고경질 도막을 이용한 PET 필름 접합공법의 필름 표면처리 방법에 따른 접합특성 연구 A Study on the Joint Property by the Surface Treatment Method on the Jointing Method of PET Film using the High Hardness Liquid원문보기
본 연구에서는 고경질 도막재로 PET 필름을 접합하는 시공방법에 있어서 PET 필름의 표면처리 조건 및 겹침이음 길이에 따른 접합특성 및 내구특성을 검토하였는데, 그 결과 무처리 보다 코로나 방전 처리에 의해 접촉각, 접합 인장강도, 벗김저항성이 개선되었다. 특히 시험체 E (코로나 방전+프라이머+강접접착제+폴리에스터 부직포)에서 가장 높은 것으로 나타났으며, 특히 겹침 이음길이 15mm 이상일 때 16주간 장기간 열화처리에도 안정적인 접합성능을 확보하는 것으로 나타나 방수재료로서 수밀성을 확보할 것으로 판단된다.
본 연구에서는 고경질 도막재로 PET 필름을 접합하는 시공방법에 있어서 PET 필름의 표면처리 조건 및 겹침이음 길이에 따른 접합특성 및 내구특성을 검토하였는데, 그 결과 무처리 보다 코로나 방전 처리에 의해 접촉각, 접합 인장강도, 벗김저항성이 개선되었다. 특히 시험체 E (코로나 방전+프라이머+강접접착제+폴리에스터 부직포)에서 가장 높은 것으로 나타났으며, 특히 겹침 이음길이 15mm 이상일 때 16주간 장기간 열화처리에도 안정적인 접합성능을 확보하는 것으로 나타나 방수재료로서 수밀성을 확보할 것으로 판단된다.
This research reviewed the joint and duration characteristics depending on the surface treatment condition and lap spliced length in the PET film jointing method using the high hardness liquid material. As a result, the corona discharge treatment was improved to the contact angle, joint tensile stre...
This research reviewed the joint and duration characteristics depending on the surface treatment condition and lap spliced length in the PET film jointing method using the high hardness liquid material. As a result, the corona discharge treatment was improved to the contact angle, joint tensile strength, and joint peel resistance compared to non-treatment. Particularly, a surface treatment E (Corona discharge + Primer + PU bond + Polyester fabric) turned out to the best, and especially when the lap spliced length is longer than 15mm, stable joint performance was secured under the long term deterioration treatment of 16 weeks. Thus, the joint is considered to be applicable as the water-proof material.
This research reviewed the joint and duration characteristics depending on the surface treatment condition and lap spliced length in the PET film jointing method using the high hardness liquid material. As a result, the corona discharge treatment was improved to the contact angle, joint tensile strength, and joint peel resistance compared to non-treatment. Particularly, a surface treatment E (Corona discharge + Primer + PU bond + Polyester fabric) turned out to the best, and especially when the lap spliced length is longer than 15mm, stable joint performance was secured under the long term deterioration treatment of 16 weeks. Thus, the joint is considered to be applicable as the water-proof material.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 토치버너나 열풍융착 등 가열처리 없이 도막재로 PET 필름을 접합하는 시공방법에 있어서 PET 필름의 표면처리 방법이 PET 필름 상호간의 접합특성에 미치는 영향의 실험을 통해 방근재료로서의 사용 가능성을 검토하고자 한다.
본 연구에서는 PET 필름의 표면처리 조건에 따른 고경질도막재에 의한 접합부의 접합특성 및 내구특성을 검토하였는데, 그 결과는 다음과 같다.
제안 방법
2.2.2(2) 항에 따라 시험 시 가장 우수한 접합성능을 나타낸 표면처리 방법에 대해 KS F 3211, KS F 4917 등 국내 방수재료에서 품질기준으로 설정하고 있는 1주간의 열화처리 기간 보다 장기간으로 설정하여 Table 3과 같이 최대 16주까지 열화처리에 대한 접합 인장강도를 평가하였다.
80±2℃로 조절한 공기 순환식 가열 항온기 안에 시험체를 수평으로 놓고 가열처리 하였다.
PET 필름 표면처리 방법 및 겹침이음 길이에 따른 고경질 도막재로 PET 필름을 상호 접합하는 시공방법에 있어서 접합특성을 검토하기 위해 Series I과 Series II로 구분하여 계획하였다.
PET 필름과 도막재와의 장기적 접합성능을 유지하기 위해 코로나 방전 처리된 PET 필름 표면에 Pu계 프라이머를 코팅하고 그 위에 열경화성 Pu계 강접접착제를 사용하여 폴리 에스터 부직포를 라미네이트 한 다음 도막재의 젖음성 개선을 위해 계면활성제를 도포 시켰다.
Table 1은 표면처리 방법에 따른 PET 필름 표면의 접촉각을 평가 한 다음 겹침이음 길이의 접합 인장강도를 평가하였다. 다만 벗김저항성은 겹침이음 길이를 고려하여 25mm에 대해서만 평가하였다.
도막재로 접합된 PET 필름의 열화처리는 5수준을 설정하여 0, 2, 4, 8, 16주 동안 열화처리를 하였다. 수용액속에 침지한 시험체에 대해서는 충분히 물기를 제거한 후 표준상태에서 4시간 건조한 다음 시험하였다.
코로나 방전 처리 된 PET 필름 표면에 고경질 도막재와 동일한 성분의 열경화성 우레탄 계열의 프라이머를 도포하였다.
코로나 방전 처리 장치는 고주파발생기, 조작판, 처리롤, 방전전극 등으로 구성되어 있으며, Table 2와 같은 사양의 코로나 방전 처리 장치로 PET 필름 표면에 고주파수 고전압을 5초간 투과시켜 표면상 수십 나노미터의 요철을 형성하여 PET 필름 표면을 개질처리 하였다.
표면처리 방법 및 겹침이음 길이별로 Fig. 2와 같이 PET 필름 사이에 고경질 도막재를 도포하여 접합한 다음 표준 양생 온도에서 7일간 양생하고, 25mm×100mm의 크기로 시험체를 절취 후 KS F 4917의 시험방법에 따라 100mm/min의 인장속도로 시험편이 파단될 때까지 인장하여 최대 강도 및 파단형태를 평가하였다.
대상 데이터
K사의 일반 조경용 복합비료 (NPK 함량:13-6-8)를 선정하여 20±2℃의 복합비료 2% 수용액 속에 시험체를 침지하였다.
본 실험에 사용된 PET 필름은 양방향 연신처리에 의해 양방향으로 고분자 배열성을 갖게하여 양축 모두 균일한 물리 특성을 갖는 필름을 사용하였으며, 그 밖에 물리적 성질은 Table 4와 같다.
본 실험에 사용된 도막재는 우레탄계 2액형 도막재로 물리적 성질은 Table 5와 같다.
데이터처리
접촉각은 시험체 표면에 초순수를 떨어뜨림과 동시에 물방울 형상을 촬영하여 형상을 분석하는 방법으로 진행하였으며, 좌우측 각 20개의 평균값으로 접촉각을 나타냈고 이때의 표준편차는 0.4~1.6°범위로 나타났다.
이론/모형
벗김저항성은 Fig. 3과 같이 겹침이음 길이 25mm에 대해서만 평가하였으며, 25mm×100mm의 크기로 시험체를 절취하여 KS F 4934의 시험방법에 따라 물림간격 50mm, 인장 속도 100mm/min의 속도로 접합길이 전체가 벗겨질 때까지 인장하여 평가하였으며, Photo 2는 접합 인장강도 및 벗김저항성 시험현황을 나타내었다.
접촉각 시험은 독일 Krüss사의 접촉각 시험장치 (DSA 100)를 활용하여 물방울법에 따라 초순수를 약 4μL 떨어뜨려 Fig. 1과 같이 좌우측 각 20개의 평균값으로 접촉각을 측정하였고, 이때 초순수의 표면장력은 68.3mN/m였다.
성능/효과
PET 필름 표면에 무처리 보다 코로나 방전 처리를 할 경우 접촉각, 접합 인장강도, 벗김저항성이 개선되었으며, 이상의 시험결과를 종합하면 시험체 E>D>C>B>A 순으로 나타났다.
대부분 열화처리 기간이 증가할수록 초기 접합 인장강도와 동등 이상이거나 유지되며 접합부 이외에서 파단되는 형태를 나타냈다. 그러나 겹침이음 길이 5mm의 황산 처리에서는 열화처리 기간이 증가할수록 접합 인장강도가 점차 감소되어 8주에서 약 21%, 16주에서 약 39% 감소되었으며, 알칼리 처리에서는 16주에서 약 19% 감소되어 접합부에서 파괴되는 것으로 나타났다.
겹침이음 길이 15mm에서는 모든 열화처리에서 접합 인장강도 유지 및 접합부 이외 파단으로 나타나 그 이상의 겹침이음 길이에 대해서는 생략하였다. 따라서, 시험체 E에 대해 국내품질 기준 1주보다 장기간으로 설정한 16주까지 내구특성을 검토한 결과 겹침이음 길이 15mm일 때 접합안정성을 확보하는 것으로 나타났으며, 접합부 이외 파단 형태일 경우 초기 접합 인장강도인 PET 필름 자체 인장강도를 유지하는 것으로 나타났다.
또한 전반적으로 접합부의 고경질 도막재 및 접합 계면에서 파괴되었을 때의 접합 인장강도는 12.2N/mm 이하로 나타냈고, 접합부 이외에서 파단되었을 때는 PET 필름의 인장강도인 12.8N/mm 이상의 접합 인장강도를 보였다.
특히 시험체 E의 겹침이음 15mm에서는 장기 열화처리 조건에서도 안정적인 접합특성을 확보하는 것으로 나타났는데, 이는 PET 필름과 일체화된 폴리에스터 부직포 사이에 고경질 도막재가 함침 및 접합되어 안정적인 접합성능을 확보한 것으로 사료되며, 16주의 열화처리 조건에도 안정적으로 접합되어 계면 분리가 발생되지 않는 것으로 나타나 방수재료로서 접합부 수밀안정성을 확보할 것으로 사료된다.
시험체 A는 최대 겹침이음 길이 25mm에서도 접합부 계면에서 파괴되었으며, 시험체 B는 20mm, 시험체 C, D는 10mm에 접합부 계면에서 파단되는 파괴형태를 나타냈다. 하지만 시험체 E는 최소 겸칩이음 길이 5mm에서도 접합부 외에서 파단되어 접합 안정성이 가장 우수한 것으로 나타났다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
PET 필름의 장단점은?
한편 PET 필름은 고내구성, 고내화학성 방근재료로 널리 사용되어 왔으나 두께가 얇아 열풍융착이 불가능해 점착테이프 등으로 접합하는 기술에 의존해왔다. 그러나 시간 경과에 따라 점착소재의 열화에 의해 점착력이 약해지면서 접합 성능이 저하되는 문제점이 있으며, 시트 재료는 시트와 시트를 접합하는 접합부가 반드시 존재하므로 이들 접합부에서뿌리 침입을 방지하기에는 시공기술의 한계점이 많음을 기존의 연구를 통해 알 수 있었다 (Kwon et al.
방근 재료로 어떠한 것들이 사용되었는가?
인공지반 녹화는 인공구조물 상부공간에 녹지를 조성하는 것으로 인공지반 녹화 시스템의 방수층 손상 시 구조물의 내부로 누수가 발생하게 되며, 거주자의 불편 발생과 더불어 방수층 재설치를 포함한 보수비용이 증가되고, 장기적으로 건축 구조물의 내구성에 악영향을 끼칠 수 있으므로 식재를기반으로 하는 인공지반에는 방근층이 필수적이다. 지금까지 주로 사용된 방근 재료는 합성 고분자 시트 (PVC, TPO, PET)로써 (Park et al., 2011) 시트 자체의 물리⋅화학적 성질이 우수하고 강도가 높아 식물 뿌리의 침투가 어렵기 때문에 방근재료로 사용되어 왔으나, 대부분 열풍융착, 접착제 도포, 점착테이프 점착 되는 타입으로 작업의 난이도 및 시공자의 의존도가 높아 접합부 시공 품질에 미치는 영향이 매우 크다.
PET 필름의 문제점은?
한편 PET 필름은 고내구성, 고내화학성 방근재료로 널리 사용되어 왔으나 두께가 얇아 열풍융착이 불가능해 점착테이프 등으로 접합하는 기술에 의존해왔다. 그러나 시간 경과에 따라 점착소재의 열화에 의해 점착력이 약해지면서 접합 성능이 저하되는 문제점이 있으며, 시트 재료는 시트와 시트를 접합하는 접합부가 반드시 존재하므로 이들 접합부에서뿌리 침입을 방지하기에는 시공기술의 한계점이 많음을 기존의 연구를 통해 알 수 있었다 (Kwon et al., 2011).
참고문헌 (10)
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