비용과 결합되어 고객의 현장 구현에 더 도움이 되는 간단하면서도 세련된 공정의 개발로 이어졌습니다.
dolly 준비와 직접적으로 관련된 일반적인 고객 문의는 일회용 dollies 재사용에 관한 것입니다. 이러한 요구는 일반적으로 고가의 스틸 dollies 사용하는 접착력 테스터에 익숙한 고객들이 주로 제기합니다. 이러한 애플리케이션은 고객이 가열 및 시간 소모적인 스크래핑을 통해 dolly 코팅과 접착제를 제거할 수 있는 맞춤형 장비를 제공합니다. dolly 재사용할 수 있는 횟수는 일반적으로 각 재사용 전에 dolly 표면의 마모에 의한 영향에 의해서만 제한됩니다.
수많은 검사관과의 논의에 따르면, 검사 결과의 중요한 증거로서 dollies 유지해야 하는 본질적인 필요성 때문에 dollies 재사용한다는 개념을 무시하는 경우가 많습니다. 다른 고객들은 풀 오프의 성공을 입증하는 영구적인 품질 기록으로 dollies 보관하는 동시에 코팅의 두께와 같은 관련 세부 정보를 제공하기도 합니다. dollies 재사용을 없애기 위한 한 가지 방법은 고객이 테스트 후 보관하거나 폐기할 수 있는 보다 저렴한 일회용 dolly 제공하는 것입니다.
dolly 원래 상태로 되돌릴 수 있다면 재사용해도 큰 문제는 없습니다. 그러나 dolly 심각한 손상이나 마모가 발생한 경우 재사용을 강력히 권장하지 않습니다. 이는 고압 풀오프 시 퀵 커플링에 의해 마모가 발생할 수 있는 알루미늄 dollies 경우 더 흔하고 즉각적으로 나타납니다. 모든 dolly 표면은 이전 테스트 코팅 및 접착제를 세척하는 동안 반복적인 샌딩 또는 기계 가공으로 인해 표면이 고르지 않을 수 있습니다.
이 문서 전체에 걸쳐 문서화된 실험, 테스트 및 비교는 제조업체가 반복 가능한 풀오프 접착력 테스트를 위해 dollies 적절히 준비하는 데 필요한 장비와 방법을 제공해야 할 필요성을 보여줍니다. dollies 준비하는 데는 화학적 및 기계적 솔루션이 무한히 많다는 것을 인정하면서도, 더 간단하고 저렴한 방법으로 dollies 마모시킬 수 있는 방법이 존재할 수 있음을 제안합니다. 연구한 특정 알루미늄 dollies 경우, 스카치 브라이트 패드로 연마한 후 마른 천으로 청소하는 것만으로도 dolly 실패로 인한 풀오프 접착력 테스트 불량을 충분히 제거할 수 있었습니다.
이 글에서 간략하게 언급된 실험 결과에서도 재료와 접착제 조합에 따라 최적의 준비 방법이 다를 수 있음을 알 수 있습니다. 실험 결과, 마모 방법을 변경하면 한 종류의 접착제는 접착 강도가 높아지는 반면 다른 종류의 접착제는 낮아지는 것으로 나타났습니다. 특정 접착제와 관련 dolly 준비 공정에 대한 예비 접착 실패 강도가 여전히 현저히 낮았기 때문에 이러한 모든 대안이 완전히 탐색된 것은 아닙니다. 코팅 호환성 및 경화 시간과 같은 요인으로 인해 특정 접착제의 용도에 대한 사용이 제한될 수 있으므로 이 문서에서 논의된 요소를 사용하여 고객이 제조업체의 권장 dolly 준비 방법을 변경할 때 이를 선택하고 검증하는 프레임워크를 제공하는 것이 좋습니다.
자세한 내용은 PosiTest AT, 접착 테스트 리소스 및 dollies.
드펠스코는 귀중한 기술 지원을 제공한 at 설계 엔지니어 마이크 먼셀과 PosiTest테스트 단계에서 샘플을 제공하고 현장 경험을 공유해준 빌 코벳과 KTA-Tator에게 감사의 인사를 전합니다.
Œ 스카치-브라이트는 3M 회사의 등록 상표입니다.
1 "접착 및 접착제 기술", 알폰수스 V. 포시우스 박사, Hanser Publications, 신시내티, 오하이오, 미국
2 "표면 처리 및 전처리", Vantico Ltd, 덕스포드, 케임브리지, 영국
