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Polymer(Korea), Vol.20, No.2, 241-250, March, 1996
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제진 및 방음용 금속/수지 복합재료의 화학적/기계적 계면물성에 관한 연구
Chemical and Mechanical Aspects on the Interfacial Properties of Steel/Polymer Laminates for Improving Both Vibration and Sound Damping
박용만, 이상매, 한상보
초록
제진능력이 있다고 예상되는 세가지 형태, 즉, 인성이 증가된 에폭시 수지, 도포형인 acrylcopolymer emulsion, 그리고 판형인 이소탁틱 폴리프로필렌 등을 사용하여 steel과 고분자수지 laminates의 lap shear시험과 그들의 계면의 파괴 상태를 비교하고 제진능력의 상대적인 효과를 비교 조사하였다. 세 수지들 중에서 에폭시 수지를 사용한 경우가 lap shear strength 값이 가장 큰것으로 나타났다. 이는 에폭시 수지 자체의 뛰어난 접착성과 적절한 인성의 조절에 기인되어 바람직한 제진강판의 물성을 줄 수 있을 것으로 생각된다. 아미노-실란 결합제로 처리하고 에폭시 수지를 사용한 제진강판의 경우에서 lap shear strength의 값이 dry와 wet의 경우 미처리보다 모두 크게 나타났다. 금속 현미경으로 관찰한 steel과 에폭시 수지의 계면은 비교적 거칠게 나타났으며, 이것은 계면간의 결합력을 향상시켜 주는 것으로 생각된다. Lap shear test 후의 계면의 파괴 현상을 보면, 도포형과 얇은 판형인 경우의 adhesive 파괴에 비해, 인성이 증가된 에폭시를 사용한 경우에서는 cohesive 파괴가 일어났다. 이는 steel과 에폭시 수지간의 결합력이 더 우수하다는 것을 나타 낸다. 감쇠계수의 측정결과, acryl copolymer emulsion을 사용한 시편이 현재 상용화되고 있는 일본제품보다 뛰어난 제진 및 방음 성능을 가지고 있음을 확인하였다. 또한, 에폭시/철 분말 제품은 이종재료들 간의 접착력 문제만 해결이 되면 넓은 주파수 영역에 걸쳐서, 우수한 제진 및 방음 성능을 발휘할 것이라는 사실을 알 수 있었다.
For steel/polymer laminates using three different types of polymer, i.e., modified epoxy, acryl copolymer emulsion, and isotactic polypropylene(IPP), their lap shear strength and interfacial failure conditions as well as their relative damping effects were compared. Among them, the toughened epoxy showed the highest lap shear strength value. This is due to the excellent adhesive ability of epoxy resin itself and the appropriate control of tougheress. This also provides desirable damping properties of the steel plates. In epoxy based steel laminates treated with amino silane coupling agent, lap shear strengths apperared higher than the untreated one under both dry and wet conditions. Since the interphase between steel surfaces and epoxy resin is relatively rough, this can contribute to improve the interfacial bonding by mechanical interlocking. Acryl copolymer emulsion and IPP showed adhesive failure, whereas toughened epoxy showed cohesive failure. This means that the bonding between steel and epoxy id better than that between steel and others. With respect to damping factors, the acryl copolymer emulsion showed better damping capability than the commercially available Japanese steel plates. In addition, the laminate with iron powder showed capability improving vibration and sound damping in a wide frequency range.
Keywords:damping effect;steel/polymer laminate;silane coupling agent;lap shear strength;interfacial failure
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