에폭시 수지와 유리섬유직물 간의 젖음성을 분석하였다. 에폭시 수지와 산무수물 경화제의 혼합비는 당량비 1:0.5, 1:1, 1:1.2로 하였고, 촉매는 혼합된 수지의 0.lwt%로 첨가하였다. DSC 경화거동분석 결과 이 혼합 수지는 상온에서 함침이 가능하였다. 혼합 수지에 대해 유리평판에 놓여진 유리섬유직물 위에 수지 한 액적(방울)을 투하 후 시간에 따른 접촉각 변화를 측정하였다, 또한, 일정량의 에폭시 수지 액적을 투하시켜 시간에 따른 젖음면적 변화를 측정하였다, 접촉각, 액적높이, 순수 젖음면적, 젖음계수를 측정함으로써 유리섬유직물에 대한 에폭시 수지의 젖음성을 비교 평가하였다. 그 결과 당량비 1:1.2에서 유리섬유직물에 대한 젖음성이 가장 우수하였다.
에폭시 수지와 유리섬유직물 간의 젖음성을 분석하였다. 에폭시 수지와 산무수물 경화제의 혼합비는 당량비 1:0.5, 1:1, 1:1.2로 하였고, 촉매는 혼합된 수지의 0.lwt%로 첨가하였다. DSC 경화거동분석 결과 이 혼합 수지는 상온에서 함침이 가능하였다. 혼합 수지에 대해 유리평판에 놓여진 유리섬유직물 위에 수지 한 액적(방울)을 투하 후 시간에 따른 접촉각 변화를 측정하였다, 또한, 일정량의 에폭시 수지 액적을 투하시켜 시간에 따른 젖음면적 변화를 측정하였다, 접촉각, 액적높이, 순수 젖음면적, 젖음계수를 측정함으로써 유리섬유직물에 대한 에폭시 수지의 젖음성을 비교 평가하였다. 그 결과 당량비 1:1.2에서 유리섬유직물에 대한 젖음성이 가장 우수하였다.
Analysis of wettability between epoxy resin and glass fabric was studied. The mixing ratios of epoxy resin and anhydride hardener were varied as 1:0.5, l:l and l:1.2. Catalyst content was fixed as 0.1wt% of the mixed resin. A curing analysis by differential scanning calorimeter(DSC) showed a possibl...
Analysis of wettability between epoxy resin and glass fabric was studied. The mixing ratios of epoxy resin and anhydride hardener were varied as 1:0.5, l:l and l:1.2. Catalyst content was fixed as 0.1wt% of the mixed resin. A curing analysis by differential scanning calorimeter(DSC) showed a possible impregnation of the mixed resin at the room temperature. An effective contact angle of the mixed epoxy resin drop onto the glass fabric being preset on a flat glass plate was measured as a function of time. The wet area of the epoxy resin drop was also measured. Behaviors of the contact angle, the droplet height, the neat wet area and the coefficient of wettability were used to evaluate the wettability of the epoxy resin onto the glass fabric. It was concluded that the equivalent ratio of 1: 1.2 was the most suitable for the wettability.
Analysis of wettability between epoxy resin and glass fabric was studied. The mixing ratios of epoxy resin and anhydride hardener were varied as 1:0.5, l:l and l:1.2. Catalyst content was fixed as 0.1wt% of the mixed resin. A curing analysis by differential scanning calorimeter(DSC) showed a possible impregnation of the mixed resin at the room temperature. An effective contact angle of the mixed epoxy resin drop onto the glass fabric being preset on a flat glass plate was measured as a function of time. The wet area of the epoxy resin drop was also measured. Behaviors of the contact angle, the droplet height, the neat wet area and the coefficient of wettability were used to evaluate the wettability of the epoxy resin onto the glass fabric. It was concluded that the equivalent ratio of 1: 1.2 was the most suitable for the wettability.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 수지와 경화제의 경화 거동[7-9]을 알아보고, 기존의 접촉각 측정방법을 보완하여 굴곡 표면을 가지는 섬유직물에 대한 레진의 접촉각 측정 방법을 제안하고 수지의 액적높이, 순수젖음면적, 젖음계수를 측정해 젖음성의 관계를 해석하고자 한다.
제안 방법
1) 기존의 접촉각 측정방법으로는 유리섬유직물의 표면 특성상 공기, 액체와 고체의 3상이 만나는 끝점의 접촉각 측정값이 크게 분산되어 신뢰할만한 결과를 얻지 못하기 때문에 새로운 접촉각 측정방법을 제안하였다. 이 방법을 적용한 결과, 시간에 따른 액적의 .
또한 편광현미경(SZX12, OLYMPUS) 촬영을 통하여 유리섬유직물 시험편 위에 일정량의 에폭시 수지 한 방울을 상온에서 투하시킨 후, 유리섬유직물의 젖음면적을 시간에 따라 측정하였다. 이렇게 촬영한 영상을 iSolution Lite 프로그램을 이용해 에폭시 수지 중량당 순수젖음면적(眼w)을 측정 하였다.
본 연구에서는 Fig. 4에서 보는 바와 같이 카메라 촬영으로 상온에서 접촉모양을 측정하였다. 유리섬유직물 시험편 위에 일정량의 에폭시 수지 한 방울을 투하시킨 후, 고 해상도 이미지 카메라를 통해 정해진 시간 Osec, 20sec, 40sec, 60sec, 2min, 3min, 5min, lOmin, 30min, 60min에서 액적 레진 영상을 촬영하였다.
본 연구에서는 유리섬유직물에 대한 에폭시 수지 액적의 접촉각 측정방법을 제안하였고, 액적높이, 에폭시 수지 Img 당 순수젖음면적을 측정하여 젖음계수의 함수로 평가하였다.
섬유직조 내 기공의 대응지름 는 본 실험에서 사용한 유리섬유 직물의 SEM촬영 사진인 Fig. 15로부터 iSolution Lite 프로그램을 사용하여 일정한 직사각형 면적 안에 유리섬유 10가닥의 단면적을 제외한 면적으로부터 식 (3)을 통하여 구하였다. 이렇게 측정한 섬유직조 내 기공의 대응지름 De는 약 5.
수지의 표면장력, 수지와 섬유사이의 접촉각은 Contact angle and surface tension measurement tester(Phoenix 300, Surface Electro Optics)로 측정하였다. 수지와 섬유사이의 접촉각 。는 상온(25'C)에서 유리섬유직물과 물성이 같은 유리 평판 위에서 측정하였다.
시 차주사열 량계 DSC(Dif花reMial Scanning Calor 代 ne¥er)장비를 사용하여 에폭시 수지와 경화제의 혼합물에 대해 경화 특성을 측정하였다- DSC 측정시 실험조건은 상온(卷笆)에서부터 H)℃/min로 25O℃까지 승온하였다.
에폭시 수지 한 방울의 중량은 세 가지 당량비 1:0.5, 1:1, 1:1.2에서 각각 10회 측정한 중량의 평균으로 하였다. 세 가지 당량비 1:0.
에폭시 수지와 경화제의 혼합비는 당량비 1:0.5, 1丄 1:1.2 로 혼합하였으며, 촉매는 혼합된 수지의 O」wt%만큼 첨가하였다. 젖음성 시험은 혼합 후 30분 이내에 시행하였다.
섬유직경이다. 유리섬유직물 단면의 SEM촬영 영상을 iSolution Lite 프로그램을 사용하여 &를 측정하였다.
4에서 보는 바와 같이 카메라 촬영으로 상온에서 접촉모양을 측정하였다. 유리섬유직물 시험편 위에 일정량의 에폭시 수지 한 방울을 투하시킨 후, 고 해상도 이미지 카메라를 통해 정해진 시간 Osec, 20sec, 40sec, 60sec, 2min, 3min, 5min, lOmin, 30min, 60min에서 액적 레진 영상을 촬영하였다. 투하 직후 Osec의 기준 시점은, 예폭시 수지 한 방울을 투하 직후 유리섬유직물 시험편 위에 온전한 액적의 형성 시점을 육안으로 확인한 순간이다.
이렇게 촬영한 영상을 iSolution Lite 프로그램을 이용해 에폭시 수지 중량당 순수젖음면적(眼w)을 측정 하였다.
13은 유리섬유직물 시험편 위에 각 당량비 별로 일정량의 에폭시 수지 한 방울을 투하시킨 후, 유리섬유직물 평면의 젖음면적을 lOmin 경과 직후에 측정한 사진이다. 이렇게 촬영한 영상을 isolation Lite 프로그램을 이용해 젖음면적을 측정하였다.
이에 본 실험에서는 Fig. 6과 같이 액적의 폭(수평거리, d)의 양 끝점으로부터 액적의 내부로 약 3%(0.03d)를 이동시킨 점(B)에서 수직선을 그어 공기와 액체의 경계면과 만나는 접점(C)과 공기, 액체와 고체 3상이 만나는 접점(A)에 직선을 그어 액적의 수평선과 이루는 접촉각(%)을 측정하였다.
대상 데이터
사용하였다. 경화제로는 anhydride(MH-700G, 신 일본 이화주식회사(NJC))를 사용하였다. 이 수지와 경화제의 특성은 Table 2에 나타나 있다.
본 연구에서는 유리섬유직물(#1080, Asahi)을 사용하였고, Fig. 1에서 보는 바와 같이 평직형태이며 경사와 위사가 동일한 양축균등(balanced biaxial)구조를 가지고 있다. 유리섬유 직물의 섬유직경을 SEM촬영으로 측정한 결과 지름이 약 5.
수지로는 에폭시 수지(YD-127, diglycidly ether of bispenol-A, 국도화학)를 사용하였다. 경화제로는 anhydride(MH-700G, 신 일본 이화주식회사(NJC))를 사용하였다.
시험편은 Fig. 3과 같은 단순 유리판(SMaJime glass 미ate) 위에 본 실험대상인 유리섭유직물을 움직이지 않도록 4개의 모서리 부를 접착테이프(Cat 810以 3M)로 고정하였다.
이 수지와 경화제의 특성은 Table 2에 나타나 있다. 촉매로는 이미다졸류(2-ethy!-4-methyhmidazole)를 사용하였다.
성능/효과
2) 유리섬유직물 위에 에폭시 수지와 경화제의 혼합 당량비 1:0.5, 1:1, 1:1.2의 에폭시 수지 액적 투하 후 수지 액적의 높이를 시간에 따라 측정한 경우, 액적높이의 감소량은 혼합 당량비 1:1.2가 가장 컸으며 1:0.5가 가장 작았다.
3) 각각의 혼합 당량비에 대해 모세관압 M를 구한 결과, 모세관압이 높은 당량비의 에폭시 수지의 순수 젖음 면적이 오히려 가장 작았다. 수지의 순수젖음면적은 개방형의 양축균등 유리섬유직물을 대상으로 할 때 점도가 낮을수록 커졌던 것이다.
4) 모세관압과 점도를 변수로 하여, 이를 통해 젖음 계수를 제안하고 각 당량비의 순수젖음면적과 정규화 된 액적 높이의 감소량의 관계를 구한 결과, 젖음계수가 커질 수록 순수 젖음 면적과 액적높이의 감소량이 커져 좋은 젖음성을 보였다. 즉, 본 실험의 범위에선 세 가지의 혼합 당량 비 중 당량비 1:1.
또, 에폭시 수지 액적을 유리섬유직물 위에 투하 후 수지 액적이 유리섬유직물에 젖어감에 있어 액적높이가 감소하였다. 초기 높이에 비해 lOmin 후의 액적높이의 변화량을 관찰한 결과 액적높이 감소량이 상당히 컸음을 알 수 있었다.
37顽이었다. 또한, 당량비 1:0.5, 1:1, 1:1.2의 에폭시 수지 1嚨당 순수젖음면적(厶Aw)은 약 1.99m)T7mg, 약 4.4«ir7mg, 약 6.36醐施으로 당량비 1:1.2의 에폭시 수지가 가장 좋은 젖음성을 나타냈다.
젖음계수가 커질수록 순수 젖음 면적은 급격하게 커졌음을 알 수 있었고, 액적 높이의 감소분이 커졌음을 확인할 수 있었다. 본 실험의 범위에선당량비 1:1.2(젖음계수(@) = 4.73Pa/cp)의 에폭시 수지가 유리섬유 직물에 대한 젖음성이 가장 우수함을 알 수 있다.
초기 높이에 비해 lOmin 후의 액적높이의 변화량을 관찰한 결과 액적높이 감소량이 상당히 컸음을 알 수 있었다. 액적높이의 감소량은 에폭시 수지와 경화 제의혼합 당량비 1丄2가 가장 컸으며, 1:0.5 가 가장 작았다. 이는 경화제의 혼합량이 많을수록 유리섬유직물에서 에폭시수지 침투속도가 빨라졌음을 의미한다.
1에서 보는 바와 같이 평직형태이며 경사와 위사가 동일한 양축균등(balanced biaxial)구조를 가지고 있다. 유리섬유 직물의 섬유직경을 SEM촬영으로 측정한 결과 지름이 약 5.2㎛ 였다(Fig. 2). 유리섬유직물의 물성은 Table 1에 나타나 있다.
2 에폭시 수지 물성인 점도의 영향에 기인한 것으로 생각되었다. 점도측정 결과, 각각의 당량비 별로 2OO8cp, 882cp, 750cp로 측정되었으며 당량비 1:0.5의 경우 점도가 다른 당량비보다 2배 이상 높았다. 당량비 과 1:1.
이 방법을 적용한 결과, 시간에 따른 액적의 .접촉각은 유리섬유직물 표면형상의 요철과 유리섬유직물의 경사/위사 방향이 수지 액적 선단부의 이동방향에 따라 변동하였고, 모세관현상에 따른 수지 침투속도가 달라져서 접촉각이 변동하여, 유리섬유직물에 대한 수지 액적의 젖음 특성을 잘 나타냈다.
2의 젖음계수와 유리섬유직물 시험편 위에 에폭시 수지 액적 한 방울을 투하한 후, lOtnin이 경과된 직후에 측정된 에폭시 수지 Mg당 순수젖음면적(厶Aw)과 액적높이의 정규화된 감소량 값(△비瞄을 젖음계수의 함수로 도식화 한 것이다. 젖음계수가 커질수록 순수 젖음 면적은 급격하게 커졌음을 알 수 있었고, 액적 높이의 감소분이 커졌음을 확인할 수 있었다. 본 실험의 범위에선당량비 1:1.
보였다. 즉, 본 실험의 범위에선 세 가지의 혼합 당량 비 중 당량비 1:1.2(젖음계수(a) = 4.73Pa/cp)에서 가장 우수한 젖음성을 나타냈다.
초기 높이에 비해 lOmin 후의 액적높이의 변화량을 관찰한 결과 액적높이 감소량이 상당히 컸음을 알 수 있었다. 액적높이의 감소량은 에폭시 수지와 경화 제의혼합 당량비 1丄2가 가장 컸으며, 1:0.
여기서는 경화 시작온도만을 측정하였으며 , 경화완료정도를 나타내는 총발열 량은검토하지 않았다. 혼합 당량비 1:1에서는 에폭시 수지의 경화가 약 134云에서 시작되었으며, 혼합 당량비 1:1.2에서는 경화가 약 145℃에서 시작하는 것으로 측정되었다. 당량비가 클수록 에폭시 수지의 경화 시작온도가 약 10℃ 커졌음을 알 수 있다.
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