[논문]염수 노화처리 일수에 따른 유리섬유 에폭시간의 기계적 및 계면 물성 변화 평가

신평수; 왕작가; 권동준; 최진영; 이상일; 박종만

doi:10.7234/composres.2015.28.1.022

염수 노화처리 일수에 따른 유리섬유 에폭시간의 기계적 및 계면 물성 변화 평가
Evaluation of Mechanical and Interfacial Properties between Glass Fiber and Epoxy Resin after NaCl Solution and Aging Treatments 원문보기

Composites research = 복합재료, v.28 no.1, 2015년, pp.22 - 27

신평수 (Department of Materials Engineering and Convergence Technology, Gyeongsang National University) , 왕작가 (Department of Materials Engineering and Convergence Technology, Gyeongsang National University) , 권동준 (Department of Materials Engineering and Convergence Technology, Gyeongsang National University) , 최진영 (Department of Materials Engineering and Convergence Technology, Gyeongsang National University) , 이상일 (Wind Turbine Development & Engineering Team, Doosan Heavy Industries & Construction) , 박종만 (Department of Materials Engineering and Convergence Technology, Research Institute for Green Energy Convergence Technology, Gyeongsang National University)

초록
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복합재의 고강성을 얻기 위하여 매트릭스 및 섬유 각각의 물성도 중요하지만, 매트릭스와 섬유간 계면접착력이 매우 중요하다. 바닷물이 계면을 침투하게 되면 계면물성이 낮아지게 되고, 복합재의 균열이 일어나게 될 것이다. 이번 실험에서, 물리적/계면 시험법과 미세역학 시험법을 이용하여 유리섬유 노화일수에 따른 계면물성 변화를 연구하였다. 유리섬유의 기계적 물성변화는 단섬유 인장시험을 통해 조사했다. 유리섬유의 계면물성 변화는 비파괴 음향방출과 피로시험을 응용한 미세역학 시험을 통해 조사했다. 피로강도의 변화를 통하여 유리섬유와 에폭시간의 상대적인 계면물성을 평가하였다. 실험결과, 염수노화 일수에 따라 유리섬유의 직경이 감소하는 것을 관찰하였고, 미처리의 경우보다 기계적 및 계면 물성 감소를 나타내었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Although it is important to have high strength of each of fiber and matrix, interface between fiber and matrix is most important. If NaCl water penetrates the interface, that area will be weak. So experiment about increasing interfacial strength is in process. In this study, the change of properties by mechanical, interfacial and micromechanical tests was observed after NaCl and aging treatment. The changes in mechanical properties of glass fiber were investigated using single-fiber tensile test. Interfacial properties between glass fiber and epoxy resin were evaluated using nondestructive acoustic emission (AE) and micromechanical test applied to fatigue test. Through change of fatigue properties, relative interfacial properties were evaluate. In conclusion, glass fiber diameter decreased and the reduction of mechanical and interfacial was observed with NaCl solution and aging treatment.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 복합재료 중 유리섬유 염수처리 일수에 따른 표면상태, 기계적, 그리고 계면특성 변화를 보았다[12]. 기계적 물성으로 유리섬유 인장실험을 하여 인장물성 저하정도를 보았다.

제안 방법

기계적 물성으로 유리섬유 인장실험을 하여 인장물성 저하정도를 보았다. 계면물성으로, 프레그멘테이션 실험을 통하여 상대적인 신호 개수 및 AE 에너지 등을 보았고, 또한 피로 실험을 통하여, 에폭시 및 유리섬유의 계면 물성 변화를 조사하였다.
본 연구에서는 복합재료 중 유리섬유 염수처리 일수에 따른 표면상태, 기계적, 그리고 계면특성 변화를 보았다[12]. 기계적 물성으로 유리섬유 인장실험을 하여 인장물성 저하정도를 보았다. 계면물성으로, 프레그멘테이션 실험을 통하여 상대적인 신호 개수 및 AE 에너지 등을 보았고, 또한 피로 실험을 통하여, 에폭시 및 유리섬유의 계면 물성 변화를 조사하였다.
본 연구에는 유리섬유 및 탄소섬유에 내수처리에 대한 기계적, 계면 물성을 평가하였다. 유리섬유 및 탄소섬유의 내수처리는 NaCl 6 wt% 수용액, 60°C 조건 하에 0, 15, 30일각각 처리하였다.
1은 염수처리 조건을 나타낸 모식도이다. 염수 처리일수에 따른 유리섬유의 기계적 및 계면 물성변화를 보기 위하여 염수 6 wt% 제작 후, 건조오븐(FO-600M, 제이오 테크, 한국)에 60°C 조건 하에 15일, 30일 두었다.
유리섬유 염수 처리일수에 따른 유리섬유 및 복합재료의 시편 상태를 보고자 전자방출형 전자현미경(JSM-7610F, 제이비오엘, 미국) 및 반사현미경(SV32, 썸텍, 한국)으로 관찰하였다.
제작된 시편의 기계적 특성을 조사하기 위하여 인장시험을 하였다. 인장시험은 만능재료시험기(H1KS, 로이드, 미국)를 사용하여 시험하였다.

대상 데이터

기계적 물성변화를 측정하기 위한 단섬유 인장 시편을 측정길이 20 mm, 에폭시로 고정하여 제작하었다. 계면 물성을 측정하기 위한 프레그멘테이션 시편 및 피로시편을 제작하였다.
본 논문에서 사용한 복합재료는 비스페놀 A계 에폭시(KFR121, ㈜국도화학, 한국), 아민계 경화제(KFH-141, ㈜국도화학, 한국), 유리섬유(SE-1500, 오웬스코닝, 미국)를 사용하였다. Fig.

데이터처리

통계적으로 의미있는 데이터를 얻기 위해 36개의 시편을 사용하였고, 그 실험결과는 바이모달 웨이불 분포를 이용하여 분석하였다.

성능/효과

기계적 물성으로 인장실험을 진행하였다. 유리섬유의 인장강도는 미처리 경우 2500 MPa임에 반해, 내수처리에 따라 2000 MPa 이하로 떨어지는 것을 확인하였다. 프레그멘테이션 실험의 경우 내수처리일수에 따라 진폭 및 에너지 값이 감소하였고, 신호 개수는 증가하는 것을 확인하였다.
유리섬유의 인장강도는 미처리 경우 2500 MPa임에 반해, 내수처리에 따라 2000 MPa 이하로 떨어지는 것을 확인하였다. 프레그멘테이션 실험의 경우 내수처리일수에 따라 진폭 및 에너지 값이 감소하였고, 신호 개수는 증가하는 것을 확인하였다. 피로실험에서 미처리의 경우 피로횟수에 따라 피로강도가 유지됨에 반해, 내수처리일수에 따라 피로강도 감소폭이 증가하는 것을 확인하였다.
프레그멘테이션 실험의 경우 내수처리일수에 따라 진폭 및 에너지 값이 감소하였고, 신호 개수는 증가하는 것을 확인하였다. 피로실험에서 미처리의 경우 피로횟수에 따라 피로강도가 유지됨에 반해, 내수처리일수에 따라 피로강도 감소폭이 증가하는 것을 확인하였다. 유리섬유에 염수처리를 하면 유리섬유 표면이 깎이게 되어 유리섬유직경이 작아지게 된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	유리섬유/에폭시 복합재료의 고강성을 얻기 위해 중요한 것은?	복합재의 고강성을 얻기 위하여 매트릭스 및 섬유 각각의 물성도 중요하지만, 매트릭스와 섬유간 계면접착력이 가장 중요하다. 복합재료에 하중을 받게 되면 층과 층간의 층간 분리는 최종 파괴의 주원인이며, 발생 원인으로는 적층판 제작시 수지 분포의 불균일 경화 또는 적층판에 층간 수직 응력 및 전단응력 발생 그리고 이들의 조합으로 층과 층간에 생긴 결함의 진전으로 나타난다[8,9].
	복합재료 층간 분리의 발생 원인은?	복합재의 고강성을 얻기 위하여 매트릭스 및 섬유 각각의 물성도 중요하지만, 매트릭스와 섬유간 계면접착력이 가장 중요하다. 복합재료에 하중을 받게 되면 층과 층간의 층간 분리는 최종 파괴의 주원인이며, 발생 원인으로는 적층판 제작시 수지 분포의 불균일 경화 또는 적층판에 층간 수직 응력 및 전단응력 발생 그리고 이들의 조합으로 층과 층간에 생긴 결함의 진전으로 나타난다[8,9]. 층간 분리시 복합재료 구조물의 파괴 인성은 매우 낮으므로 안전성 평가에 큰 영향을 미친다.
	복합재 구조의 파괴 거동 조사에 중요한 것은?	미세파괴의 규명은 복합재 구조의 파괴 거동 조사의 매우 중요한 단계이다. 이에, 음향방출은 잘 알려진 미세파괴메카니즘을 규명하는 중요한 비파괴 시험방법 중 하나이다[10,11].

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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