본 연구에서는 SP-100 알루미늄 분말 에폭시의 경도 및 압축강도를 평가하기 위해, 후경화 조건을 달리한 5 종류의 시편에 대해 온도별 경도 측정 시험과 압축강도시험을 수행하였다. 온도별 표면경도 시험 결과, 후경화 온도가 높을수록 경도가 높게 나타나는 것을 확인하였다. 특히, Case 3과 Case 4의 경우가 다른 Case의 시편에 비해 상대적으로 높은 경도를 보임을 알 수 있었다. 압축시험을 통한 시편의 압축강도는 후경화를 실시한 시편들이 비교적 유사한 강성 및 강도를 나타내었으며 미실시한 시편은 열가소성 수지와 같은 압축응력곡선을 나타내었다.
본 연구에서는 SP-100 알루미늄 분말 에폭시의 경도 및 압축강도를 평가하기 위해, 후경화 조건을 달리한 5 종류의 시편에 대해 온도별 경도 측정 시험과 압축강도시험을 수행하였다. 온도별 표면경도 시험 결과, 후경화 온도가 높을수록 경도가 높게 나타나는 것을 확인하였다. 특히, Case 3과 Case 4의 경우가 다른 Case의 시편에 비해 상대적으로 높은 경도를 보임을 알 수 있었다. 압축시험을 통한 시편의 압축강도는 후경화를 실시한 시편들이 비교적 유사한 강성 및 강도를 나타내었으며 미실시한 시편은 열가소성 수지와 같은 압축응력곡선을 나타내었다.
In this study, we performed experimental tests on five SP-100 aluminum powder epoxy specimens with several after-curing conditions in order to estimate their hardness with temperature and compressive strength. In the surface hardness test, it was found that the higher the after-curing temperature, t...
In this study, we performed experimental tests on five SP-100 aluminum powder epoxy specimens with several after-curing conditions in order to estimate their hardness with temperature and compressive strength. In the surface hardness test, it was found that the higher the after-curing temperature, the higher was the hardness. In particular, it was found that the hardness of the specimens in cases 3 and 4 was much higher than in the other cases. In addition, in the compression tests carried out to evaluate the compressive strength, it was found that the specimens showed relatively similar stiffness and strength with after-curing, and specimens with no after-curing showed compression stress-strain curves similar to those of thermoplastic resins.
In this study, we performed experimental tests on five SP-100 aluminum powder epoxy specimens with several after-curing conditions in order to estimate their hardness with temperature and compressive strength. In the surface hardness test, it was found that the higher the after-curing temperature, the higher was the hardness. In particular, it was found that the hardness of the specimens in cases 3 and 4 was much higher than in the other cases. In addition, in the compression tests carried out to evaluate the compressive strength, it was found that the specimens showed relatively similar stiffness and strength with after-curing, and specimens with no after-curing showed compression stress-strain curves similar to those of thermoplastic resins.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
(6) 에폭시 수지의 압축강도와 관련된 연구로는, 탄소섬유-에폭시 복합 적층판의 저속 충격 및 잔류 압축강도에 관한 연구를 통하여, 저속 충격 하중으로 인한 복합재료의 내부 손상 결정 및 하중 후 압축 하중이 작용할 때 하중 수행 능력과 손상 진전 기구를 결정하였다.(7) 또한 압축하중 상태에 있는 복합재료의 시편의 크기 증가에 따른 강도 저하 현상을 분석하기 위해, 홀을 갖는 복합재의 압축 강도에 대한 크기 효과를 고찰하였다.(8) 정수압을 받는 단일방향으로 적층된 탄소섬유/에폭시 복합재에 대하여 변형률 속도 변화에 따른 압축탄성계수와 파괴응력 및 변형률과 같은 압축 특성 변화에 대해 연구하였다.
(7) 또한 압축하중 상태에 있는 복합재료의 시편의 크기 증가에 따른 강도 저하 현상을 분석하기 위해, 홀을 갖는 복합재의 압축 강도에 대한 크기 효과를 고찰하였다.(8) 정수압을 받는 단일방향으로 적층된 탄소섬유/에폭시 복합재에 대하여 변형률 속도 변화에 따른 압축탄성계수와 파괴응력 및 변형률과 같은 압축 특성 변화에 대해 연구하였다.(9) 나아가, 해수가 흡수된 정수압력하의 탄소섬유/에폭시 복합재의 압축 특성 변화를 검토하였다.
본 연구에서는 SP-100 알루미늄 분말 에폭시의 경도 및 압축강도를 평가하기 위해, 후경화 조건을 달리한 5 종류의 시편에 대해 온도별 경도 측정 시험과 압축강도시험을 수행하였다.
제안 방법
먼저 경도와 관련하여, 경화제를 첨가하지 않고 비스페놀 A 형 에폭시 수지를 이용한 폴리머 시멘트 경화체의 강도 발현 효과를 명백히 하기 위해, 가열 양생 온도별로 강도 발현에 대하여 검토하였다.(4) 또한 다중모드 광섬유를 이용하여 에폭시 복합재료의 경화과정 중 발생하는 광신호를 측정하였으며, 측정된 신호를 온도에 따른 에폭시 점도 변화와 열분석을 이용하여 파괴과정과 연관하여 해석하였다.(5) 나아가 경화제를 사용하지 않은 에폭시 시멘트 모르타르의 압축강도 특성에 관한 연구를 통하여, 에폭시 혼입률이 증가할수록 압축강도도 비례하여 증가함을 보였다.
(8) 정수압을 받는 단일방향으로 적층된 탄소섬유/에폭시 복합재에 대하여 변형률 속도 변화에 따른 압축탄성계수와 파괴응력 및 변형률과 같은 압축 특성 변화에 대해 연구하였다.(9) 나아가, 해수가 흡수된 정수압력하의 탄소섬유/에폭시 복합재의 압축 특성 변화를 검토하였다.(10)
이상의 5 가지 Case 별로 5 종류의 시편을 제작하여 온도를 상온에서 200℃까지 가열하여 경도를 측정하였다. 먼저 5 종류의 시편에 대하여 25℃에서 24 시간 1 차 경화한 후, 각 측정온도에서 약 15 분간 온도를 유지하여 시편의 열평형을 유도하였다. 이는 사출공정의 특성상 고온의 수지가 금형으로 유입되어 단시간에 냉각, 탈형되는 특성을 고려하여 이와 같이 실험을 수행하였다.
지금까지 실험과 해석을 통하여 에폭시 수지의 경도와 압축 강도에 관한 연구들이 많이 수행되어왔다. 먼저 경도와 관련하여, 경화제를 첨가하지 않고 비스페놀 A 형 에폭시 수지를 이용한 폴리머 시멘트 경화체의 강도 발현 효과를 명백히 하기 위해, 가열 양생 온도별로 강도 발현에 대하여 검토하였다.(4) 또한 다중모드 광섬유를 이용하여 에폭시 복합재료의 경화과정 중 발생하는 광신호를 측정하였으며, 측정된 신호를 온도에 따른 에폭시 점도 변화와 열분석을 이용하여 파괴과정과 연관하여 해석하였다.
먼저 5 종류의 시편에 대하여 25℃에서 24 시간 1 차 경화한 후, 각 측정온도에서 약 15 분간 온도를 유지하여 시편의 열평형을 유도하였다. 이는 사출공정의 특성상 고온의 수지가 금형으로 유입되어 단시간에 냉각, 탈형되는 특성을 고려하여 이와 같이 실험을 수행하였다.
이상의 5 가지 Case 별로 5 종류의 시편을 제작하여 온도를 상온에서 200℃까지 가열하여 경도를 측정하였다. 먼저 5 종류의 시편에 대하여 25℃에서 24 시간 1 차 경화한 후, 각 측정온도에서 약 15 분간 온도를 유지하여 시편의 열평형을 유도하였다.
후경화된 에폭시수지의 기계적 물성을 평가하기 위해 압축시험을 실시하여 시편의 압축강도와 탄성률, 연신율 등을 계산하였다. 실험은 플라스틱 압축시험 규격인 ASTM D695 에 의거하여 실시하였다.
본 연구에서는 플라스틱 사출 금형에 사용될 SP-100 알루미늄 분말 에폭시의 경화 과정에 있어, 온도에 따른 경도와 강도의 변화는 재료의 구조 측면에서 매우 중요하다. 후경화에 따른 에폭시 수지의 이러한 특성을 분석하기 위해, 후경화 조건을 달리한 5 종류의 시편에 대해 온도별 경도측정 시험과 압축강도시험을 수행하였다.
대상 데이터
시험기는 Fig. 1 의 50tonf 만능시험기(UTM) 를 이용하여 압하속도 5mm/min 의 속도로 압축하였고, Fig. 2 와 같이 시편은 10 mm×10 mm×20 mm의 크기로 가공하여 각 조건별로 5 개 이상의 시편을 실험하였다.
플라스틱 사출성형 시 금형은 높은 온도와 함께 높은 압력을 받게 되며 금형의 기계적 강도에 따라 금형의 수명 및 제품의 품질이 크게 좌우되기 때문에, 본 연구에서는 SP-100 에폭시 수지(SP100 aluminum powder epoxy)를 선정하였으며, 주요 특성은 Table 1 과 같다. 가격이 저렴하고 비교적 높은 경도와 내열온도를 갖는 장점이 있으며, 알루미늄 파우더(aluminum powder)가 60% 함유된 일반적인 비스페놀 A 타입의 수지(bisphenol A epoxy resin)로서 국내산 수지로서 수급이 이하다.
이론/모형
후경화된 에폭시수지의 기계적 물성을 평가하기 위해 압축시험을 실시하여 시편의 압축강도와 탄성률, 연신율 등을 계산하였다. 실험은 플라스틱 압축시험 규격인 ASTM D695 에 의거하여 실시하였다. 시험기는 Fig.
성능/효과
(4) 또한 다중모드 광섬유를 이용하여 에폭시 복합재료의 경화과정 중 발생하는 광신호를 측정하였으며, 측정된 신호를 온도에 따른 에폭시 점도 변화와 열분석을 이용하여 파괴과정과 연관하여 해석하였다.(5) 나아가 경화제를 사용하지 않은 에폭시 시멘트 모르타르의 압축강도 특성에 관한 연구를 통하여, 에폭시 혼입률이 증가할수록 압축강도도 비례하여 증가함을 보였다. (6) 에폭시 수지의 압축강도와 관련된 연구로는, 탄소섬유-에폭시 복합 적층판의 저속 충격 및 잔류 압축강도에 관한 연구를 통하여, 저속 충격 하중으로 인한 복합재료의 내부 손상 결정 및 하중 후 압축 하중이 작용할 때 하중 수행 능력과 손상 진전 기구를 결정하였다.
결론적으로 후경화에 의해 재료의 경화도가 높아짐을 알 수 있으나 과도한 온도에서의 후경화는 오히려 경도를 저하시킴을 알 수 있다. 또한 후경화 온도가 높아질수록 시편의 내열 경도가 향상됨을 알 수 있었다.
결론적으로 후경화에 의해 재료의 경화도가 높아짐을 알 수 있으나 과도한 온도에서의 후경화는 오히려 경도를 저하시킴을 알 수 있다. 또한 후경화 온도가 높아질수록 시편의 내열 경도가 향상됨을 알 수 있었다.
특히, Case 3 과 Case 4 의 경우가 다른 Case 의 시편에 비해 상대적으로 높은 경도를 보임을 알 수 있었다. 압축시험을 통한 시편의 압축강도는 후경화를 실시한 시편들이 비교적 유사한 강성 및 강도를 나타내었으며 미실시한 시편은 열가소성 수지 와 같은 압축응력곡선을 나타내었다. 즉, 후경화를 실시한 Case 2 ~ Case 4 의 경우 열처리조건의 변화에 무관하게 일정한 응력-변형률 곡선을 보여주고 있으며, 초기 탄성 구간 이후에 완만한 변곡점을 지나 감소하는 구간 없이 지속적으로 상승하여 파단직전까지 상승률을 높여간다는 것을 알 수 있었다.
온도별 표면경도시험 결과, 후경화 온도가 높을수록 경도가 높게 나타나는 것을 확인하였다. 특히, Case 3 과 Case 4 의 경우가 다른 Case 의 시편에 비해 상대적으로 높은 경도를 보임을 알 수 있었다.
수지의 경화 또는 가교가 완전히 이루어졌다고 판단할 수 있다. 즉, 후경화 종류에 의해 재료의 강도 및 강성에 크게 영향을 주지 않음을 알 수 있으며, 또한 재료의 후경화 온도를 높이더라도 상온에서 기본적인 물성향상을 기대할 수는 없다는 결론을 내릴 수 있다.
즉, 후경화를 실시한 Case 2 ~ Case 4 의 경우 열처리조건의 변화에 무관하게 일정한 응력-변형률 곡선을 보여주고 있으며, 초기 탄성 구간 이후에 완만한 변곡점을 지나 감소하는 구간 없이 지속적으로 상승하여 파단직전까지 상승률을 높여간다는 것을 알 수 있었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
섬유 강화 복합재료가 높은 비강도와 비강성을 가질수 있는 이유는?
대부분의 섬유강화 복합재료(fiber-reinforced composite material)들은 기존의 금속재료들보다 강도(strength)와 강성(modulus)이 높다. 이러한 섬유 강화 복합재료는 낮은 비중 때문에, 높은 비강도(specific strength)와 비강성(specific stiffness)을 갖는다. 섬유강화 복합재료는 일반적으로 좋은 피로 특성을 가지기 때문에, 경량화가 절실한 자동차, 선박 및 항공우주 재료로 늘리 사용되고 있다.
섬유강화 복합재료의 장점은 무엇인가?
대부분의 섬유강화 복합재료(fiber-reinforced composite material)들은 기존의 금속재료들보다 강도(strength)와 강성(modulus)이 높다. 이러한 섬유 강화 복합재료는 낮은 비중 때문에, 높은 비강도(specific strength)와 비강성(specific stiffness)을 갖는다.
SP-100 에폭시 수지의 장점은 무엇인가?
플라스틱 사출성형 시 금형은 높은 온도와 함께 높은 압력을 받게 되며 금형의 기계적 강도에 따라 금형의 수명 및 제품의 품질이 크게 좌우되기 때문에, 본 연구에서는 SP-100 에폭시 수지(SP100 aluminum powder epoxy)를 선정하였으며, 주요 특성은 Table 1 과 같다. 가격이 저렴하고 비교적 높은 경도와 내열온도를 갖는 장점이 있으며, 알루미늄 파우더(aluminum powder)가 60% 함유된 일반적인 비스페놀 A 타입의 수지(bisphenol A epoxy resin)로서 국내산 수지로서 수급이 이하다. 또한 진공성형 및 발포몰드으로 주입이 용이하고 발열수축이 적으며 치수안전성이 우수하여, 내열성을 요구하며 접착 및 주형물을 필요로 하는 제품에 많이 사용된다.
참고문헌 (10)
Lee, D., G., Jeong, M., Y., Choi, J., H., Cheon, S., S., Chang, S., H. and Oh, J., H., 2010, Composite Materials, Hongrung Publishing Co., Korea.
Chiao, L. and Lyon, R., E., 1990, "A Fundamental Approach to Resin Cure Kinetics," Journal of Composite Materials, Vol. 24, No. 7, pp. 739-752.
Song, S., H. and Kim, C., W., 2001, "The Mixture Ratio Effect of Epoxy Resin, Curing Agent and Accelerator on the Fatigue Behavior of FRMLs," Trans. of the KSME(A), Vol. 25, No. 4, pp. 592-601.
Kim, W., K. and Jo, Y., K., 2010, "Strength Improvement of Hardener-Free Epoxy-Modified Mortars by Heat Curing Method," Trans. of the AIK, Vol.26, No. 10, pp. 107-114.
Suh, K., S., Nam, J., H. and Kim, S., J., 1997, "Measurements of Curing and Fracture Signals in Epoxy Composites by an Optical Fiber Sensor," Trans. of the KIEE, Vol.46, No. 10, pp. 1490-1496.
Park, Y., S., 2007, "Strength Characteristics of Epoxy Cement Mortar without Hardening Agent," Trans. of the KOSIA, Vol. 10, No. 4, pp. 207-211.
Lee, S., Y., Park, B., J., Kim, J., H., Lee, Y., S. and Jeon, J, C., 2000, "A Study on Low Velocity Impact and Residual Compressive Strength for Carbon/Epoxy Composite Laminate," Proc. of the KSME(A), Fall Conference, pp. 250-255.
Kong, C., D., Bang, J., H., Lee, J., H. and Soutis, C., 2001, "Size Effect on the Compressive Strength of Carbon/Epoxy Composite Plates," Trans. of the KSAS, Vol. 29, No. 6, pp. 43-51.
Lee, J., H. and Rhee, K., Y., 2004, "Compressive Behavior of Carbon/Epoxy Composites under High Pressure Environment-Strain Rate Effect," Trans. of the KSPE, Vol. 21, No. 4, pp. 148-153.
Rhee, K., Y., Lee, J., H. and Kim, H., J., 2004, "Compressive Behavior of Carbon/Epoxy Composites under High Pressure Environment-Strain Rate Effect," Proc. of the KSMEE, April Conference, pp. 223-225.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.