-
1. ์ ๋ก
-
2. PU์ ๊ธฐ๋ณธ ๊ตฌ์ฑ์์
-
3. ์ฌ์ฉ์ฌ๋ฃ ๋ฐ ์คํ ๋ฐฉ๋ฒ
-
3.1 ๋ด์ง๋ณด๊ฐ์ฉ ํด๋ฆฌ์ฐ๋ ์
-
3.2 ์ธ์ฅ๊ฐ๋ ๋ฐ ์ ์ฅ๋ฅ ํ๊ฐ ์ํ
-
3.3 ๋ถ์ฐฉ์ฑ๋ฅ ํ๊ฐ ์ํ
-
3.4 Shore ๊ฒฝ๋ ํ๊ฐ ์ํ
-
4. ์คํ ๊ฒฐ๊ณผ
-
4.1 ์ธ์ฅ๊ฐ๋ ๋ฐ ์ ์ฅ๋ฅ ํ๊ฐ
-
4.2 ๋ถ์ฐฉ ์ฑ๋ฅ ํ๊ฐ
-
4.3 Shore ๊ฒฝ๋ ํ๊ฐ
-
4.4 FTPU์ ๋ด์ง๋ณด๊ฐ์ฉ ํด๋ฆฌ์ฐ๋ ์์ ์ฌ๋ฃ ํน์ฑ
-
5. ๊ฒฐ ๋ก
1. ์ ๋ก
2015๋
, ๋ฆฌํํฐ ๊ท๋ชจ 6.0 ์ด์์ ๊ฐ์ง์ด ๋๋ง ํด์ญ์ 3๊ฑด, ๋คํ ๋ด๋ฅ์ 5๊ฑด, ์ผ๋ณธ ํด์ญ์ 10๊ฑด๊ณผ ๊ฐ์ด ์ง์ง์ด ๋น๋ฒํ๊ฒ ๋ฐ์ํ์์ผ๋ฉฐ, ํนํ
๋คํ์์ ๋ฐ์ํ ๋ฆฌํํฐ ๊ท๋ชจ 7.8์ ๊ฐ์ง์ผ๋ก ์ธํ์ฌ 7์ฒ๋ช
์ด์์ ์ฌ๋ง์๊ฐ ๋ฐ์ํ์๋ค. ์ธ ๋๋ผ์ ๊ทผ์ ํ ์ฐ๋ฆฌ๋๋ผ ์ญ์ ์ง์ง์ ๋ฐ์ ๋น๋๊ฐ ์ฆ๊ฐํ๊ณ
์์ผ๋ฉฐ, ์ต๊ทผ ๋ฆฌํํฐ ๊ท๋ชจ 5.1์ ์ง์ง์ด ์ถฉ๋จ ํ์๊ตฐ ํด์ญ์์ ๋ฐ์ํ ์ฌ๋ก๊ฐ ์๋ค.1) ์ด๋ฌํ ์ง์ง์ ๋ฐ์์ ์ธ๊ฐ์ ์ํํ๊ณ ์ถ์ ํฐ์ ์ ๋นผ์์๊ฐ๊ณ ์๋ค.
1988๋
7์ 1์ผ๋ถ๋ก ์ฐ๋ฆฌ๋๋ผ์์ โ๊ฑด์ถ๋ฌผ์ ๋ด์ง๊ตฌ์กฐ ๋ฐ ๋ฐฉ์ฌ์ ๊ดํ ์ฐ๊ตฌโ๋ฅผ ๊ธฐ์ด๋ก ๋ด์ง ์ค๊ณ๋ฅผ ์ํ ์ํ๋ น์ ์ ์ ํ์์ง๋ง, 1988๋
7์
์ด์ ์ ์ง์ ์ฌํ๊ธฐ๋ฐ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ๋ค์ ์ฌ์ค์ ์ง์งํผํด์ ๋ฌด๋ฐฉ๋น ์ํ๋ก ๋
ธ์ถ๋์ด ์๋ค. ์ดํ ์ง์งํ์ค์ ๊ณ ๋ คํ์ฌ ๋ค์ํ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ๋ํ ๋ณด์ยท๋ณด๊ฐ ๋ฐฉ๋ฒ์ ๋ํ
๊ฐ๋ฐ ๋ฐ ์ฐ๊ตฌ๊ฐ ์งํ๋์ด์ ธ ์๋ค.2-6) ๊ตญ๋ด์ ๊ฒฝ์ฐ ์ฒ ๊ทผ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ๋ด์ง์ ๊ดํ ๋ณด์ยท๋ณด๊ฐ๊ณต๋ฒ์ผ๋ก๋ ๊ฐํ ์ ์ฐฉ๊ณต๋ฒ, ์ฌ์ ๋ณด๊ฐ(Fiber-Reinforced Polymer, FRP)
ํ๋ฉด ๋ถ์ฐฉ ๊ณต๋ฒ, ๋จ๋ฉด์ฆ๊ฐ ๊ณต๋ฒ ๋ฑ์ด ์ฌ์ฉ๋๊ณ ์๋ค. ๊ตญ์ธ์ ๊ฒฝ์ฐ ๊ฐ๊ณต์ด ์ฉ์ดํ ๊ฐํ์ ์ฌ์ฉํ์ฌ ๊ฐํ ์ ์ฐฉ ๊ณต๋ฒ์ ๋ณด์ยท๋ณด๊ฐ์ ๋ชฉ์ ์ผ๋ก ์ฌ์ฉํ์๋ค.7) ํ์ง๋ง ๊ฐํ ์์ฒด์ ๋ฌด๊ฒ์ ๋์ ๋ณด๊ฐ ๋ฉด์ ๋ฐ ์ ํ๋ ์๊ณต ๊ณต๊ฐ์ด๋ผ๋ ๋ฌธ์ ์ ๋ค๋ก ์ธํ์ฌ 1990๋
๋์ ๊ฐ๋ฐ๋ FRP ํ๋ฉด ๋ถ์ฐฉ ๊ณต๋ฒ์ผ๋ก ๋์ฒด ๋์๋ค.
์ด๋ ํ ๋ชฉ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ๊ฐ๋์ฆ์ง๊ณผ ๋ด๊ตฌ์ฑ ํฅ์์ ์์ด์ ๋ค๋ฅธ ์ฌ๋ฃ ๋ฐ ๊ณต๋ฒ๋ค์ ๋นํ์ฌ ๊ตญโง๋ด์ธ์ ์ผ๋ก ๋๋ฆฌ ์ ์ฉ๋์ด ์์ผ๋ฉฐ, ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ์๋นํ ํจ๊ณผ๋ฅผ ๋ํ๋ด๋
๊ฒ์ผ๋ก ์๋ง์ ์ฐ๊ตฌ๊ฒฐ๊ณผ๊ฐ ๋ณด๊ณ ๋ ๋ฐ ์๋ค.8-14)
FRP ํ๋ฉด ๋ถ์ฐฉ ๊ณต๋ฒ์ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๋ถ์ฌ์ ์ํญ์๋ฅผ ๋ํฌํ์ฌ FRP ์ํธ๋ฅผ ๊ฐ์ธ๋ ๊ณต๋ฒ์ด๋ฏ๋ก ์๊ณต์ด ๋จ์ํ๊ณ ์ฑ๋ฅ์ด ์ฐ์ํ๋ ๊ท ์ผํ ํ์ง ํ๋ณด๊ฐ ์ด๋ ค์ฐ๋ฉฐ
์ฌ๋ฃ๋ฅผ ํ๋ณดํ๋๋ฐ ์์ด ํด์ธ์ ์์กดํ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ๊ฐ๊ฒฉ์ด ๋น์ธ๋ค๋ ๋จ์ ์ด ์๋ค. ๋ํ FRP ํ๋ฉด ๋ถ์ฐฉ ๊ณต๋ฒ์ ์ฌ์ฉ๋๋ ์ ์ฐฉ์ ๋ ๋ถํ์ํ Interface๋ฅผ
ํ์ฑํ๊ฒ ๋๋ฉฐ ์ด๋ ์๊ฐ์ด ๊ฒฝ๊ณผํจ์ ๋ฐ๋ผ ์ดํ, ํ๋ฝ๊ณผ ๊ฐ์ ๋ฌธ์ ๋ฅผ ์ด๋ํ๊ณ ๊ฒฐ๊ตญ ๋ณด์ยท๋ณด๊ฐ ์ฑ๋ฅ์ ์ ํ์ํจ๋ค. FRP ํ๋ฉด ๋ถ์ฐฉ ๊ณต๋ฒ์ด๋ ๊ฐํ ์ ์ฐฉ
๊ณต๋ฒ ๋ฐ ๋จ๋ฉด ์ฆ๊ฐ ๊ณต๋ฒ์ ๋ด์ง ๋ณด๊ฐํจ๊ณผ์ ์์ด์๋ ์๋ฌธ์ฑ์ด ์ ์ ๋๊ณ ์์ผ๋ฉฐ, ๊ฐ์ง์ด ๋ฐ์ํ์์ ๊ฒฝ์ฐ ์ง์งํ์ค์ ๋ํ ์ง๋๊ณผ ๋ฐ๋ณตํ์ค์ ์ํ ํผํด
์ฌ๋ก๊ฐ ๋ณด๊ณ ๋๊ณ ์์ผ๋ฏ๋ก ์ด๋ฅผ ๋์ฒดํ ๋งํ ๊ธฐ์ ๊ฐ๋ฐ์ด ํ์ํ๋ค.15-16)
ํ์ฌ ํด๋ฆฌ๋จธ๊ณ ๊ณ ์ฐ์ฑ ์ฌ๋ฃ๋ฅผ ํ์ฉํ ๊ธฐ๋ฒ์ด ๋์์ผ๋ก ์ ์๋๊ณ ์์ผ๋ฉฐ ๊ณ ๋ถ์ ํํฉ๋ฌผ์ธ ํด๋ฆฌ์ฐ๋ ์(PolyUrea, PU)๋ ๋น๊ตฌ์กฐ์ฉ ๋ณด์์ฌ๋ฃ๋ก์จ ๋ค์ํ
๋ถ์ผ์ ์ ์ฉ์ด ๊ฐ๋ฅํ๋ค. PU๋ ๊ด๋ฒ์ํ ๋ฌผ์ฑ์ ์กฐ์ ์ด ๊ฐ๋ฅํ๋ฉฐ ๋ฐ์ด๋ ๊ณ๋ฉด์ ์ฐฉ์ฑ๊ณผ ๊ธฐ๊ณ์ ๋ฌผ์ฑ ๋ฑ์ผ๋ก ์ธํด ์ ์ฐฉ์ , ์ฝํ
์ ๋ฑ ๋ณตํฉ์ฌ๋ฃ๋ก ๋๋ฆฌ ์ฌ์ฉ๋๊ณ
์๋ค. PU๋ ๊ธฐ์กด์ FRP์ ๋ฌ๋ฆฌ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ๊ณผ ๋ณด์์ฌ๋ฃ ์ฌ์ด์์ ํ๋ฝ์ด ๋ฐ์ํ์ง ์์ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ๊ณผ ๋ณด์์ฌ๋ฃ๊ฐ ์ผ์ฒด๊ฑฐ๋์ ์ ๋ํ ์ ์๋ค. ๋ํ, ์คํ๋ ์ดํ์
๊ธ์์๊ณต์ด ๊ฐ๋ฅํ๊ณ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ์ง์ ๋ถ์ฌํ์ฌ ๋ณด๊ฐํ๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ผ๋ก ๊ท ์ผํ ํ์ง์ ์ ์งํ ์ ์๋ค๋ ์ฅ์ ์ด ์๋ค. PU๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ ๋ณด๊ฐ ์ฑ๋ฅ์ ํฅ์์ํจ ์ฐ์งํ
ํด๋ฆฌ์ฐ๋ ์(Flexible Type PolyUrea, FTPU)๋ฅผ ๊ฐ๋ฐํ๊ณ ์ด๋ฅผ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ์ ์ฉํ ์ ํ ์ฐ๊ตฌ์์ ๋ณด๊ฐ ์ฑ๋ฅ์ ๋ฏธ๋ฏธํ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค.17) ์ดํ ๊ธฐ์กด FTPU์ ์กฐ์ฑ๋น๋ฅผ ๋ณํ์์ผ ๊ฒฝ์งํ ํด๋ฆฌ์ฐ๋ ์(Stiff Type PolyUrea, STPU)๋ฅผ ๊ฐ๋ฐํ์๋ค.18-19) STPU๋ FTPU๋ณด๋ค ํฅ์๋ ์ธ์ฅ๊ฐ๋์ ๋ฎ์ ์ ์ฅ๋ฅ ์ ์ฑ๋ฅ์ ๋ฐํํ๋ค. ์ ์ฅ๋ฅ ์ด ๋์ผ๋ฉด ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ๊ฐ์ฑ ํจ๊ณผ๋ฅผ ์ ํ์ํค๋ ์์ธ์ด ๋๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์ด๋ฅผ
๋์ฒดํ ์ ์๋๋ก ์กฐ์ฑ๋น๋ฅผ ๋ณํ์์ผฐ๋ค. ๋ฐ๋ผ์, ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์๋ FTPU์ ์กฐ์ฑ๋น๋ฅผ ๋ณํ์์ผ ์ต์ ์ ๋ด์ง๋ณด๊ฐ์ฉ ์ฌ๋ฃ๋ฅผ ๊ฐ๋ฐํ๊ณ ์ฌ๋ฃ ์ฑ๋ฅ์ ๊ฒ์ฆํ๊ณ ์ํ๋ค.
2. PU์ ๊ธฐ๋ณธ ๊ตฌ์ฑ์์
PU์ ์ฃผ์ (Prepolymer)๋ ์ด์์์๋ค์ดํธ(Iisocyanate)์ ๋ค์ด์ฌ(Diol, Diamine)์ ๋ฐ์์ผ๋ก ํ์ฑ๋๋ฉฐ, ์ด๋ฅผ ๋์ด์์์๋ค์ดํธ(Diisocyanate)๋ผ
ํ๋ค. Diisocyanate๋ ์ง๋ฐฉ์กฑ(Aliphatic), ๋ฐฉํฅ์กฑ(Aromatic), ์งํ์กฑ(Cycloaliphatic)์ผ๋ก ๋ถ๋ฅ๋๋ฉฐ, 3๊ฐ์ง ๋ชจ๋
PU์ ์ฃผ์ ๋ก ์ฌ์ฉ๋ ์ ์๋ค.
Aliphatic Diisocyanate์๋ Hexane Diisocyanate (HDI), Isophorone Diisocyanate (IPDI),
Methylene Biscyclohexyl Diisocyanate (H12MDI)๊ฐ ์๋ค. Aromatic Diisocyanate๋ Toluene Diisocyanate (TDI), Naphthalene Diisocyanate
(NDI), Methylene Diphenyl Diisocyanate (MDI), Bitoluene Diisocyanate (TODI)๊ฐ ์์ผ๋ฉฐ,
Cycloaliphatic Diisocyanate๋ Methylene๊ณผ Cyclo-hexane์ Isocyanate๊ฐ ๊ฒฐํฉ๋ ๊ฒ์ด๋ค. PU์ ํฉ์ฑ์
์ฌ์ฉ๋๋ Diisocyanate์ ์ผ๋ฐ์ ์ธ ๊ตฌ์กฐ์์ Fig. 1์ ๋ํ๋ด์๋ค.20)
Fig. 1
Diisocyanate structural formula
PU์ ๊ฒฝํ์ (Hardener)๋ ๋์๋ฏผ(Diamine)์ ์ฌ์ฌ ํ์ฅ์๋ ์ผ๋ฐ์ ์ผ๋ก Butanediol (BD), Ethylene Diamine (ED),
Methylenebis Chloroaniline (MOCA), Ethylene Gglycol (EG), Hexanediol (HD) ๋ฑ์ด ์์ผ๋ฉฐ,
PU์ ํฉ์ฑ์ ์ฌ์ฉ๋๋ ์ฌ์ฌ ํ์ฅ์์ ๊ตฌ์กฐ์์ Fig. 2์ ๋ํ๋ด์๋ค.20) PU์ ๊ฒฝํ์ ๋ก ์ฌ์ฉ๋๋ ์ฌ์ฌ ํ์ฅ์๋ ๋ชจ๋
ธ๋จธ(Monomer)๋ ์ฌ๋ฆฌ๊ณ ๋จธ(Oligo-mer)์ ํํ๋ก PU์ ๋ถ์๋์ ์ฆ๊ฐ์ํจ๋ค. ์ด๋ PU์ ๊ฒฐํฉ๋ ฅ์
์ฆ๊ฐ์ํค๋ ์ญํ ์ ํ๋ฉฐ PU์ ๋ฐ๋์ ๊ธฐ๊ณ์ ๋ฌผ์ฑ์ ํฅ์์์ผ ์ค๋ค.
Fig. 2
Chain extenders structural formula
๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์ ์ฌ์ฉ๋๋ Diamine ์ฌ์ฌ ํ์ฅ์๋ Isocyanate์ ๋น ๋ฅด๊ณ ๊ฒฉ๋ ฌํ๊ฒ ๋ฐ์ํ์ฌ Urea group๊ณผ Biuret ๊ฒฐํฉ์ ํ์ฑํ๊ฒ ๋์ด
์ฌ์ฌ๊ฐ์ ๊ฒฐํฉ์ด ์ด๋ฃจ์ด์ง๋ค. Biuret ๊ฒฐํฉ์ด๋ Urea group ๋ด ์ง์ ์์์ ์๋ ๋ฐ์์ฑ์ด ํฐ ์์๊ฐ Iocyanate์ ๋ฐ์ํ๋ฉด์ ๋ง๋ค์ด์ง๋
๋ฌผ์ง์ ๋งํ๋ค. ์ด๋ฌํ ๊ณ ๋ถ์ ํ์ฑ์ ๋น๊ต์ ์งง์ ์๊ฐ์ ์งํ๋๋ฏ๋ก ์ ์ฒด ๊ณต์ ์ด ํ ๋จ๊ณ๋ก ๋จ์ถ๋๋ ์ด์ ์ด ์๋ค.
3. ์ฌ์ฉ์ฌ๋ฃ ๋ฐ ์คํ ๋ฐฉ๋ฒ
3.1 ๋ด์ง๋ณด๊ฐ์ฉ ํด๋ฆฌ์ฐ๋ ์
๊ธฐ์กด ๋ณด๊ฐ์ฌ๋ฃ์ ๋ถ์ฐฉ๊ฑฐ๋ ์คํ์ ์ฐ๊ตฌ์ ๋ฐ๋ฅด๋ฉด, FRP ๋ณด๊ฐ ์ํธ์ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๊ณ๋ฉด๊ณผ ์ํญ์ ์ฌ์ด์์ ๊ธ๊ฒฉํ ๋ถ์ฐฉํ๊ดด๊ฐ ๋ฐ์๋์์ ๋ฟ๋ง ์๋๋ผ ํด๋ฆฌ์ฐ๋ ์
๋ณด๊ฐ ์ํธ์ ๋นํด ๋ฎ์ ๋ถ์ฐฉ์ ๋จํ์ค์ ๋ํ๋ ๋ฐ ์์ผ๋ฉฐ, ์ํญ์๋ณด๋ค ์ฐ์ฑ์ด ์ข์ ๋ถ์ฐฉ ์ ๋จ์๋์ง ํก์์จ๋ ์ฝ 1.2๋ฐฐ ๋์ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค.21) ๋ํ, ํด๋ฆฌ์ฐ๋ ์๋ก ๋ณด๊ฐ๋ RC ์ฌ๋๋ธ์ ์ฑ๋ฅํ๊ฐ์ ๊ดํ ์ฐ๊ตฌ์์, ํด๋ฆฌ์ฐ๋ ์์ ๋ถ์ฐฉ๊ฐ๋๋ ์ํญ์์ ๋ถ์ฐฉ๊ฐ๋๋ณด๋ค ์ฝ ๋ ๋ฐฐ ์ด์ ๋์ ์ฑ๋ฅ์ ๋ํ๋
๋ฐ ์๋ค.18) ๋ฐ๋ผ์ ๊ธฐ์กด์ FRP ํ๋ฉด ๋ถ์ฐฉ ๊ณต๋ฒ์ ๋์ฒด ๋ชฉ์ ์ผ๋ก ๊ณ ์ฐ์ฑ๊ณผ ๊ณ ์ธ์ฑ ํจ๊ณผ๋ฅผ ๋ํ๋ด๋ ๋ด์ง๋ณด๊ฐ์ฉ ํด๋ฆฌ์ฐ๋ ์๋ฅผ ๊ฐ๋ฐํ๊ธฐ ์ํด์ Table 1์ ๋ํ๋ธ
๊ตฌ์ฑ๋ฌผ ๋ฐ ํจ์ ๋์ ๊ธฐ๋ณธ ๊ตฌ์ฑ๋ฌผ๋ก ์ฌ์ฉํ์๋ค.17) Table 1์ ์ผ๋ฐ์ ์ธ PU์ ์กฐ์ฑ๋น๋ฅผ ๋ณํ์ํจ FTPU์ ์ฃผ์ ์ ๊ฒฝํ์ ์ ๊ตฌ์ฑ์์์ด๋ค. FTPU์ ๊ฒฝ์ฐ, ์ ํ ์ฐ๊ตฌ์์ ๋ณด์โง๋ณด๊ฐ ์ฑ๋ฅ์ด ๋ฏธ๋ฏธํ
๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋์์ผ๋ฉฐ, FTPU๋ณด๋ค ๋์ ์ธ์ฅ๊ฐ๋์ ๋ฎ์ ์ ์ฅ๋ฅ ์ ์ฑ๋ฅ์ ๊ฐ์ง๋ STPU๋ฅผ ๋ด์ง๋ณด๊ฐ์ฉ ํด๋ฆฌ์ฐ๋ ์๋ก ์ ์ฉํ๊ณ ์ํ๋ค.
Table 1 Composite of flexible type polyurea
|
์ ํ์ฐ๊ตฌ์์ ์ด๋ฏธ ์ธ์ฅ๊ฐ๋ 49 MPa๊ณผ ์ ์ฅ๋ฅ 150%์ STPU๋ฅผ ๊ฐ๋ฐํ๊ณ STPU๋ก ๋ณด๊ฐ๋ RC beam ๊ตฌ์กฐ์คํ์์ ๋ฌด๋ณด๊ฐ ์ํธ์ ๋นํ์ฌ 10%
ํฅ์๋ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋ณด์ฌ์ฃผ๊ณ ์๋ค.18) ์ด์ ๋ฐ๋๋ก Courtney and John์ ์ฐ๊ตฌ์ ๋ฐ๋ฅด๋ฉด, ํด๋ฆฌ์ฐ๋ ์๋ก ๋ณด๊ฐ๋ RC beam ์ํธ์ด ๋ฌด๋ณด๊ฐ ์ํธ๋ณด๋ค 1.24๋ฐฐ์ ๊ฐ๋์ฆ์ง๊ณผ 2.6๋ฐฐ์
๋ณ์์ฐ์ฑ๋ ๋ฅ๋ ฅ์ ๋ฐํํ์์ผ๋ฉฐ, ์ด๋ ์ฌ์ฉํ ํด๋ฆฌ์ฐ๋ ์์ ์ธ์ฅ๊ฐ๋ 14.8 MPa๊ณผ ์ ์ฅ๋ฅ 91%์ด๋ค.22) ์ธ์ฅ๊ฐ๋๊ฐ ๋์ ๋ณด์์ฌ๋ฃ๋ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ์ธ์ฅ์ฑ๋ฅ์ ์ฆ๊ฐ์ํจ๋ค๋ ์ฅ์ ์ด ์์ง๋ง ๊ณผ๋ํ ์ธ์ฅ๊ฐ๋์ ์ฑ๋ฅ์ ๊ฐ์ง๋ ์ฌ๋ฃ๋ฅผ ์ฌ์ฉํ๋ ๊ฒ์ ๋นํจ์จ์ ์ด๋ผ๊ณ ํ๋จํ์๋ค.
๋ฐ๋ผ์ ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์๋ ์ฃผ์ ์ ์กฐ์ฑ๋น๋ฅผ ๊ณ ์ ํ๊ณ ๊ฒฝํ์ ์ ์กฐ์ฑ๋น๋ง์ ๋ณ๊ฒฝํ์ฌ 150%๊น์ง ์ ์ฅ๋ฅ ์ ๋ฎ์ถ๊ณ ์ธ์ฅ๊ฐ๋๋ฅผ ํฅ์์ํค๋ ๋จ๊ณ์ ๋ฐฐํฉ์ ๋์ถํ์๋ค.
FTPU์ ์ฃผ์ ํฉ์ฑ์ ๊ฒฝ์ฐ, Methylene Diphenyl Diisocyanate (MDI) 70%, Polyoxypropylene Glycol
20%, Propylenecarbonate 10%๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์์ผ๋ฉฐ, ๊ฒฝํ์ ์ ๊ฒฝ์ฐ, Polyoxypropylene Diamine 30๏ฝ40%, Polyethertriamine
10๏ฝ20%, Diethyltoluened-imine (DETDA) 5%, Secondary Amine 20๏ฝ30%, Propylene Glycol
2%, Pigment 2%, UV ํก์์ 2% ๋ฏธ๋ง, ฮณ-glycidoxypropy-ltrimethoxysilane 1%๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์๋ค. ์ด๋ฅผ ๋ฐํ์ผ๋ก
FTPU ์ฃผ์ ์ ๊ฒฝํ์ ์ ์กฐ์ฑ๋น๋ฅผ ๋ณํ์์ผ 25 MPa์ด์์ ์ธ์ฅ๊ฐ๋์ 150%์ดํ์ ์ ์ฅ๋ฅ ์ ๋ชฉํ๋ก ๋จ๊ณ๋ณ 6๊ฐ์ง์ STPU๋ฅผ ๊ฐ๋ฐํ์๋ค.
Step 1์ FTPU์ ์กฐ์ฑ๋น์ ๊ฑฐ์ ์ ์ฌํ๊ฒ ํผํฉํ์๋ค. FTPU ์ฃผ์ ํฉ์ฑ๊ณผ ๋์ผํ ์ฃผ์ ๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์์ผ๋ฉฐ, ๊ฒฝํ์ ๋ Polyoxypropylenediamine
40%, Polyethertriamine 15%, Diethyltoluenedimine 10%, Secondary Amine 30%, Propylene
Glycol 2%, Pigment 2%, UV ํก์์ 2% ๋ฏธ๋ง, ฮณ-glycidoxypro-pyltrimethoxysilane 1%๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ 30๏ฝ90ยฐC์์
๋ฐ์์์ผฐ๋ค.
Step 2์ ์ฃผ์ ํฉ์ฑ์ FTPU ์ฃผ์ ํฉ์ฑ์์ MDI๋ฅผ 30%๋ก ๋ฎ์ถ๊ณ ์ง๋ฐฉ์กฑ์ ์ํ๋ฉฐ ๋ฐ์์๋์ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น๋ Methy-lene Biscyclohexyl
Diisocyanate (H12MDI)๋ฅผ 40%๋ฅผ ์ฒจ๊ฐํ์๋ค. Step 2์ ๊ฒฝํ์ ํฉ์ฑ์ Step 1์ ๊ฒฝํ์ ํฉ์ฑ์์ ์ ์ฅ๋ฅ ์ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น๋ Polyoxypropylene Diamine์
50%๋ก ์ฆ๊ฐํ์๊ณ ์ธ์ฅ๊ฐ๋์ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น๋ Polyethertriamine์ 10%๋ก ๊ฐ์ํ์๋ค. ๋ํ, ๊ฒฝ๋์ ๊ฐ๋์ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น๋ DETDA๋ฅผ
15%๋ก ์ฆ๊ฐํ์๊ณ ๊ฒฝํ์๊ฐ์ ๋ฆ์ถ๋ Secondary Amine์ 20%๋ก ๊ฐ์ํ์ฌ ๋ฐ์์์ผฐ๋ค.
Step 3์ ์ฃผ์ ํฉ์ฑ์ FTPU์ ์ฃผ์ ํฉ์ฑ๊ณผ ๊ฐ์ผ๋ฉฐ ๊ฒฝํ์ ํฉ์ฑ์ Step 2์ ๊ฒฝํ์ ํฉ์ฑ์์ Polyoxypropylene Diamine์
30%๋ก ์ค์๊ณ DETDA์ 25%๊น์ง ์ฆ๊ฐํ์์ผ๋ฉฐ Secon-dary Amine์ ๋ค์ 30%๋ก ์ฆ๊ฐํ์ฌ ๋ฐ์์์ผฐ๋ค.
Step 4๋ Step 3์ ๊ฒฝํ์ ํฉ์ฑ์์ Polyoxypropylene Diamine๋ฅผ ๋ค์ 40%๋ก ์ฆ๊ฐ์ํค๊ณ , Secondary Amine์
20%๋ก ๋ฎ์ถ์ด ๋ฐ์์์ผฐ๋ค.
Step 5์ ๊ฒฝํ์ ํฉ์ฑ์ Step 4์ ๊ฒฝํ์ ํฉ์ฑ์์ Polye-thertriamine๋ณด๋ค ๋ฎ์ ๋ถ์๋์ธ Polyetheramine๋ฅผ 20%
์ฒจ๊ฐํ์์ผ๋ฉฐ, DETDA 20%, Secondary Amine์ 5%๋ก ๋ฎ์ถ์ด ๋ฐ์์์ผฐ๋ค.
Step 6์ ๊ฒฝํ์ ํฉ์ฑ์ Step 5์ ๊ฒฝํ์ ํฉ์ฑ์์ Polye-theramine์ 10%๋ก ๋ฎ์ถ์๊ณ DETDA๋ฅผ 30%๋ก ์ฆ๊ฐ์์ผ ๋ฐ์์์ผฐ๋ค.
Step 1๋ถํฐ 6๊น์ง๋ ๊ฐ๊ฐ์ ์ฃผ์ ์ ๊ฒฝํ์ ๋ฅผ 30๏ฝ90ยฐC(์ต์ 75ยฐC)์์ ๋ฐ์์์ผ ์คํฉํ์์ผ๋ฉฐ, Table 2๋ ๋ด์ง๋ณด๊ฐ์ฉ ํด๋ฆฌ์ฐ๋ ์๋ฅผ ๊ฐ๋ฐํ๋
๋ฐ์ ์์ด ์ฃผ์ ์ ๊ฒฝํ์ ์ ํผ์
๋ฅ ์ ๋ณํ์ํค๋ฉด์ ๋จ๊ณ๋ณ๋ก ๊ฐ๋ฐํ ๋ฐฐํฉ์ ๊ตฌ์ฑ์์์ด๋ค.
Table 2 Composite of stiff type polyurea
|
3.2 ์ธ์ฅ๊ฐ๋ ๋ฐ ์ ์ฅ๋ฅ ํ๊ฐ ์ํ
๋ด์ง๋ณด๊ฐ์ฉ ํด๋ฆฌ์ฐ๋ ์ ๊ฐ๋ฐ์ ์์ด ๊ณ ์ฐ์ฑ ๋ฐ ๊ณ ์ธ์ฑ ํจ๊ณผ๋ฅผ ํ๋จํ๊ธฐ ์ํด์ ์ธ์ฅ๊ฐ๋ ๋ฐ ์ ์ฅ๋ฅ ํ๊ฐ ์ํ์ KS M 6518(๊ฐํฉ ๊ณ ๋ฌด ๋ฌผ๋ฆฌ ์ํ๋ฐฉ๋ฒ)์
์คํ์ฌ ์ธก์ ํ์๋ค. FTPU์ ์กฐ์ฑ๋น๋ฅผ ๋จ๊ณ๋ณ๋ก ๋ณํ์ํจ STPU๊ฐ ์ ๋จ์ ์ด๋ฅด๋ ์ต๋์๋ ฅ(์ธ์ฅ๊ฐ๋) ๋ฐ ์ ๋จ ์์ ์ ์ฅ๋ฅ ์ ์ธก์ ํ๋ ๋ฐ ๋ชฉ์ ์ด ์๋ค.
์ํ์ํธ์ KS M 6518์ ๋ํ๋ ์๋ ์๋ นํ 3ํธํ ํฌ๊ธฐ๋ก ํํ๋ถ๋ถ์ ๋๋น 5 mm, ํํ๋ถ๋ถ์ ๊ธธ์ด 20 mm, ํํ๋ถ๋ถ์ ๋๊ป 3 mm ์ดํ,
๋๊ธ ๊ฑฐ๋ฆฌ 20 mm์ด๋ฉฐ, Fig. 3(a)์ ๋ํ๋๋ค. ์๋ นํ 3ํธํ ํฌ๊ธฐ๋ก ์ฌ๋จํ ์ ์๋ ํ์นผ์ Fig. 3(b)์ ๊ฐ์ผ๋ฉฐ, Fig. 3(c)์
๊ฐ์ด ์ธ์ฅ ์ํ๊ธฐ๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์ฌ ์ํ์ฒด๋ฅผ ์์ชฝ ์ง๊ทธ์ ๊ณ ์ ์์ผ(์ํ ์ค์ ๋นํ๋ฆผ, ์ง๊ฒ ์ดํ์ด ๋ฐ์ํ์ง ์๋๋ก ์ ํํ๊ฒ ์ง๊ฒ์ ๋ฌผ๋ฆผ) ํ์ค์ ๊ฐํ์ฌ ์ธ์ฅ๊ฐ๋
๋ฐ ์ ์ฅ๋ฅ ์ ์ธก์ ํ์๋ค. ์ธก์ ์ ์ธ์ฅ ์๋๋ 500 mm/min์ผ๋ก ํ์์ผ๋ฉฐ ์ธ์ฅ๊ฐ๋์ ์ธก์ ์ ์ํํธ์ด ๋์ด์ง ๋๊น์ง ์ต๋ํ์ค์ ์ฝ๊ณ ์ (1)์
์ด์ฉํ์ฌ ๊ณ์ฐํ์์ผ๋ฉฐ ์ํํธ 3๊ฐ์ ํ๊ท ๊ฐ์ผ๋ก ๋ํ๋ด์๋ค. ์ ์ฅ๋ฅ ์ ์ธก์ ์ ํ๋จ์์ ๋๊ธ์ฌ์ด์ ๊ธธ์ด๋ฅผ mm๋จ์๊น์ง ์ธก์ ํ์์ผ๋ฉฐ ์ (2)๋ฅผ ์ด์ฉํ์ฌ
๊ณ์ฐํ์์ผ๋ฉฐ ์ํํธ 3๊ฐ์ ํ๊ท ๊ฐ์ผ๋ก ๋ํ๋ด์๋ค.
Fig. 3
Tensile strength and percent elongation test
(1)
์ฌ๊ธฐ์, ๋ ์ธ์ฅ๊ฐ๋(MPa), ๋ ์ต๋ํ์ค(N), ๋ ์ํํธ์ ๋จ๋ฉด์ (mm2)์ ๋ํ๋ธ๋ค.
(2)
์ฌ๊ธฐ์, ๋ ์ ์ฅ๋ฅ (%), ๋ ๋๊ธ๊ฑฐ๋ฆฌ(mm), ๋ ์ ๋จ๋ ๋์ ๋๊ธ๊ฑฐ๋ฆฌ(mm)์ ๋ํ๋ธ๋ค.
3.3 ๋ถ์ฐฉ์ฑ๋ฅ ํ๊ฐ ์ํ
๋ณด๊ฐ์ฌ์ ๋ณด๊ฐ์ฑ๋ฅ์ ํ๊ฐํ๋ ์ฃผ์ ํญ๋ชฉ ์ค ํ๋๋ก์จ ๋ถ์ฐฉ์ฑ๋ฅ ํ๊ฐ ์ํ๋ฐฉ๋ฒ์ด ์๋ค. ํ์ฌ ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ๋ณด์โง๋ณด๊ฐ๊ณต๋ฒ์ผ๋ก ๊ฐ์ฅ ์ผ๋ฐํ๋์ด ์๋ FRP ํ๋ฉด
๋ถ์ฐฉ ๊ณต๋ฒ์ ๊ฒฝ์ฐ ๊ฐ์ฅ ํฐ ๋ฌธ์ ์ ์ค ํ๋๋ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ๋ชจ์ฌ์์ ๋ถ์ฐฉ์ฑ๋ฅ์ ๋ฐ๋ผ ๋ณด๊ฐ๊ณต๋ฒ์ ์ฑ๋ฅ์ด ํฌ๊ฒ ์ข์ฐ๋๋ฉฐ, ์๊ฐ์ ๊ฒฝ๊ณผ์ ๋ฐ๋ผ ์ดํ, ํ๋ฝ๊ณผ ๊ฐ์
๋ฌธ์ ๊ฐ ๋ฐ์ํ์ฌ ๋ณด์โง๋ณด๊ฐ ์ฑ๋ฅ์ ์ ํ์ํจ๋ค. ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์๋ ๋ถ์ฐฉ์ฑ๋ฅ ํ๊ฐ ์ํ์ KS F 4922(ํด๋ฆฌ์ฐ๋ ์ ์์ง ๋๋ง ๋ฐฉ์์ฌ)์ ์คํ์ฌ ์ธก์ ํ์๋ค.
์ํ์ฉ ๋ฐํ์ KS F 4922์ ๋ํ๋ ์๋ ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ํํ์ผ๋ก ํฌ๊ธฐ๋ 300 mm ร 300 mm ร 60 mm์ด๋ค. ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ํํ ์์ FTPU์
์กฐ์ฑ๋น๋ฅผ ๋ณํ์ํจ ๊ฐ๊ฐ์ STPU๋ฅผ ๋ํฌํ์ฌ ์ผ์ ์๊ฐ๋์ ๊ฑด์กฐ์์ผฐ๋ค. ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ STPU๊ฐ ๋ํฌ๋ ์ํ์ฒด์ Fig. 4(a)์ ๊ฐ์ด ์ธ์ฅ์ฉ ์ง๊ทธ(Dolly)๋ฅผ
2์กํ ์ํญ์ ์ ์ฐฉ์ ๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์ฌ ๋ถ์ฐฉํ๋ค. ๋ถ์ฐฉ๋ฉด์ ์ 40 mm ร 40 mm์ด๋ฉฐ ์ธ์ฅ์ฉ ์ง๊ทธ๊ฐ ๋ถ์ฐฉ๋ ์ธก๋ฉด ๋ถ๋ถ์ ๊ทธ๋ผ์ธ๋ ์ปคํฐ๋ก ์ฝํฌ๋ฆฌํธ ํํ์
๋๋ฌํ ๋๊น์ง ์ ๋จํ์๋ค.
์ธ์ฅ์ฉ ์ง๊ทธ๋ ๋ํธ ํ์์ผ๋ก ๋์ด์์ด Fig. 4(b)์ ๊ฐ์ด ์ํ๊ธฐ์ ์ฐ๊ฒฐํ ์ ์๋ค. Fig. 4(b)๋ ๋ถ์ฐฉ์ฑ๋ฅ ์คํ ์ ๊ฒฝ์ ๋ณด์ฌ์ฃผ๊ณ ์์ผ๋ฉฐ
๊ฐ๊ฐ์ ์ํ์ฒด์ ์ธ์ฅ์ฉ ์ง๊ทธ๋ฅผ 3๊ฐ์ฉ ๋ถ์ฐฉํ์ฌ ์ต๋ ๊ฐ๋๋ฅผ ์ธก์ ํ์๋ค. ์ธก์ ์ ์ธ์ฅ ์๋๋ 2 mm/min๋ก ํ์์ผ๋ฉฐ ์ธก์ ๋ ์ต๋ ๊ฐ๋๋ 3๊ฐ์
ํ๊ท ๊ฐ์ ์ฌ์ฉํ์๊ณ ๊ณ์ฐ์ ์ (3)์ ์ด์ฉํ์ฌ ๊ณ์ฐํ์๋ค.
(3)
์ฌ๊ธฐ์, ๋ ๋ถ์ฐฉ๊ฐ๋(N/mm2), ๋ ์ต๋ํ์ค(N), ๋ ์ํ์ฒด์ ๋จ๋ฉด์ (mm2)์ ๋ํ๋ธ๋ค.
3.4 Shore ๊ฒฝ๋ ํ๊ฐ ์ํ
๊ฒฝ๋์ธก์ ์ ์ฌ๋ฃ์ ๊ธฐ๊ณ์ ์ฑ์ง์ ์์๋ด๋ ๊ฐ์ฅ ๊ฐ๋จํ ๋ฐฉ๋ฒ ์ค์ ํ๋์ด๋ค. ๋ด์ง๋ณด๊ฐ์ฉ ํด๋ฆฌ์ฐ๋ ์์ ์ฃผ์ ์ ๊ฒฝํ์ ๋ฐ์ ์ํ๋ ์ด์ฒ๋ฆฌ ์ํ ๋ฑ์ ํ๋จํ๊ธฐ
์ํ์ฌ ๊ฒฝ๋ ํ๊ฐ ์ํ์ KS M ISO 7619-1(๊ฐํฉ ๊ณ ๋ฌด ๋ฐ ์ด๊ฐ์์ฑ ๊ณ ๋ฌด-์์
๊ฒฝ๋ ์ธก์ ๋ฐฉ๋ฒ)์ ์คํ์ฌ ์ธก์ ํ์๋ค. KS M ISO 7619-1์
์ ์๋ ๋๋ก๋ฏธํฐ๋ฒ(Shore ๊ฒฝ๋)์ผ๋ก ์ธก์ ์ ์ฌ์ฉ๋๋ ๊ฒฝ๋๊ณ๋ Aํ๊ณผ Dํ์ด ์๋ค. Aํ๊ณผ Dํ ๊ฒฝ๋๊ณ์ ๊ฐ์ฅ ํฐ ์ฐจ์ด์ ์ Fig. 5(a)์
๊ฐ์ด ๊ฒฝ๋๋ฅผ ์ธก์ ํ๋ ์์นจ์ด๋ค. Dํ์ ์์นจ์ Aํ์ ์์นจ๋ณด๋ค ๋น๊ต์ ๋พฐ์กฑํ ํ์์ ๋ํ๋ด๊ธฐ ๋๋ฌธ์ Aํ ๊ฒฝ๋๊ณ๋ฅผ ๊ฐ์ง๊ณ 90 ์ด์์ ๊ฒฝ๋๋ฅผ ์ธก์ ํ๋
๊ฒฝ์ฐ์๋ Dํ ๊ฒฝ๋๊ณ๋ฅผ ์ฌ์ฉํ๋ค. Fig. 5(b)๋ ์ธก์ ์ ์ฌ์ฉ๋ Dํ ๊ฒฝ๋๊ณ์ด๋ฉฐ, Fig. 5(c)์ ๊ฐ์ด ๊ฒฝ๋๋ฅผ ์ธก์ ํ์๋ค.
4. ์คํ ๊ฒฐ๊ณผ
๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์๋ ๊ฐ๊ฐ์ ์คํ์ ์์ด STPU ๊ฒฝํ์ ์ค ์ํฌ์ ๋ก ฮณ-glycidoxypropyltrimethoxysilane 1%๋ฅผ ์ฒจ๊ฐํ ๊ฒฝ์ฐ์ ์ฒจ๊ฐํ์ง
์์ ๊ฒฝ์ฐ์ ๋ํด์ ์คํ์ ์งํํ์์ผ๋ฉฐ ์คํ ๊ฒฐ๊ณผ๋ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ๋ค.
4.1 ์ธ์ฅ๊ฐ๋ ๋ฐ ์ ์ฅ๋ฅ ํ๊ฐ
๋ด์ง๋ณด๊ฐ์ฉ ํด๋ฆฌ์ฐ๋ ์์ ๋ํ์ฌ ์ํฌ์ ๋ฅผ ์ฒจ๊ฐํ ๊ฒฝ์ฐ์ ์ฒจ๊ฐํ์ง ์์ ๊ฒฝ์ฐ์ ๋ํ ์ง์์๊ฐ์ ๊ฒฐ๊ณผ ๊ทธ๋ํ๋ฅผ Fig. 6์ ๋ํ๋๋ค. ์ฐ์ Step 1์
์ง์์๊ฐ์ ์ํฌ์ ์ฌ์ฉ ์ 10์ด์์ผ๋ฉฐ ์ฌ์ฉํ์ง ์์์ ๊ฒฝ์ฐ 5์ด ์ดํ๋ก ๋นจ๋ผ์ก๋ค. Step 2์ ์ง์์๊ฐ์ ์ํฌ์ ์ฌ์ฉ ์ 15์ด์๊ณ ์ฌ์ฉํ์ง ์์์
๊ฒฝ์ฐ 10์ด ์ดํ๋ก ๋นจ๋ผ์ก๋ค. Step 3๋ถํฐ 6๊น์ง์ ์ง์์๊ฐ์ ์ํฌ์ ์ ๋ฌด์ ์๊ด์์ด ๊ฐ๊ฐ 40, 30, 20, 20์ด๋ก ์ธก์ ๋์๋ค. Step
2์ ์ฃผ์ ํฉ์ฑ์์ H12MDI๋ฅผ 40 % ์นํํ์๋๋ฐ ์ง์์๊ฐ์ ์ฝ๊ฐ ์ฆ๊ฐํ์์ผ๋ ํฐ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น์ง ์์ ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค. ์คํ๋ ค ๊ฒฝํ์ ์ฑ๋ถ ์ค์์ DETDA์ ์ฆ๊ฐ์
Secondary Amine์ ๊ฐ์๊ฐ ์ง์์๊ฐ์ ์ํฅ์ด ์๋ค๊ณ ํ๋จํ์๋ค. ํนํ, DETDA์ Secondary Amine ๋น์จ์ด ๊ฐ์ฅ ๋ง์ Step
3์์ ์ง์์๊ฐ์ด ์ ์ผ ๋๊ฒ ์ธก์ ๋์์ผ๋ฉฐ ์ดํ Secondary Amine์ ๊ฐ์์ํจ Step 5, 6์์ 20์ด๋ก Step 1, 2๋ณด๋ค ๋ฆ์ถฐ์ง ๊ฒ์
ํ์ธํ์๋ค.
Fig. 6
Hardening time test results
Fig. 7์ ๋ด์ง๋ณด๊ฐ์ฉ ํด๋ฆฌ์ฐ๋ ์์ ๋ํ์ฌ ์ํฌ์ ๋ฅผ ์ฒจ๊ฐํ ๊ฒฝ์ฐ์ ์ฒจ๊ฐํ์ง ์์ ๊ฒฝ์ฐ์ ๋ํ ์ธ์ฅ๊ฐ๋๋ฅผ ์ธก์ ํ ๊ฒฐ๊ณผ ๊ทธ๋ํ์ด๋ค. Step 1์ ์ธ์ฅ๊ฐ๋๋
์ํฌ์ ์ฌ์ฉ ์ 18 MPa ์ด์์ด๋ฉฐ ์ฌ์ฉํ์ง ์์์ ๊ฒฝ์ฐ 16 MPa ์ดํ๋ก ๋จ์ด์ก์ผ๋ฉฐ, Step 2์ ์ธ์ฅ๊ฐ๋๋ ์ํฌ์ ์ฌ์ฉ ์ 19 MPa ์ด์์ด๋ฉฐ
์ฌ์ฉํ์ง ์์์ ๊ฒฝ์ฐ 19 MPa ์ ๋๋ก ๊ฐ์ ๊ฐ์ด ์ธก์ ๋์๋ค. Step 3์ ์ธ์ฅ๊ฐ๋๋ ์ํฌ์ ์ฌ์ฉ ์ 21 MPa ์ด์์ด๋ฉฐ ์ฌ์ฉํ์ง ์์์ ๊ฒฝ์ฐ
20 MPa ์ดํ๋ก ๋จ์ด์ก์ผ๋ฉฐ, Step 4์ ์ธ์ฅ๊ฐ๋๋ ์ํฌ์ ์ฌ์ฉ ์ 22 MPa ์ด์์ด๋ฉฐ ์ฌ์ฉํ์ง ์์์ ๊ฒฝ์ฐ 21 MPa ์ดํ๋ก ๋จ์ด์ก๋ค.
Fig. 7
Tensile strength test results
Polyethertriamine์ ๋ง์ฌ๊ตฌ์กฐ์ ํํ๋ก ํจ์ ๋์ ๋ฐ๋ผ ํ์ฑ์ด ์ฆ๊ฐํ๋ฉฐ ๊ฐ๋์ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น๋ ๊ตฌ์ฑ์์์ด์ง๋ง Step 2์์ ํจ์ ๋์ ์ฆ๊ฐํ์์
๋ ์ธ์ฅ๊ฐ๋๊ฐ ์ฆ๊ฐํ ๋ฐ๋ฉด ๊ทธ ์ดํ ๋จ๊ณ๋ณ ๋ฐฐํฉ์์๋ ํฐ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น์ง ๋ชปํ๋ ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค. ์ธ์ฅ๊ฐ๋์ ๊ฒฝ์ฐ์๋ DETDA๊ฐ ์ฆ๊ฐํจ์ ๋ฐ๋ผ ์ธ์ฅ๊ฐ๋๊ฐ
ํฅ์๋๋ ๊ฒ์ ํ์ธํ์์ผ๋ฉฐ Step 2๋ถํฐ 4๊น์ง๋ DETDA๊ฐ ์ง๋ฐฐ์ ์ด๋ผ๊ณ ํ๋จํ์๋ค. Step 5์ ์ธ์ฅ๊ฐ๋๋ ์ํฌ์ ์ฌ์ฉ ์ 24 MPa ์ด์์ด๋ฉฐ
์ฌ์ฉํ์ง ์์์ ๊ฒฝ์ฐ 22 MPa ์ดํ๋ก ๋จ์ด์ก์ผ๋ฉฐ, Step 6์ ์ธ์ฅ๊ฐ๋๋ ์ํฌ์ ์ฌ์ฉ ์ 26 MPa ์ด์์ด๋ฉฐ ์ฌ์ฉํ์ง ์์์ ๊ฒฝ์ฐ 24 MPa
์ดํ๋ก ๋จ์ด์ก๋ค. Polyethertriamine๋ณด๋ค ๋ฎ์ ๋ถ์๋์ธ Polyetheramine๋ฅผ ์ฒจ๊ฐํ Step 5, 6์์ ์ธ์ฅ๊ฐ๋๊ฐ ํจ์ฌ ์ฆ๊ฐํ๋
๊ฒ์ ํ์ธํ ์ ์์๋ค. ์ํฌ์ ๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์์ ๊ฒฝ์ฐ 1๏ฝ2 MPa ์ ๋์ ์ธ์ฅ๊ฐ๋๊ฐ ๋๊ฒ ์ธก์ ๋์์์ ์ ์ ์๋ค.
Fig. 8์ ๋ด์ง๋ณด๊ฐ์ฉ ํด๋ฆฌ์ฐ๋ ์์ ๋ํ์ฌ ์ํฌ์ ๋ฅผ ์ฒจ๊ฐํ ๊ฒฝ์ฐ์ ์ฒจ๊ฐํ์ง ์์ ๊ฒฝ์ฐ์ ๋ํ ์ ์ฅ๋ฅ ์ ์ธก์ ํ ๊ฒฐ๊ณผ ๊ทธ๋ํ์ด๋ค. Step 1์ ์ ์ฅ๋ฅ ์
์ํฌ์ ์ฌ์ฉ ์ 400% ์ด์์ด๋ฉฐ ์ฌ์ฉํ์ง ์์์ ๊ฒฝ์ฐ 350%๋ก ์ธก์ ๋์๋ค. Step 2์ ์ ์ฅ๋ฅ ์ ์ํฌ์ ์ฌ์ฉ ์ ๋ฌด๋ฅผ ๋ ๋ 330% ์ ๋๋ฉฐ, Step
3์ ์ ์ฅ๋ฅ ์ ์ํฌ์ ์ฌ์ฉ ์ 280% ์ด์, ์ฌ์ฉํ์ง ์์์ ๊ฒฝ์ฐ 330%๋ก ์ฆ๊ฐํ์๋ค. Step 4๋ถํฐ 6๊น์ง ์ ์ฅ๋ฅ ์ ์ํฌ์ ์ฌ์ฉ ์ ๋ฌด๋ฅผ ๋ ๋
๊ฐ๊ฐ 240, 170, 150%๋ก ์ธก์ ๋์๋ค. Step 2, 3์์ Polyoxypropylene Diamine์ ์ฆ๊ฐ์ ๋ํด์ ์ ์ฅ๋ฅ ์๋ ์ํฅ์ด
์๋ ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จํ์๋ค. Polyoxypropylene Diamine์ ๊ตฌ์กฐ์ ์ผ๋ก ์ค๊ณผ ๊ฐ์ ์ ํ๊ตฌ์กฐ๋ฅผ ๊ฐ์ง๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์ ์จ์ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น๋ ์์ ์ค
ํ๋์ด์ง๋ง ๊ทธ๋ณด๋ค๋ ์กฐ๋ฐํ ๋ถ์๊ตฌ์กฐ์ธ DETDA๊ฐ ์ํฅ์ด ์๋ค๊ณ ํ๋จํ์๋ค. DETDA๊ฐ ์ฆ๊ฐํจ์ ๋ฐ๋ผ ์ ์ฅ๋ฅ 400%์ ์ฐ์งํํ์์ ๊ฒฝ์งํํ๋ก ๋ฐ๋์๊ธฐ
๋๋ฌธ์ ์ ์ฅ๋ฅ ์ด ์ค์ด๋ ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ๋๋ค.
Fig. 8
Percent elongation test results
4.2 ๋ถ์ฐฉ ์ฑ๋ฅ ํ๊ฐ
๋ด์ง๋ณด๊ฐ์ฉ STPU์ ๋ํ์ฌ ์ํฌ์ ๋ฅผ ์ฒจ๊ฐํ ๊ฒฝ์ฐ์ ์ฒจ๊ฐํ์ง ์์ ๊ฒฝ์ฐ์ ๋ํ ๋ถ์ฐฉ๊ฐ๋์ ๊ฒฐ๊ณผ ๊ทธ๋ํ๋ฅผ Fig. 9์ ๋ํ๋๋ค. Step 1, 2์
๋ถ์ฐฉ๊ฐ๋๋ ์ํฌ์ ์ฌ์ฉ ์ 12 MPa์ด๋ฉฐ ์ฌ์ฉํ์ง ์์์ ๊ฒฝ์ฐ 8 MPa ์ดํ๋ก ๋จ์ด์ก๋ค. Step 3, 4์ ๋ถ์ฐฉ๊ฐ๋๋ ์ํฌ์ ์ฌ์ฉ ์ 12 MPa์ด๋ฉฐ
์ฌ์ฉํ์ง ์์์ ๊ฒฝ์ฐ 9 MPa ์ดํ๋ก ๋จ์ด์ก๋ค. Step 5์ ๋ถ์ฐฉ๊ฐ๋๋ ์ํฌ์ ์ฌ์ฉ ์ 13 MPa์ด๋ฉฐ ์ฌ์ฉํ์ง ์์์ ๊ฒฝ์ฐ 10 MPa ์ดํ๋ก
๋จ์ด์ก๋ค. Step 6์ ๋ถ์ฐฉ๊ฐ๋๋ ์ํฌ์ ์ฌ์ฉ ์ 14 MPa์ด๋ฉฐ ์ฌ์ฉํ์ง ์์์ ๊ฒฝ์ฐ 9 MPa ์ดํ๋ก ๋จ์ด์ก๋ค. ์ํฌ์ ๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์์ ๊ฒฝ์ฐ 3๏ฝ5
MPa์ ๋์ ๋ถ์ฐฉ๊ฐ๋๊ฐ ๋๊ฒ ์ธก์ ๋์์์ ์ ์ ์๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋ ๋จ๊ณ๋ณ ๋ฐฐํฉ์ด ๋ฌ๋ผ์ง์ ๋ฐ๋ผ ๋ถ์ฐฉ๊ฐ๋๋ ํฐ ์ฐจ์ด๊ฐ ์๋ค๋ ๊ฒ์ ํ์ธํ์๋ค.
4.3 Shore ๊ฒฝ๋ ํ๊ฐ
Fig. 10์ ๋ด์ง๋ณด๊ฐ์ฉ ํด๋ฆฌ์ฐ๋ ์์ ๋ํ์ฌ ์ํฌ์ ๋ฅผ ์ฒจ๊ฐํ ๊ฒฝ์ฐ์ ์ฒจ๊ฐํ์ง ์์ ๊ฒฝ์ฐ์ ๋ํ Shore ๊ฒฝ๋(D)๋ฅผ ์ธก์ ํ ๊ฒฐ๊ณผ ๊ทธ๋ํ์ด๋ค. Step
1, 2์ Shore ๊ฒฝ๋๋ ์ํฌ์ ์ฌ์ฉ ์ ๋ฌด๋ฅผ ๋ ๋ ๊ฐ๊ฐ 65, 67์ ๋์ด๋ฉฐ, Step 3์ Shore ๊ฒฝ๋๋ ์ํฌ์ ์ฌ์ฉ ์ 68 ์ด์์ด๊ณ ์ฌ์ฉํ์ง
์์์ ๊ฒฝ์ฐ 67๋ก ๋จ์ด์ก๋ค. Step 4๋ถํฐ 6๊น์ง์ Shore ๊ฒฝ๋๋ ์ํฌ์ ์ฌ์ฉ ์ ๋ฌด๋ฅผ ๋ ๋ ๊ฐ๊ฐ 65, 70, 70 ์ ๋์ด๋ค. ์กฐ๋ฐํ ๋ถ์๊ตฌ์กฐ์ธ
DETDA, Secondary Amine, Polyetheramine์ ํจ์ ๋์ด ๋ณตํฉ์ ์ผ๋ก ๋ฐฐํฉ๋จ์ ๋ฐ๋ผ ๊ฒฝ๋์ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น๋ ๊ฒ์ ํ์ธํ์๋ค. ํนํ
Secondary Amine ํจ์ ๋์ด ๊ฐ์ฅ ์ ์ Step 5, 6์์ ๊ฐ์ฅ ๋์ ๊ฒฝ๋๊ฐ ๋ฐ์๋์๊ณ Polyetheramine๊ฐ ์ฒจ๊ฐ๋๋ฉด์ ๊ฒฝ๋๊ฐ ๋์์ง๋
๊ฒ์ ํ์ธํ์๋ค.
4.4 FTPU์ ๋ด์ง๋ณด๊ฐ์ฉ ํด๋ฆฌ์ฐ๋ ์์ ์ฌ๋ฃ ํน์ฑ
๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์ Step 6์ ํด๋นํ๋ STPU๋ฅผ ๋ด์ง๋ณด๊ฐ์ฉ ํด๋ฆฌ์ฐ๋ ์๋ก ์ ํํ์๋ค. ๊ธฐ์กด FTPU์ ๊ฑฐ์ ์ ์ฌํ ์กฐ์ฑ๋น๋ฅผ ๊ฐ์ง๊ณ ์๋ Step 1๋ณด๋ค
์ฐ์ํ ๋ฌผ๋ฆฌ์ ์ฑ์ง์ ๋ํ๋ด์์ผ๋ฉฐ, Table 3์ ๊ฒฐ๊ณผ ๊ฐ์ ์ ๋ฆฌํ์ฌ ๋ํ๋ด์๋ค. STPU๋ ์ง์์๊ฐ 20์ด, ์ธ์ฅ๊ฐ๋ 26 MPa, ๊ฒฝ๋ 70,
๋ถ์ฐฉ๊ฐ๋ 14 MPa, ์ ์ฅ๋ฅ 150%๋ก FTPU์ ๋น๊ตํด ๋ณผ ๋ ์ง์์๊ฐ 200%, ์ธ์ฅ๊ฐ๋ 144%, ๊ฒฝ๋ 107%, ๋ถ์ฐฉ๊ฐ๋ 116%๋ก ํฅ์๋
์ฑ๋ฅ์ ๋ฐํํ์์ผ๋ฉฐ, STPU์ ์ ์ฅ๋ฅ ์ 150%๋ก FTPU์ ์ ์ฅ๋ฅ ๋ณด๋ค 62.5% ๊ฐ์๋ ์ฑ๋ฅ์ ๋ฐํํ์๋ค.
Table 3 Material properties of polyurea
|
5. ๊ฒฐ ๋ก
๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์๋ FTPU์ ์กฐ์ฑ๋น๋ฅผ ๋ณํ์์ผ ์ต์ ์ ๋ด์ง๋ณด๊ฐ์ฉ ํด๋ฆฌ์ฐ๋ ์๋ฅผ ๊ฐ๋ฐํ๊ณ ์ฌ๋ฃ ์ฑ๋ฅ์ ์คํ์ ์ผ๋ก ๊ฒ์ฆํ์๋ค.
1)๋ด์ง๋ณด๊ฐ์ฉ ํด๋ฆฌ์ฐ๋ ์๋ ์ธ์ฅ๊ฐ๋ 26 MPa, ์ ์ฅ๋ฅ 150%๋ก FTPU์ ์ธ์ฅ๊ฐ๋๋ณด๋ค ์ฝ 1.44๋ฐฐ ํฅ์๋ ์ฑ๋ฅ์ ๋ฐํํ์์ผ๋ฉฐ, ์ ์ฅ๋ฅ ์ ๊ฒฝ์ฐ
์ฝ 0.62๋ฐฐ ๊ฐ์๋ ์ฑ๋ฅ์ ๋ฐํํ์๋ค. ๋์ ์ธ์ฅ๊ฐ๋(25 MPa ์ด์)์ ๋ฎ์ ์ ์ฅ๋ฅ (150% ์ดํ)์ ๋ชฉํ๋ก ํ ๋ด์ง๋ณด๊ฐ์ฉ ํด๋ฆฌ์ฐ๋ ์๋ฅผ ๊ฐ๋ฐํ์๋ค.
2)๋ํ, ๋ด์ง๋ณด๊ฐ์ฉ ํด๋ฆฌ์ฐ๋ ์๋ ์ง์์๊ฐ 20์ด, ๊ฒฝ๋ 70, ๋ถ์ฐฉ๊ฐ๋ 14 MPa๋ก FTPU๋ณด๋ค ์ง์์๊ฐ 2๋ฐฐ, ๊ฒฝ๋ 1.07๋ฐฐ, ๋ถ์ฐฉ๊ฐ๋ 1.16๋ฐฐ
ํฅ์๋ ์ฑ๋ฅ์ ๋ฐํํ์๋ค.
3)๊ฒฝํ์ ์ ๊ตฌ์ฑ์์์ธ ์ํฌ์ ์ ์ฌ์ฉ์ ๋ฐ๋ผ ์ธ์ฅ๊ฐ๋์ ๊ฒฝ์ฐ 1๏ฝ2 MPa์ ๋, ๋ถ์ฐฉ๊ฐ๋์ ๊ฒฝ์ฐ 3๏ฝ5 MPa ์ ๋๋ก ๋๊ฒ ์ธก์ ๋๋ ๊ฒ์ ํ์ธํ ์
์๊ณ , ์ง์์๊ฐ, ์ ์ฅ๋ฅ , ๊ฒฝ๋์๋ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น์ง ์๋ ๊ฒ์ ํ์ธํ์๋ค.
4)๋ถ์ฐฉ๊ฐ๋๋ฅผ ์ ์ธํ ์ง์์๊ฐ, ์ธ์ฅ๊ฐ๋, ์ ์ฅ๋ฅ , Shore ๊ฒฝ๋๋ถ๋ถ์์ ํด๋ฆฌ์ฐ๋ ์ ๊ฒฝํ์ ๋ฐฐํฉ์ ๊ตฌ์ฑ์์ ์ค DETDA์ ํจ์ ๋๊ณผ Secondary
Amine์ ํจ์ ๋์ด ํฐ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น๋ ๊ฒ์ ํ์ธํ์๋ค. ๋ํ, Polyetheramine ์ญ์ ์ธ์ฅ๊ฐ๋ ๋ฐ Shore ๊ฒฝ๋๋ฅผ ํฅ์์ํค๋ ์ญํ ์ ํ๊ณ
์๋ ๊ฒ์ ํ์ธํ์๋ค.
5)๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์ ๋ชฉํํ 25 MPa ์ด์์ ์ธ์ฅ๊ฐ๋์ 150% ์ดํ์ ์ ์ฅ๋ฅ ์ ๋ง์กฑํ๋ ๋ด์ง๋ณด๊ฐ์ฉ ํด๋ฆฌ์ฐ๋ ์๋ ๊ธฐ์กด์ FRP ํ๋ฉด ๋ถ์ฐฉ ๊ณต๋ฒ์ ๋์ํ
์ ์๋ ์ฌ๋ฃ๋ผ๊ณ ์ฌ๋ฃ๋๋ฉฐ, ์ดํ๋ RC ๊ธฐ๋ฅ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ํด๋ฆฌ์ฐ๋ ์ ๋จ์ผ ๋ณด๊ฐ ๋๋ ์ํญ์ ํ๋จ์ ๋ฐฉ์งํ๊ธฐ ์ํ FRP ํจ์นจ ํ ๊ทธ ์์ ํด๋ฆฌ์ฐ๋ ์๋ฅผ
๋ํฌํ๋ ๋ณตํฉ ๋ณด๊ฐ์ RC ๊ธฐ๋ฅ์ ๊ตฌ์๋ ฅ์ ์ฆ์ง ์ํค๊ฑฐ๋ RC ๊ตฌ์กฐ๋ฌผ์ ์ฐ์ฑ์ ํ๋ณดํ์ฌ ์ง์งํ์ค์ ๋ํ ๋ด์ง์ฑ๋ฅ์ ์ต๋๋ก ํ ์ ์์ ๊ฒ์ด๋ผ๊ณ ์ฌ๋ฃ๋๋ค.