접착제 가속 테스트
Accelerated testing of adhesives |
접착제의 가속시험은 접착제의 장기적 성능을 얻기 위해 사용된다. 접착제는 일반적으로 다양한 용도의 구조 접합부에 사용된다. 접착제는 기계부재 설계 시 가벼운 무게와 비용 효율적인 옵션을 제공한다. 많은 용도에서 접착식 조인트는 주 하중 지지 조인트일 뿐만 아니라 조인트의 실란트 역할을 한다. 이와 같이 사용 수명이 긴 접착제의 능력을 평가하고 평가할 필요가 있다. 이는 특정 접착제와 관련하여 사용할 수 있는 장기 성능 정보에 기초하여 수행된다. 접착제의 장기 성능을 얻는 방법 중 하나는 가속 테스트를 사용하는 것이다. 이러한 시험에서 접착 시스템의 가능한 고장 메커니즘은 시간을 가속하는 방법으로 시뮬레이션될 것이다.
접착제 고장 예측
일반적으로 서비스 고장은 조사 중인 시스템의 고장 시간을 줄이기 위해 온도, 습기, 기계적 부하 등의 파라미터를 증가시키는 가속도 시험에 의해 예측된다. 접착제 시스템도 이러한 시스템이 설계한 서비스 환경의 고장을 예측하는 데 있어 이 방법의 예외가 아니다. 접착제의 가속 시험 사용 문제는 시험 조건에 대한 복잡성과 다양한 반응에서 비롯된다. 즉, 가속 시험 체제는 접착제의 실제 서비스 환경에 적용되지 않는 반응 운동학을 유도할 수 있다.[1]
접착 안정성
사용 시간과 환경 전체에 걸쳐 접착제 시스템의 바람직한 성능은 사용 수명 전체에 걸쳐 접착제의 특성을 유지할 수 있는 안정성과 능력에 달려 있다. 그러나 접착 결합이 깨지는 이유는 여러 가지가 있을 수 있으며 다른 폴리머와 마찬가지로 생명체 예측도 쉽지 않은 작업이다. 접착제의 안정성에 대한 주요 저하 조건 중 하나는 산화 환경이다. 접착제는 다른 폴리머와 마찬가지로 낮은 온도에서도 산소와 쉽게 반응한다. 산화 작용은 긴 폴리머 체인을 분열시키고 분자량을 감소시킬 것이다. 이것은 비선형 공정이며 기계적 특성이 현저히 저하되는 임계 수준에 접근하는 경향이 있다.[1]
산화 환경에서 서로 다른 접착 시스템이 다르게 노화되므로 원치 않는 응력 인자를 생성하지 않고 실제 서비스에 적용할 수 있는 접착제의 산화 노화를 예측하는 방법을 갖는 것이 중요하다. 폴리머 및 접착제의 가속 계수로 온도를 사용하는 것은 적절하지 않을 수 있다. 이는 낮은 서비스 환경에서는 존재하지 않을 수 있는 고온에서 평행 반응이 발생할 가능성 때문이다.[2]
전통적으로 산화 유도 시간(OIT) 및/또는 산화 시작 온도(OOOT) 방법을 사용하여 물질의 산화 작용을 예측한다. 이러한 속성은 일반적으로 차동 스캐닝 열량계(DSC)를 사용하여 발견된다. 그러나 이러한 옵션은 접착제 및 폴리머에 대한 사용을 제한하는 상승된 온도를 사용한다. 이러한 시험에서 표본은 등열 또는 비등열로 가열되며, 발열열이 감지되면 OIT 또는 OOT 측정값이 결정된다.[2]
시험 지속시간을 짧게(2시간 미만) 유지하기 위해 시험 온도를 180°C 이상으로 올린다. 기본적으로 시험 샘플을 가열한 후 일정 온도에서 일정하게 유지하여 안정화한다. 그런 다음 산소/공기를 적용하고 산화 시작에 적용하는 시간은 "산소 유도 시간"(OIT)이다. 위에서 언급한 바와 같이 고온 노출은 일부 접착 시스템의 실제 사용 중 동작과 측정 데이터의 상관관계를 방해할 수 있다. 이것은 이러한 시험 사용을 제한하고 때로는 신뢰할 수 없게 만든다.[1]
이러한 제한으로 인해 낮은 온도에서 수행되고 동일한 데이터를 수집하는 대체 테스트가 접착제 산화 프로세스에 보다 적용 가능해진다.
화학적 발광(CL)
인공광의 생산은 두 가지 방법으로 이루어질 수 있는데, 백열광은 뜨거운 물체로부터 빛이 생성된다. 빛은 또한 에너지를 방출하고 접지된 전자로부터 방출되는 광자에 의해 "콜드" 방식으로 생성될 수 있다. 전자의 접지 후 광 방출 과정은 매우 빠를 수 있다. 산화 작용과 같은 특정 화학적 과정에서는 전자 방출과 접지 작용이 일어나 발광의 생성을 초래한다.[1]
화학적 발광에서는 산화반응이 진행되면서 빛이 방출되고 특정 종(種)이 형성되어 이후 접지된다. 폴리머에서는 초기에는 불안정한 알킬산소가 형성되어 산소와 더 반응하여 과산화지질을 형성한다. 이 과정은 과산화기(ROO)가 접지된 상태로 이완되고, 광자는 1개의 광자를 지면 단계로 방출하여 빛이 생성되는 "루셀 메커니즘"에 의해 설명된다.[1]
화학 발광 빛은 산화 반응에 따른 물질에 따라 다양한 파장으로 생성된다. 일반적으로 화학적 발광은 단파 범위에 있지만, 어떤 경우에는 광 스펙트럼의 적외선(IR) 영역에서 검출된다. 발광된 빛 파장과 상관없이 화학적 발광에서 빛의 세기를 측정하여 산화과정의 진행과 상관관계가 있다.[1][2]
화학적 발광(CL) 광도는 다양한 등온 산화 주기에서 측정할 수 있지만, 온도를 높은 수준으로 올릴 필요는 없다. 광도의 상관 관계는 산화 유도 온도(OIT)와 같은 산화 공정 파라미터와 이루어진다. 서로 다른 온도에서 측정값을 얻음으로써 가속 산화 진행 상관 관계를 설정할 수 있다. 사용 수명 중 산화 예측을 수행할 수 있다.[1][2]
화학적 발명의 장점
중합체의 행동에 온도는 큰 역할을 한다. 용해, 연화, 유리 전이 등의 특성은 모두 폴리머의 온도 기본 요인이다. 이러한 특성의 일부 또는 전부는 일부 중합체에서 저온에서 발생하며 앞에서 언급한 바와 같이 이러한 온도를 초과하는 시험은 부품의 실제 사용 수명과 잘 상관되지 않는다.[1][2] 중합체/접착제의 산화 연구를 위한 CL의 가장 중요한 장점 중 하나는 고온에서 실행할 필요가 없다는 것이다. 이것은 CL 결과를 다른 이차 반응보다 산화 작용에 더 적용할 수 있게 만든다.
CL 시험의 계측설정은 사용 재료에 맞게 조정할 수 있으며 필요한 샘플의 양은 대개 매우 적다(실제 부품의 굴절). 이 마지막 지점은 주로 표본 질량과 관련이 없는 빛 방출 강도로 이어지는 반응 때문이다.[2]
CL 측정을 사용하여 폴리머/접착 시스템의 산화를 예측하면 부품의 실제 서비스 조건에 매우 근접할 수 있다. 이는 기존 차동 스캐닝 칼로리(CDS) 방식보다 CL의 감도가 높기 때문에 고온에서 CL 실험을 실행할 필요가 없기 때문이다. CL 측정을 위한 계측기는 자체 내장형이며 설정 및 사용이 용이하다.[2]
