KR101499644B1 - 방사선을 이용한 복합재료 접합 방법 - Google Patents
방사선을 이용한 복합재료 접합 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101499644B1 KR101499644B1 KR1020120156453A KR20120156453A KR101499644B1 KR 101499644 B1 KR101499644 B1 KR 101499644B1 KR 1020120156453 A KR1020120156453 A KR 1020120156453A KR 20120156453 A KR20120156453 A KR 20120156453A KR 101499644 B1 KR101499644 B1 KR 101499644B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- composite material
- resin
- bonding
- kgy
- radiation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 74
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims abstract description 40
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 39
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 39
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 33
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 33
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 33
- 239000011208 reinforced composite material Substances 0.000 claims description 24
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims description 22
- 239000003999 initiator Substances 0.000 claims description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 13
- 125000005409 triarylsulfonium group Chemical group 0.000 claims description 11
- -1 hexa-fluoroantimonate Chemical compound 0.000 claims description 10
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 8
- 239000003733 fiber-reinforced composite Substances 0.000 claims description 7
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 claims description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 4
- 229920002454 poly(glycidyl methacrylate) polymer Polymers 0.000 claims description 4
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims description 4
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims description 4
- 150000001252 acrylic acid derivatives Chemical class 0.000 claims 6
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 claims 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 abstract description 5
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 abstract description 5
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 abstract description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 23
- KCTAWXVAICEBSD-UHFFFAOYSA-N prop-2-enoyloxy prop-2-eneperoxoate Chemical compound C=CC(=O)OOOC(=O)C=C KCTAWXVAICEBSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 11
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 10
- IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N bisphenol A Chemical compound C=1C=C(O)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 7
- 230000005251 gamma ray Effects 0.000 description 6
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 6
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 4
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 4
- 229940106691 bisphenol a Drugs 0.000 description 4
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 4
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 239000004841 bisphenol A epoxy resin Substances 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000001721 transfer moulding Methods 0.000 description 2
- 239000002759 woven fabric Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
- C09J5/00—Adhesive processes in general; Adhesive processes not provided for elsewhere, e.g. relating to primers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
- B29C65/48—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding
- B29C65/4805—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding characterised by the type of adhesives
- B29C65/483—Reactive adhesives, e.g. chemically curing adhesives
- B29C65/4845—Radiation curing adhesives, e.g. UV light curing adhesives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
- C09J133/00—Adhesives based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Adhesives based on derivatives of such polymers
- C09J133/04—Homopolymers or copolymers of esters
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
- Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)
Abstract
본 발명은 방사선 조사에 의한 복합재료 접합 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 방사선 경화형 수지를 도포한 후 방사선 조사를 통하여 수지를 경화시킴으로써 복합재료를 접합하는 방법으로 기계적 체결방법에 따른 전단파괴 특성과 섬유 손상에 따른 복합재료의 물성 저하 현상을 방지할 수 있고, 접착제 접합방법에 의해 발생되는 긴 경화시간에 따른 작업성 결여 문제를 해결할 수 있으며, 방사선 조사를 통해 복합재료와 접합면에 도포된 수지와의 화학적 결합을 유도하여 보다 강한 접합력을 가질 수 있는 복합재료로 유용하게 이용할 수 있다.
Description
본 발명은 방사선을 이용하여 복합재료 접합면에 방사선에 의해 경화가 가능한 수지를 도포한 후 방사선을 이용하여 접합면을 접합하는 방사선을 이용한 복합재료 접합 방법에 관한 것이다.
복합재료로 이루어진 구조물의 효율성은 구조물 자체보다 접합부에 의해서 결정되는 경우가 많다. 일반적인 복합재료의 접합 방법은 크게 기계적 체결과 접착제에 의한 체결로 분류될 수 있다.
복합재료를 접합하기 위하여 기계적 체결방법과 접착제 체결방법을 사용한다. 기계적 체결 방법에 의한 접합방법은 피접합물을 파괴하지 않은 상태로 보수나 부속품을 대치하기 위하여 빠르고 쉽게 분리할 수 있으며, 접합의 질을 검사하기 쉽고 표면처리가 거의 필요 없다는 장점이 있다. 그러나 이와 같은 기계적 체결방법은 피접합물에 원료를 가공한 볼트, 핀 및 리벳을 사용하여 체결하기도 하고 원료를 가공하지 않은 상태에서 압력을 체결하여 접합을 하기 연속된 섬유가 끊겨 섬유에 손상이 생겨 복합재료의 강도를 저하할 수 있고, 또한 체결부 주위에 높은 응력집중 현상이 발생하여 피접합물의 파괴하여 전단 파괴를 가져올 수 있다는 단점이 있다.
접착제에 체결방법은 기계적 체결법에 비하여 넓은 면적에 하중을 분산시켜서 응력집중 현상을 방지할 수 있고, 구멍 가공이 필요하지 않으며 구조물의 무게를 거의 증가시키지 않으며, 얇은 피접합물을 접합할 수 있는 특징이 있다. 또한, 밀봉효과를 기대할 수 있으며, 접합층이 열과 전기의 부도체 역할을 할 수도 있다.
더불어, 기계적 접합법에 비해 뛰어난 피로저항이 있으며, 감쇠나 소음을 줄이는 효과도 우수하다. 그러나 피접합물을 부수거나 손상을 입히지 않고 분해하기가 어렵고, 사용온도, 습도 및 다른 주위 환경에 의하여 영향을 받기 쉬우며 접합의 질을 검사하기 어렵다는 단점이 있다. 또한, 접착제의 두께, 피접합물의 표면조도가 체결부의 정적 강도 및 피로강도에 영향을 미치기도 한다.
또한, 다양한 분야에서 복합재료의 중요성이 증가하고 있다. 에너지 절약의 요구로 항공 운수 부품과 자동차 부분에서의 복합재료 이용이 증가되고 있으며, 기존의 에너지 자원에서 탈피한 다각화 필요성으로 풍력에너지 부분에서의 수요 또한 급증하고 있다. 복합 재료는 튼튼하고 손상에 강하며 간담하게 이용할 수 있기 때문에 부식 및 건설 관련 업체에서도 이용이 증가하고 있다. 세계 복합재료 시장 규모는 2012년 626억 원으로 예상되고 있으며, 연평균 성장 속도는 5 % ~ 10 %로 급격한 성장세를 보이고 있고 이와 같은 증가세는 향후 지속할 것으로 예상되어 복합재료 접합에 대한 연구가 절실하다.
이에, 본 발명자들은 복합재료 접합시 기계적 체결방법에 따른 전단 파괴 및 섬유 손상에 따른 물성 저하 현상을 방지할 수 있는 복합재료 방법을 연구하던 중, 방사선 경화형 수지를 도포한 후 방사선 조사하여 간단하고 신속하게 수지를 경화시켜 화학적 결합을 유도하고, 강한 접합력을 가지는 것을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 방사선을 이용한 복합재료의 접합 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
1) 복합재료 접합면에 수지를 도포하는 단계; 및
2) 상기 단계 1)에서 수지가 도포된 접합 부위에 방사선을 조사하여 접합시키는 단계를 포함하는 방사선을 이용한 복합재료의 접합 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은
1) 복합재료 접합면에 방사선 개시제를 포함하는 수지를 도포하는 단계; 및
2) 상기 단계 1)에서 수지가 도포된 접합 부위에 방사선을 조사하여 접합시키는 단계를 포함하는 방사선을 이용한 복합재료의 접합 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 방사선을 이용한 복합재료 접합 방법은 기계적 체결방법에 따른 전단파괴 특성과 섬유 손상에 따른 복합재료의 물성 저하 현상을 방지할 수 있고, 접착제 접합방법에 의해 발생하는 긴 경화시간에 따른 작업시간을 줄일 수 있으며, 강한 접합력을 가지고, 휘발성 유기용매의 사용을 억제하여 친환경적이므로 복합재료로 유용하게 이용할 수 있다.
도 1은 접합강도 측정용 시편의 크기 및 형상을 그림으로 나타낸 것이다.
도 2는 감마선 조사에 의해 탄소 섬유복합재료 접합 후 접합강도를 그래프로 나타낸 것이다.
도 3은 전자선 조사에 의해 탄소 섬유복합재료 접합 후 접합강도를 그래프로 나타낸 것이다.
50 및 100 kGy: 에폭시 아크릴레이트 수지 사용
150 및 300 kGy: 트리아릴설포니움 헥사-플루오로 안티모네이트/ 비스페놀-A형 에폭시 수지 사용
도 2는 감마선 조사에 의해 탄소 섬유복합재료 접합 후 접합강도를 그래프로 나타낸 것이다.
도 3은 전자선 조사에 의해 탄소 섬유복합재료 접합 후 접합강도를 그래프로 나타낸 것이다.
50 및 100 kGy: 에폭시 아크릴레이트 수지 사용
150 및 300 kGy: 트리아릴설포니움 헥사-플루오로 안티모네이트/ 비스페놀-A형 에폭시 수지 사용
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 복합재료 접합시 기계적 체결방법에 따른 전단파괴 특성과 섬유 손상에 따른 복합재료의 물성 저하 현상을 방지할 수 있고, 접착제 접합 방법에 의해 발생하는 긴 경화시간에 따른 작업성 결여 문제를 해결하기 위하여 복합재료 접합시 접합면에 방사선 경화형 수지를 도포한 후 방사선 조사에 의한 수지 경화를 통하여 빠른 시간 내에 복합재료를 접합하는 방사선을 이용한 복합재료의 접합 방법을 제공한다.
본 발명은
1) 복합재료 접합면에 수지를 도포하는 단계; 및
2) 수지가 도포된 접합 부위에 방사선을 조사하여 접합시키는 단계를 포함하는 방사선을 이용한 복합재료의 접합 방법을 제공한다.
이하, 본 발명을 단계별로 구체적으로 설명한다.
본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 단계 1)의 복합재료는 탄소섬유강화복합재료, 유리섬유강화복합재료, 아라미드섬유강화복합재료, 및 탄소섬유와 유리섬유의 복합형태의 복합재료로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하나 이에 한정하지 않는다.
복합재료 접합면에 수지를 도포하는 단계로, 이때 사용 가능한 수지로는 방사선에 의하여 경화될 수 있는 수지로써 방사선 개시제가 포함되어 있는 수지 또는 방사선 개시제가 없이도 경화가 가능한 수지를 사용할 수 있다.
본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 단계 1)의 수지는 에폭시 아크릴레이트, 폴리우레탄 아크릴레이트, 폴리에스터 아크릴레이트 및 폴리글리시딜 메타크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 바람직하고 에폭시 아크릴레이트가 보다 바람직하나 이에 한정하지 않는다.
본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 단계 1)에서 도포의 두께는 0.1 내지 3 mm 인 것을 특징으로 하는 방사선을 이용한 복합재료의 접합 방법.
상기 복합재료 접합면에 수지를 도포한 후 도포된 접합 부위에 방사선을 조사하여 접합을 시킨다.
본 발명의 제조방법에 있어서, 단계 2)의 방사선은 감마선, 전자선, 이온빔, 중성자 및 UV로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하고, 감마선 또는 전자선인 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 방사선 개시제를 포함하지 않은 경우 총조사량이 10 내지 100 kGy으로 조사하는 것이 바람직하고 40 내지 100 kGy으로 조사하는 것이 보다 바람직하다.
구체적으로, 감마선은 총조사량이 50 내지 100 kGy이고, 상기 전자선은 총조사량이 50 내지 100 kGy인 것이 바람직하다.
상기 범위를 벗어나는 경우, 조사선량이 낮으면 접합 부위의 수지 경화가 완전히 이루어지지 않는 문제점이 있으며, 조사선량이 높으면 불필요한 조사로 경화시간 연장 및 공정시간 지연 등의 문제점이 있다.
또한, 본 발명은
1) 복합재료 접합면에 방사선 개시제를 포함하는 수지를 도포하는 단계; 및
2) 수지가 도포된 접합 부위에 방사선을 조사하여 접합시키는 단계를 포함하는 방사선을 이용한 복합재료의 접합 방법을 제공한다.
이하, 본 발명을 단계별로 구체적으로 설명한다.
본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 단계 1)의 복합재료는 탄소섬유강화복합재료, 유리섬유강화복합재료, 아라미드섬유강화복합재료, 및 탄소섬유와 유리섬유의 복합형태의 복합재료로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하나 이에 한정하지 않는다.
복합재료 접합면에 수지를 도포하는 단계로, 이때 사용 가능한 수지로는 방사선에 의하여 경화될 수 있는 수지로써 방사선 개시제가 포함되어 있는 수지 또는 방사선 개시제가 없이도 경화가 가능한 수지를 사용할 수 있다.
본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 단계 1)의 수지는 에폭시 아크릴레이트, 폴리우레탄 아크릴레이트, 폴리에스터 아크릴레이트 및 폴리글리시딜 메타크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 바람직하고 에폭시 아크릴레이트가 보다 바람직하나 이에 한정하지 않는다.
본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 단계 1)의 방사선 개시제는 트리아릴설포니움 헥사-플루오로 안티모네이트 또는 트리아릴 설포니움 헥사-플루오로 포스페이트인 것이 바람직하나 트리아릴설포니움 헥사-플루오로 안티모네이트를 사용하는 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 단계 1)에서 도포의 두께는 0.1 내지 3 mm 인 것을 특징으로 하는 방사선을 이용한 복합재료의 접합 방법.
상기 복합재료 접합면에 수지를 도포한 후 도포된 접합 부위에 방사선을 조사하여 접합을 시킨다.
본 발명의 제조방법에 있어서, 단계 2)의 방사선은 감마선, 전자선, 이온빔, 중성자 및 UV로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하고, 감마선 또는 전자선인 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 방사선은 방사선 개시제를 포함하는 경우 총조사량이 100 내지 300 kGy으로 조사하는 것이 바람직하고 200 내지 300 kGy으로 조사하는 것이 보다 바람직하다.
구체적으로, 상기 전자선은 총조사량이 150 내지 300 kGy인 것이 바람직하다.
상기 범위를 벗어나는 경우, 조사선량이 낮으면 접합 부위의 수지 경화가 완전히 이루어지지 않는 문제점이 있으며, 조사선량이 높으면 불필요한 조사로 경화시간 연장 및 공정시간 지연 등의 문제점이 있다.
본 발명의 방사선 조사에 의한 복합재료 접합 성능을 확인하기 위한 실험결과로써, 복합재료 접합면의 접착강도를 평가하기 위하여 ASTM D3164-03의 시험방법을 통하여 복합재료의 접착강도를 측정하였다.
감마선 조사에 의한 탄소섬유강화복합재료 접합 강도를 확인하기 위하여 ASTM D3164-03의 시험방법을 통하여 측정한 결과 감마선 조사선량이 100 kGy일 때 50 kGy 보다 접합강도가 큰 것을 확인하였다(도 2 참조).
전자선 조사에 의한 탄소섬유강화복합재료 접합 강도를 확인하기 위하여 ASTM D3164-03의 시험방법을 통하여 측정한 결과 감마선 조사선량이 100 kGy일 때 50 kGy 보다 접합강도가 큰 것을 확인하였다(도 3 참조).
따라서, 방사선 경화형 수지를 도포한 후 방사선 조사하여 간단하고 신속하게 수지를 경화시켜 화학적 결합을 유도하고, 강한 접합력을 가지므로 방사선을 이용한 복합재료 접합 방법으로 유용하게 사용할 수 있음을 알 수 있다.
본 발명에 따른 방사선을 이용한 복합재료 접합 방법은 기계적 체결방법에 따른 전단파괴 특성과 섬유 손상에 따른 복합재료의 물성 저하 현상을 방지할 수 있고, 접착제 접합방법에 의해 발생하는 긴 경화시간에 따른 작업시간을 줄일 수 있으며, 방사선 조사를 통해 복합재료와 접합면에 도포된 수지와의 화학적 결합을 유도하여 강한 접합력을 가지고, 휘발성 유기용매의 사용을 억제하여 친환경적이므로 복합재료로 유용하게 이용할 수 있다.
따라서, 본 발명의 방사선을 이용한 복합재료 접합 방법을 이용하여 자동차, 항공우주, 선박, 풍력 블레이드, 스포츠/레저용품 등 복합재료가 사용되는 다양한 분야에 적용할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 더욱 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 의해서 한정되는 것은 아니다.
<
실시예
1> 감마선 조사에 의한
탄소섬유강화복합재료
접합
<1-1> 전체
조사선량이
50
kGy
인 감마선 조사에 의한
탄소섬유강화복합재료
접합
접합강도 시험 시편에 에폭시아크릴레이트 수지를 12.7 mm 너비에 0.354 mm 두께로 도포하여 탄소섬유강화복합재료 접합 시험 시편을 제조하였다. 그런 다음 제조된 복합재료 접합 시험 시편을 60-Co 감마선 발생장치(490 kCi, MSD Nordion, Canada)를 이용하여 10 kGy/hr의 조사선량율로 전체 조사선량이 50 kGy가 되도록 조사하여 탄소섬유강화복합재료 시편을 접합하였다.
<1-2> 전체
조사선량이
100
kGy
인 감마선 조사에 의한
탄소섬유강화복합재료
접합
접합강도 시험 시편에 에폭시아크릴레이트 수지를 12.7 mm 너비에 0.354 mm 두께로 도포하여 탄소섬유강화복합재료 접합 시험 시편을 제조하였다. 그런 다음 제조된 복합재료 접합 시험 시편을 60-Co 감마선 발생장치를 이용하여 10 kGy/hr의 조사선량율로 전체 조사선량이 100 kGy가 되도록 조사하여 탄소섬유강화복합재료 시편을 접합하였다.
<
실시예
2> 전자선 조사에 의한
탄소섬유강화복합재료
접합
<2-1> 전체
조사선량이
50
kGy
인 전자선 조사에
탄소섬유강화복합재료
접합
접합강도 시험시편에 에폭시아크릴레이트 수지를 12.7 mm 너비에 0.354 mm 두께로 도포하여 탄소섬유강화복합재료 접합 시험 시편을 제조하였다. 그런 다음 제조된 복합재료 접합 시험 시편을 전자선 가속기 10 MeV를 이용하여 5 kGy/scan의 조사선량율로 전체 조사선량이 50 kGy가 되도록 조사하여 탄소섬유강화복합재료 시편을 접합하였다.
<2-2> 전체
조사선량이
100
kGy
인 전자선 조사에
탄소섬유강화복합재료
접합
접합강도 시험시편에 에폭시아크릴레이트 수지를 12.7 mm 너비에 0.354 mm 두께로 도포하여 탄소섬유강화복합재료 접합 시험 시편을 제조하였다. 그런 다음 제조된 복합재료 접합 시험 시편을 전자선 가속기 10 MeV를 이용하여 5 kGy/scan의 조사선량율로 전체 조사선량이 100 kGy가 되도록 조사하여 탄소섬유강화복합재료 시편을 접합하였다.
<2-3> 전체
조사선량이
150
kGy
인 전자선 조사에
탄소섬유강화복합재료
접합
접합강도 시험시편에 개시제로서 트리아릴설포니움 헥사-플루오로 안티모네이트를 비스페놀-A형 에폭시 수지(YD-128, 국도화학)에 3 중량%로 혼합한 수지를 12.7 mm 너비에 0.354 mm 두께로 도포하여 탄소섬유강화복합재료 접합 시험 시편을 제조하였다. 그런 다음 제조된 복합재료 접합 시험 시편을 전자선 가속기(모델명: ELV-8 Accelerator) 10 MeV를 이용하여 5 kGy/scan의 조사선량율로 전체 조사선량이 150 kGy가 되도록 조사하여 탄소섬유강화복합재료 시편을 접합하였다.
<2-3> 전체
조사선량이
300
kGy
인 전자선 조사에
탄소섬유강화복합재료
접합
접합강도 시험시편에 개시제로서 트리아릴설포니움 헥사-플루오로 안티모네이트를 비스페놀-A형 에폭시 수지(YD-128, 국도화학)에 3 중량%로 혼합한 수지를 12.7 mm 너비에 0.354 mm 두께로 도포하여 탄소섬유강화복합재료 접합 시험 시편을 제조하였다. 그런 다음 제조된 복합재료 접합 시험 시편을 전자선 가속기 10 MeV를 이용하여 5 kGy/scan의 조사선량율로 전체 조사선량이 300 kGy가 되도록 조사하여 탄소섬유강화복합재료 시편을 접합하였다.
<
실험예
1> 감마선 조사에 의한
탄소섬유강화복합재료
접합 강도 측정
상기 <실시예 1>의 섬유강화복합재료 접합강도 측정하기 위하여 ASTM D3164-03의 시험방법을 통하여 측정하였다.
구체적으로, 탄소섬유직포 8장을 적층한 후 친환경 섬유복합재 수지충전공정(resin transfer molding, RTM) 공정을 이용하여 에폭시아크릴레이트 수지를 주입하고 전자선 가속기 10 MeV를 이용하여 5 kGy/scan의 조사선량율로 전체 조사선량이 100 kGy가 되도록 조사하여 탄소섬유강화복합재료를 제조하였다(도 1).
제조된 탄소섬유강화복합재료를 다이아몬드 커팅기를 이용하여 25.4 ⅹ 101.6 mm로 전달하여 시험 시편을 제조하였다. 제조된 시험시편 한 끝에 전자선에 의해 경화가 가능한 수지로 에폭시 아크릴레이트를 12.7 mm 너비에 0.354 mm 두께가 되도록 두 개의 시험 시편을 가접합한 후 조사선량이 50 kGy 및 100 kGy 방사선 조사를 통해 두 개의 시험 시편이 접합된 접합강도 측정용 시편을 제작하여 복합재료 접합면의 접착강도를 ASTM D3164-03의 시험방법에 의해 만능재료시험기(Instron 4400, Instron사)를 이용하여 인장강도 측정모드를 통하여 접합강도를 측정하였다.
그 결과, 감마선 조사선량이 100 kGy일 때 접합강도가 4.82 MPa로 50 kGy 일 때의 접합강도 4.63 MPa 보다 큰 것을 확인하였다.
<
실험예
2> 전자선 조사에 의한
탄소섬유강화복합재료
접합 강도 측정
상기 <실시예 2>의 섬유강화복합재료 접합강도 측정하기 위하여 ASTM D3164-03의 시험방법을 통하여 측정하였다.
구체적으로, 탄소섬유직포 8장을 적층한 후 친환경 섬유복합재 수지충전공정(resin transfer molding, RTM)을 이용하여 에폭시아크릴레이트 수지를 주입하고 전자선 가속기 10 MeV를 이용하여 5 kGy/scan의 조사선량율로 전체 조사선량이 100 kGy가 되도록 조사하여 탄소섬유강화복합재료를 제조하였다(도 1).
제조된 탄소섬유강화복합재료를 다이아몬드 커팅기를 이용하여 25.4 ⅹ 101.6 mm로 전달하여 시험 시편을 제조하였다. 제조된 시험시편 한 끝에 전자선에 의해 경화가 가능한 수지(에폭시 아크릴레이트 수지 또는 트리아릴설포니움 헥사-플루오로 안티모네이트/비스페놀-A형 에폭시 수지)를 12.7 mm 너비에 0.354 mm 두께가 되도록 두 개의 시험 시편을 가접합한 후 에폭시 아크릴레이트 수지의 경우, 조사선량이 50 kGy 및 100 kGy, 트리아릴설포니움 헥사-플루오로 안티모네이트/비스페놀-A형 에폭시 수지의 경우, 조사선량이 150 kGy 및 300 kGy 방사선 조사를 통해 두 개의 시험 시편이 접합된 접합강도 측정용 시편을 제작하여 복합재료 접합면의 접착강도를 ASTM D3164-03의 시험방법에 의해 만능재료시험기(Instron 4400, Instron사)를 이용하여 인장강도 측정모드를 통하여 접합강도를 측정하였다.
그 결과, 에폭시 아크릴레이트 수지를 이용한 경우, 조사선량이 100 kGy일 때 접합강도가 5.14 MPa로 50 kGy일 때의 접합강도 4.74 MPa 보다 큰 것을 확인하였으며, 트리아릴설포니움 헥사-플루오로 안티모네이트/비스페놀-A형 에폭시 수지를 이용한 경우, 조사선량이 300 kGy일 때 접합강도가 5.07 MPa로 150 kGy일 때의 접합강도 4.87 MPa 보다 큰 것을 확인하였다 (도 3).
Claims (13)
1) 복합재료 접합면에 수지를 도포하는 단계; 및
2) 상기 단계 1)에서 수지가 도포된 접합 부위에 총조사량 50 내지 100 kGy의 감마선 또는 전자선을 조사하여 접합시키는 단계를 포함하고,
상기 복합재료는 탄소섬유강화복합재료, 유리섬유강화복합재료, 아라미드섬유강화복합재료, 및 탄소섬유와 유리섬유의 복합형태의 복합재료로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이며,
상기 수지는 에폭시 아크릴레이트, 폴리우레탄 아크릴레이트, 폴리에스터 아크릴레이트 및 폴리글리시딜 메타크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, 방사선을 이용한 복합재료의 접합 방법.
2) 상기 단계 1)에서 수지가 도포된 접합 부위에 총조사량 50 내지 100 kGy의 감마선 또는 전자선을 조사하여 접합시키는 단계를 포함하고,
상기 복합재료는 탄소섬유강화복합재료, 유리섬유강화복합재료, 아라미드섬유강화복합재료, 및 탄소섬유와 유리섬유의 복합형태의 복합재료로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이며,
상기 수지는 에폭시 아크릴레이트, 폴리우레탄 아크릴레이트, 폴리에스터 아크릴레이트 및 폴리글리시딜 메타크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, 방사선을 이용한 복합재료의 접합 방법.
삭제
삭제
제 1항에 있어서, 상기 단계 1)에서 도포의 두께는 0.1 내지 3 mm 인 것을 특징으로 하는 방사선을 이용한 복합재료의 접합 방법.
삭제
삭제
1) 복합재료 접합면에 방사선 개시제를 포함하는 수지를 도포하는 단계; 및
2) 상기 단계 1)에서 수지가 도포된 접합 부위에 총조사량 100 내지 300 kGy의 감마선 또는 전자선을 조사하여 접합시키는 단계를 포함하고,
상기 복합재료는 탄소섬유강화복합재료, 유리섬유강화복합재료, 아라미드섬유강화복합재료, 및 탄소섬유와 유리섬유의 복합형태의 복합재료로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이며,
상기 수지는 에폭시 아크릴레이트, 폴리우레탄 아크릴레이트, 폴리에스터 아크릴레이트 및 폴리글리시딜 메타크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, 방사선을 이용한 복합재료의 접합 방법.
2) 상기 단계 1)에서 수지가 도포된 접합 부위에 총조사량 100 내지 300 kGy의 감마선 또는 전자선을 조사하여 접합시키는 단계를 포함하고,
상기 복합재료는 탄소섬유강화복합재료, 유리섬유강화복합재료, 아라미드섬유강화복합재료, 및 탄소섬유와 유리섬유의 복합형태의 복합재료로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이며,
상기 수지는 에폭시 아크릴레이트, 폴리우레탄 아크릴레이트, 폴리에스터 아크릴레이트 및 폴리글리시딜 메타크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, 방사선을 이용한 복합재료의 접합 방법.
삭제
제 7항에 있어서, 상기 단계 1)의 방사선 개시제는 트리아릴설포니움 헥사-플루오로 안티모네이트 또는 트리아릴 설포니움 헥사-플루오로 포스페이트인 것을 특징으로 하는 방사선을 이용한 복합재료의 접합 방법.
삭제
제 7항에 있어서, 상기 단계 1)에서 도포의 두께는 0.1 내지 3 mm인 것을 특징으로 하는 방사선을 이용한 복합재료의 접합 방법.
삭제
삭제
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120156453A KR101499644B1 (ko) | 2012-12-28 | 2012-12-28 | 방사선을 이용한 복합재료 접합 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120156453A KR101499644B1 (ko) | 2012-12-28 | 2012-12-28 | 방사선을 이용한 복합재료 접합 방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20140087226A KR20140087226A (ko) | 2014-07-09 |
| KR101499644B1 true KR101499644B1 (ko) | 2015-03-09 |
Family
ID=51736170
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020120156453A Active KR101499644B1 (ko) | 2012-12-28 | 2012-12-28 | 방사선을 이용한 복합재료 접합 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101499644B1 (ko) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113897119B (zh) * | 2021-11-03 | 2022-04-08 | 鲁东大学 | 紫外光固化纳米复合涂料及其制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0790234A (ja) * | 1993-07-02 | 1995-04-04 | Zweckform Buero Prod Gmbh | 非自己接着性の平坦な形状物を繰り返して位置づけ、取り付け、または取り外すことができるボード |
| KR20100052914A (ko) * | 2008-11-11 | 2010-05-20 | 한국원자력연구원 | 방사선 조사로 경화된 탄소섬유, 에폭시 수지 및 방사선 개시제의 복합재를 포함하는 하이브리드 압력용기의 제조방법 |
| JP2011046825A (ja) * | 2009-08-27 | 2011-03-10 | Toho Tenax Co Ltd | 放射線硬化樹脂組成物及びプリプレグ |
| KR20120096257A (ko) * | 2011-02-22 | 2012-08-30 | 한국원자력연구원 | 방사선 조사를 이용한 풍력 블레이드용 섬유강화 복합소재의 제조방법 |
-
2012
- 2012-12-28 KR KR1020120156453A patent/KR101499644B1/ko active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0790234A (ja) * | 1993-07-02 | 1995-04-04 | Zweckform Buero Prod Gmbh | 非自己接着性の平坦な形状物を繰り返して位置づけ、取り付け、または取り外すことができるボード |
| KR20100052914A (ko) * | 2008-11-11 | 2010-05-20 | 한국원자력연구원 | 방사선 조사로 경화된 탄소섬유, 에폭시 수지 및 방사선 개시제의 복합재를 포함하는 하이브리드 압력용기의 제조방법 |
| JP2011046825A (ja) * | 2009-08-27 | 2011-03-10 | Toho Tenax Co Ltd | 放射線硬化樹脂組成物及びプリプレグ |
| KR20120096257A (ko) * | 2011-02-22 | 2012-08-30 | 한국원자력연구원 | 방사선 조사를 이용한 풍력 블레이드용 섬유강화 복합소재의 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20140087226A (ko) | 2014-07-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Park et al. | Strength of carbon/epoxy composite single-lap bonded joints in various environmental conditions | |
| Zainuddin et al. | Recovery and improvement in low-velocity impact properties of e-glass/epoxy composites through novel self-healing technique | |
| Tserpes et al. | Effect of hygrothermal ageing on the interlaminar shear strength of carbon fiber-reinforced rosin-based epoxy bio-composites | |
| Choi | Surface modification of carbon fiber/epoxy composites with randomly oriented aramid fiber felt for adhesion strength enhancement | |
| Jiang et al. | Experimental investigation on mechanical behaviour of FRP-to-steel adhesively-bonded joint under combined loading–Part 2: After hygrothermal ageing | |
| Ghasemnejad et al. | Impact damage response of natural stitched single lap-joint in composite structures | |
| Bellini et al. | Effect of operating temperature on aged single lap bonded joints | |
| Marques et al. | Fractographic analysis of scarf repaired carbon/epoxy laminates submitted to tensile strength | |
| Ramakrishnan et al. | Experimental study of adhesively bonded natural fibre composite–steel hybrid laminates | |
| Kemiklioğlu et al. | Mechanical response of adhesively bonded composite joints subjected to vibration load and axial impact | |
| Umarfarooq et al. | Post‐curing and fiber hybridization effects on mode‐II interlaminar fracture toughness of glass/carbon/epoxy composites | |
| Khalili et al. | Effect of thermal cycling on tensile properties of degraded FML to metal hybrid joints exposed to sea water | |
| Rezvaninasab et al. | Experimental evaluation of reinforcing the single lap joint in both longitudinal and transverse direction under tensile and bending condition | |
| Beura et al. | Failure modes in GFRP composites assessed with the aid of SEM fractographs | |
| Hudisteanu et al. | Numerical analysis of intralaminar damage evolution on various composite laminates | |
| Agarwal et al. | Mechanical characterization of quasi-isotropic intra-ply woven carbon-Kevlar/epoxy hybrid composite | |
| KR101499644B1 (ko) | 방사선을 이용한 복합재료 접합 방법 | |
| Quan et al. | Significantly enhanced joint strength and fatigue life of aerospace composite joints by using novel PEEK/PPS woven meshes as joining agent | |
| Chawla et al. | Interlaminar fracture toughness of short fibre reinforced GFRP laminates | |
| Minegishi et al. | Tensile Shear Strength Improvement of 18-8 Stainless Steel/CFRP Joint Irradiated by Electron Beam Prior to Lamination Assembly and Hot-Pressing | |
| Lorriot et al. | Non-conventional Glass fiber NCF composites with thermoset and thermoplastic matrices | |
| Russelle et al. | Numerical investigation of bonded repair for TDS of helicopter and characterization of Kevlar/epoxy composite patch | |
| Abdurohman et al. | Effect of seawater immersion on mechanical properties of glass/vinylester composites for marine application | |
| Örçen et al. | Seawater effect on pin-loaded laminated composites with two parallel holes | |
| Jafari et al. | Investigation of longitudinal and transverse reinforcing single lap joints of the polymer composites/Al under hygrothermal condition |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20121228 |
|
| PA0201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20140331 Patent event code: PE09021S01D |
|
| PG1501 | Laying open of application | ||
| E90F | Notification of reason for final refusal | ||
| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Final Notice of Reason for Refusal Patent event date: 20141031 Patent event code: PE09021S02D |
|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20150113 |
|
| GRNT | Written decision to grant | ||
| PR0701 | Registration of establishment |
Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20150302 Patent event code: PR07011E01D |
|
| PR1002 | Payment of registration fee |
Payment date: 20150303 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
|
| PG1601 | Publication of registration | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20171207 Year of fee payment: 4 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20171207 Start annual number: 4 End annual number: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190104 Year of fee payment: 5 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20190104 Start annual number: 5 End annual number: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20200102 Year of fee payment: 6 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20200102 Start annual number: 6 End annual number: 6 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20201223 Start annual number: 7 End annual number: 7 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20220103 Start annual number: 8 End annual number: 8 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20241223 Start annual number: 11 End annual number: 11 |