정확한 값을 계측하기 위해, 스트레인 게이지를 계측 대상물 위에 정확하게 설치해야 합니다. 이 흰색 종이는 여러분이 올바른 접착제를 선택할 수 있게 해 주고, 계측 대상물에 적절하게 사용하는 방법을 알려줄 것입니다. 또한 다양한 접착제 간의 차이와 접착을 위해 표면을 준비하는 방법을 알려줄 것이고 또한, 스트레인 게이지 설치에 관한 팁을 제공할 것입니다.

접착제 101: 포인트 접착

계측 대상물에 스트레인 게이지를 접착하는 가장 일반적인 방법으로써, 계측 대상물에 가해지는 변형이 스트레인 게이지로 완전히 전달될 수 있도록 고품질의 접착제를 사용합니다. 계측 대상물과 스트레인 게이지 사이의 접착부에서 변형이 일부 '손실'될 경우, 계측 값에 오류가 생깁니다.

변형이 계측 대상물에서 스트레인 게이지로 완전히 전달되도록 대상물에 적합한 접착제를 선택하여 스트레인 게이지를 설치해야 합니다.

접착제 옵션 이해하기

가장 정확한 계측 값을 얻기 위해서는 계측 대상물에 가장 적합한 접착제를 선택해야 합니다. 이를 위해 가능한 옵션들을 이해하는 것이 도움이 됩니다.

단일성분(single component)과 이액형(multi component) 접착제

  • 단일성분 접착제의 경우, 튜브에서 짜서 바로 사용하면 되고 성분을 섞을 필요가 없습니다.
  • 이액형접착제는 보통 사용 전에 혼합해야 하는 두 개의 성분으로 이루어져 있습니다. 이 접착제에는 '가용 수명'이 있는데, 두 성분을 혼합한 후 사용할 수 있는 시간의 길이를 뜻하며 분 단위 또는 시간 단위일 수 있습니다.

냉경화와 열경화 접착제

  • 냉경화 접착제는 스트레인 게이지를 계측 대상물에 설치할 때 실온에서 사용하기만 하면 됩니다.
  • 열경화 접착제는 경화를 위해 반드시 가열해야 합니다. 하지만 이런 경우, 계측 대상물이 오븐 안에 들어가 접착제가 경화될 때까지 더 높은 온도를 견뎌야 한다는 뜻이 됩니다. 계측 대상물이 오븐 안에 있는 동안 스트레인 게이지를 지속적으로 눌러 줄 방법도 필요합니다. 이 접착제는 경화 과정에서 가열되기 때문에 더 높은 사용 온도를 견딜 수 있습니다. 이 접착제는 트랜스듀서 생산에서 흔히 사용됩니다.

경화 시간

유형이 다른 접착제들은 접착 부위의 경화를 위해 필요한 경화 시간이 모두 다릅니다. 경화 시간은 주위 환경의 온도에 일부 영향을 받습니다. 온도가 낮을 수록 접착제가 경화되는 시간은 길어집니다. 반면, 온도가 높을 수록 접착제는 빠르게 경화됩니다.

사용 온도

유형이 다른 접착제들은 다양한 주위 환경 온도를 견딜 수 있도록 설계되었습니다. 접착제의 데이터 시트가 해당 접착제의 사용 온도 범위를 알려 줍니다. 계측 대상물과 스트레인 게이지를 이 사용 온도 범위 밖에서 사용할 경우, 변형 계측에 오류가 생길 수 있습니다. 예를 들어, 어떤 접착제가 200°C까지 사용이 가능함에도 불구하고 해당 접착제를 200°C 이상의 환경에서 사용하게 되면 크림 형태로 녹아 변형 계측에 부정적인 영향을 주게 됩니다.

온도 이외에도, 일부 접착제에는 습도 제한이 있습니다.

점성

 

각 접착제들은 서로 다른 점성을 지니고 있는데 이는 특정 대상물에 따라 접착력이 높거나 낮은 접착제가 더 효율적이기 때문입니다.

  • 접착력이 좋은 얇은 막의 접착제를 사용하면 안정적인 접착을 위해 두껍게 층을 만들 필요 없이 스트레인 게이지를 대상물에 접착할 수 있습니다. 일반적으로, 두꺼운 층은 스트레인 게이지와 접착 대상물 사이에 간격을 만들게 되므로 계측에 오류가 생길 수 있기 때문에 얇은 막의 접착제가 더 유리합니다. 계측의 기준으로서, 접착 대상물 위의 중립층에 의존하는 벤딩 스트레인 게이지를 사용할 경우, 계측 과정에 오류가 커질 수 있습니다.
  • 두터운 막의 접착제는 다공성 물체에 더 유리합니다. 예를 들면, 얇은 막의 접착제의 경우 콘크리트에 바로 흡수되기 때문에 더 두껍고 끈끈한 접착제가 필요하게 됩니다. 그러나 가능하면 접착층을 얇게 하는 것이 중요합니다.

접착제 선택에 관한 더욱 자세한 사항은 기술자료 "스트레인게이지 설치를 위한 접착제 선택"을 읽어보시기 바랍니다.

HBM 접착제 종류

HBM 에서는 다양한 목적의 접착제를 제공합니다. 아래의 리스트를 읽어보시고 귀하의 용도에 맞는 접착제를 선택하세요. 

Z-70 — 실험적 스트레스를 분석할 때에 가장 널리 쓰이는 신속 경화 초강력 접착제

  • 단일 성분 (Single component)
  • 냉경화 (실온에서 경화 가능)
  • 경화 시간: 1분, 엄지로 꾸욱 눌러줄 것
  • 정적 계측에서 사용 온도: -55°C ~ 100°C(영점이 매우 중요함). 이 접착제는 동적 계측의 경우 120°C 까지 견딜 수 있습니다. 습도는 최소 30% 이상이어야 합니다.
  • 점성이 낮음 (얇은 막의 접착제)

X60—메타크릴산염 혼합물

  • 이액형 접착제—분말과 액체로 구성된 2중 성분 접착제
  • 냉경화 (실온에서 경화 가능)
  • 경화시간 : 2-5분
  • 동적 계측에서 사용 온도: -200°C - 80°C
  • 높은 점성 - 65 마이크로미터의 레이어

X280—에폭시 레진

  • 이액형 접착제—easy-mix bag에 들어있는 2개의 성분
  • 특정 온도에서 냉경화또는 열경화
  • 실온에서의 경화 시간: 8시간, 95°C로 가열했을 경우의 경화 시간: 1시간
  • 정적 계측에서의 사용 온도: 200°C까지, 동적 계측에서의 사용 온도: 280°C까지
  • 고점성 (두터운 막의 접착제) - 40마이크로미터의 층

EP150—에폭시 레진

  • 단일성분
  • 열경화
  • 160°C에서의 경화 시간: 6시간, 190°C에서의 경화 시간: 1시간
  • 사용 온도: 150°C까지
  • 저점성; 트랜스듀서 제조에 흔히 사용

EP310S—에폭시 레진

  • 다중 성분, 가용 수명 1개월
  • 열경화
  • 200°C에서의 경화 시간: 30분, 센서 제조용으로는 6시간 120°C
  • 동적 계측에서의 사용 온도: -270°C ~ 310°C
  • 저점성, 센서 제조시 접착할 때에 흔히 사용

BCY01

초강력 접착제 촉진제인 Z70는 낮은 습도를 상쇄하여 접착제의 경화를 촉진하는 데 사용합니다. 주의: 촉진제는 매우 빠르게 반응하므로 스트레인 게이지에 처음 작업할 때 정확해야 합니다. 어떤 엔지니어들은 접착제에 습도를 추가적으로 공급하기 위해 촉진제를 사용하기 보다는 단순히 입으로 바람을 불기도 합니다.

HBM의 스트레인 게이지 제품에 관한 자세한 사항은 hbm.com/strain 을 방문해 주십시오.

접착제를 부착 할 대상물 표면을 준비하는 방법

스트레인 게이지를 대상물에 접착시키기 전에 표면을 깨끗하게 하는 것이 중요합니다. 먼지, 기름, 페인트, 녹 또는 기타 마감재 등 이물질이 표면에 남아 있는 경우, 접착이 효율적으로 이루어지지 않을 수 있습니다. 먼저, 스크래이퍼나 그라인더를 사용하여 표면에 남아 있는 이물질을 제거하여 스트레인 게이지가 대상물에 확실하게 접착될 수 있도록 합니다.

표면 정리의 두 번째 단계는 스크래이핑이나 그라인딩 중에 생겼을 조각이나 파편 등을 깨끗하게 청소하여 표면을 부드럽게 만드는 것입니다. 마지막으로 표면에 사용되도록 특별히 개발된 HBM의 RMS1과 같은 청소용액을 사용하여 표면을 깨끗하게 합니다.

주의: 스트레인 게이지를 설치하고자 하는 지점에 산화물 층이 없도록 하기 위해 접착제와 스트레인 게이지를 접착하기 직전에 접착 대상물을 말끔하게 닦아내야 합니다. 청소 직후에 스트레인 게이지를 설치할 수 없는 경우라면 접착제 테이프를 사용하여 산소나 먼지로부터 일시적으로 표면을 보호할 수 있습니다.

표면이 충분히 깨끗해졌으면 물체의 표면을 러프닝하여 접착면을 넓힘으로써 접착력을 향상시켜야 합니다. 접착제의 종류에 따라 모래를 분사하거나 180에서 300의 입자 사이즈를 가진 사지(사포)를 사용할 수 있습니다. 접착제 데이터 시트에 권장 입자 사이즈가 있습니다. 다음으로 한번 더 마지막으로 표면을 청소합니다. 이 단계가 중요한 이유는 표면을 러프닝하는 과정에서 계측 지점에 먼지가 들어갔을 가능성이 있기 때문입니다.

접착제 사용 전, 준비 요령과 팁!

스트레인 게이지 설치가 잘 되면 계측 값의 오차 범위도 줄어듭니다. 특정 물질로 이루어진 표면에 대해 준비하는 몇 가지 요령입니다.

금속

일반적으로 알루미늄, 베릴륨동, 구리 및 강철 등의 금속은 기본적인 청소와 러프닝을 통해 준비가 용이합니다. 일반적으로 앞에서 언급된 어떠한 종류의 접착제도 사용이 가능합니다.

금속 표면에 접착제를 사용하는 것은 쉬운 일이지만 몇 가지 예외 사항이 있습니다. 티타늄의 경우, 접착제가 금속에 산화물 층을 생성시킬 수 있으므로 스트레인 게이지를 신속하게 설치해야 합니다.

 

플라스틱

물리적 마모 위주의 러프닝으로 플라스틱을 준비하는 대신, Tetra-Etch를 사용한 화학적 러프닝을 선택할 수 있습니다. 또한 폴리에틸렌에는 핸드헬드 도구를 사용하여 산소 플라즈마를 사용할 수도 있습니다. 모든 접착제가 플라스틱에 사용될 수 있는 것은 아니며, 따라서 최적의 접착제를 선택한 이후에는 접착제의 데이터 시트를 반드시 읽어보시기 바랍니다.

스트레인게이지 설치

표면을 청소, 러프닝, 다시 청소하고 나면 선택한 접착제를 사용하여 스트레인 게이지를 설치할 준비가 모두 완료된 것입니다. 먼저 대상물 표면에 스트레인 게이지를 설치할 계측 지점을 표시합니다. 차후에 다시 지울 수 있도록 잉크가 없는 빈 볼펜을 사용해서 표시합니다.

금지 사항:

  • 표면을 날카로운 바늘 등으로 긁는 행위. 성분에 손상을 가져옵니다.
  • 표면을 만지는 행위. 깨끗한 손이라도 표면에 기름과 손자국 등을 남겨 접착을 방해할 수 있습니다.
  • 표면에 입으로 바람을 부는 행위. 입김은 습도를 증가시켜 오염 물질을 끌어당깁니다.

표면에 표시를 하고 나면 마지막으로 표면을 청소할 준비를 합니다. RMS1 기름제거제 또는 이와 유사한 제품을 깨끗하고 보풀이 없는 셀룰로즈 청소 패드를 사용하여 그리스를 마지막으로 한번 더 제거합니다. 표면에 오염물질이 남아있지 않을 때까지 청소 패드로 문질러 닦습니다. 매번 청소를 할 때마다 패드를 새 것으로 교체하고 남은 기름제거제를 절대 병으로 다시 넣지 않습니다.

이제 스트레인 게이지를 설치할 준비를 마쳤습니다. HBM 스트레인 게이지는 세척 상태로 출고되며 대상물에 바로 설치 가능합니다. 집게를 사용하여 패키징에서 스트레인 게이지를 꺼내 (손으로는 만지지 않습니다) 이전에 볼펜으로 표시해 둔 지점에 놓습니다. 접착제 테이프를 사용하여 연결부를 덮고 접착제를 준비하는 동안 제자리에 고정시킵니다. 또한 접착제를 사용하고 난 후에 접착제 테이프를 사용하여 대상물을 보호할 수도 있습니다. 경계 부분이 있다면 스트레인 게이지 주변에 테이프를 감아 주시면 됩니다. 이 테이프는 접착제로부터 대상물을 보호합니다.

 

선택한 접착제에 관한 지침서를 읽어 보고 접착제가 다중성분 접착제라면 성분들을 섞어 줍니다. 접착제가 준비되면, 집게로 테이프를 제거하고 마찬가지로 집게를 사용하여 스트레인 게이지를 들어올린 뒤 목표 지점에 얇은 접착제 막을 만들어 줍니다. 게이지를 다시 접착제 위에 놓은 뒤 일정한 압력으로 눌러 줍니다. 스트레인 게이지가 일단 접착제 위에 위치하게 되면 더 이상 움직여서는 안 됩니다.

스트레인 게이지를 고정하고 접착제가 경화된 후, 경계 부분의 테이프를 집게로 제거합니다. 게이지는 계속해서 일정한 압력으로 눌러 줍니다. 경화 도중에 테이프를 제거하는 일이 없도록 하십시오.

신속 경화 접착제를 사용하고 있고 엄지 손가락 압력 만으로 누르고 있다면, 손가락과 스트레인 게이지 사이에 Teflon 호일을 사용해서 손가락이 스트레인 게이지에 실수로 닿지 않도록 합니다.

더 많은 정보를 원하신다면

사용에 적합하고 스트레인 게이지에 알맞은 접착제를 선택함으로써, 계측 오류를 최소화하고 스트레인 게이지의 정확도를 향상시킬 수 있습니다.

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저자에 관하여

Jens Boersch는 지난 14년간 제품 관리자로 HBM과 함께 일해 왔습니다. 그는 스트레인 게이지, 앰프 시스템 및 데이터 수집 소프트웨어 제품을 포함하여 모든 제품의 실험 및 HBM의 계측 기술에 관여했습니다. 그는 독일 Darmstadt에 기반을 두고 있습니다.

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