KR102185221B1 - Interfacial evaluation machine and interfacial evaluation method using acoustic emission - Google Patents
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Abstract
본 발명은 음향센서를 이용한 섬유의 계면평가장치 및 계면평가방법에 관한 것으로 서로 이격되어 있으며, 상면이 평탄한 형태의 제1 및 제2 마이크로디바이스, 두 개의 마이크로디바이스 중 하나의 마이크로디바이스 상면에 구비된 음향센서, 이격된 두 개의 마이크로디바이스 사이에 구비된 섬유가닥, 및 섬유가닥의 일부를 감싸도록 형성되며 이격된 두 개의 마이크로디바이스의 하면에 구비되는 마이크로드롭렛을 포함함으로써, 전문가의 분석 또는 고가의 로드셀을 이용하지 않고도 로드셀로 측정한 경우와 유사한 정확성으로 섬유의 계면평가를 수행할 수 있다.The present invention relates to a fiber interface evaluation apparatus and an interface evaluation method using an acoustic sensor, and is spaced apart from each other, the first and second microdevices having a flat top surface, and provided on the upper surface of one of the two microdevices. By including an acoustic sensor, a fiber strand provided between two spaced apart microdevices, and a microdroplet formed to cover a part of the fiber strand and provided on the lower surface of the two spaced apart microdevices, expert analysis or expensive Without using a load cell, the interfacial evaluation of the fiber can be performed with similar accuracy to that of the measurement with a load cell.
Description
본 발명은 전문가의 분석 또는 고가의 로드셀을 이용하지 않고도 음향센서를 이용하여 우수한 정확성 갖는 섬유의 계면평가장치 및 계면평가방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for evaluating an interface and a method for evaluating an interface of a fiber having excellent accuracy using an acoustic sensor without using an expert analysis or an expensive load cell.
섬유, 특히 섬유강화 복합재료는 금속재료에 비하여 높은 비강도와 비강성 등의 기계적 특성뿐만 아니라 내구성, 내열성 및 내마모성 등이 우수하여 항공기, 우주선, 로켓, 고속선박, 스포츠 용품, 군수 용품 구조물의 경량화 설계를 위한 소재로 활용되었으며, 근래에는 중장비 및 운송 수단에 적용하여 연비를 최소화키기는 방안으로 활용되고 있는 추세이다. 특히, 복합재료의 활용은 보잉 787의 상용화를 통해 대외적으로 소재의 활용 및 적용 분야의 확대가 진행되고 있다.Fibers, especially fiber-reinforced composites, have superior mechanical properties such as high specific strength and non-stiffness, as well as durability, heat resistance and abrasion resistance, compared to metal materials, and are designed to reduce weight of aircraft, spacecraft, rockets, high-speed ships, sporting goods, military equipment structures It was used as a material for and in recent years it is being used as a method to minimize fuel economy by applying it to heavy equipment and transportation means. In particular, the use of composite materials is being expanded in external use and application fields through the commercialization of the Boeing 787.
복합재료에서 가장 중요한 점은 섬유(fiber)와 기지(수지, matrix)의 혼합으로 발생되는 계면이며, 이러한 계면이 강한 결합력을 가져야 높은 강도를 지닌 소재를 제조할 수 있다. 계면에서의 강도를 우선적으로 파악하기 위해서는 계면에서의 섬유와 기지간 접착력에 대해 분석 및 평가가 선행되어야 한다. The most important point in a composite material is an interface generated by mixing fibers and a matrix (resin, matrix), and a material with high strength can be manufactured only when this interface has a strong bonding force. In order to first grasp the strength at the interface, analysis and evaluation of the adhesion between the fiber and the matrix at the interface should be preceded.
종래 섬유와 수지 간의 계면전단강도의 시험평가 방법으로는 pull-out test, microbond test, microdebonding test, fragmentation test 등을 들 수 있다. 최근에는 미소접합 시험(microbond test)에서 드롭렛에 접하는 바이스팁의 형상, 바이스팁 양날 사이의 갭크기의 변화가 계면전단강도에 미치는 영향정도 및 유한요소법을 통한 드롭렛의 응력분포에 관한 연구가 수행된 바 있다. 하지만, 미소접합 시험편의 드롭렛 형상의 차이에 의해 발생되는 계면전단응력 분포의 변화가 기존에 사용하는 계면 전단강도 계산식에 적용할 경우 문제점이 발생한다.Conventional methods of testing and evaluating the interfacial shear strength between fibers and resins include a pull-out test, a microbond test, a microdebonding test, and a fragmentation test. Recently, in microbond tests, studies on the shape of the vise tip in contact with the droplet, the degree of influence of the change in the gap size between the two edges of the vise tip on the interfacial shear strength, and the stress distribution of the droplet through the finite element method have been conducted. It has been done. However, a problem arises when the change in the interfacial shear stress distribution caused by the difference in the droplet shape of the microjoined test piece is applied to the existing interfacial shear strength calculation formula.
또한, 미국 등록특허 제5460052호와 같이 직접적으로 계면전단강도를 측정하는 직접법이나, 압축강도와 횡단굴곡강도를 측정하는 간접법 등도 있다.In addition, there is a direct method for directly measuring the interfacial shear strength as in US Patent No. 5460052, or an indirect method for measuring compressive strength and transverse flexural strength.
이러한 종래의 방법들은 평가결과를 확보하는데 용이하지만 재료자체에 대하여 규격화된 시편의 제조가 필요하며, 소재 개발 측면에서도 많은 비용과 시간 및 고가의 장비가 필요하고 숙련된 전문가에 의한 측정 및 평가가 필요한 단점이 있다. These conventional methods are easy to secure evaluation results, but require the production of standardized specimens for the material itself, and require a lot of cost, time, and expensive equipment in terms of material development, and measurement and evaluation by skilled experts are required. There are drawbacks.
상기 언급한 fragmentation 및 microdroplet pull-out 실험 등은 힘을 측정하는 로드셀 등을 필요로 하며, 미세한 힘을 측정하기 위한 상기 로드셀은 고가의 장치이기 때문에 계면평가를 측정하는데 제한이 있을 수 있다. The aforementioned fragmentation and microdroplet pull-out experiments require a load cell for measuring force, and the load cell for measuring a minute force is an expensive device, so there may be limitations in measuring the interface evaluation.
따라서, 상기 로드셀과 같은 고가의 장비 대신 상대적으로 저렴한 장비를 이용하여 경제적이며, 매우 간단하여 전문가의 분석이 필요없어 산업적 분야에서 쉽게 이용할 수 있는 계면평가장치가 요구되고 있다. Therefore, there is a need for an interface evaluation device that can be easily used in the industrial field because it is economical by using relatively inexpensive equipment instead of expensive equipment such as the load cell, and it is very simple and does not require expert analysis.
본 발명의 목적은 전문가의 분석 또는 고가의 로드셀을 이용하지 않고도 음향센서를 이용하여 우수한 정확성 갖는 섬유의 계면평가장치를 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide an apparatus for evaluating an interface of fibers having excellent accuracy using an acoustic sensor without using an expert's analysis or an expensive load cell.
또한, 본 발명의 다른 목적은 음향센서를 이용하여 섬유의 계면평가를 수행하는 방법을 제공하는데 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a method of performing an interface evaluation of fibers using an acoustic sensor.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 섬유 계면평가장치는 서로 이격되어 있으며, 상면이 평탄한 형태의 제1 및 제2 마이크로디바이스; 상기 두 개의 마이크로디바이스 중 하나의 마이크로디바이스 상면에 구비된 음향센서; 상기 이격된 두 개의 마이크로디바이스 사이에 구비된 섬유가닥; 및 상기 섬유가닥의 일부를 감싸도록 형성되며 상기 이격된 두 개의 마이크로디바이스의 하면에 구비되는 마이크로드롭렛;을 포함한다.The fiber interface evaluation apparatus of the present invention for achieving the above object comprises: first and second microdevices having a flat top surface and spaced apart from each other; An acoustic sensor provided on an upper surface of one of the two microdevices; A fiber strand provided between the two spaced apart microdevices; And a microdroplet formed to surround a part of the fiber strand and provided on a lower surface of the two spaced apart microdevices.
상기 음향센서와 마이크로드롭렛 사이의 거리는 0.3 내지 1 mm일 수 있으며, 구체적으로 상기 거리는 마이크로디바이스 측에 위치한 마이크로드롭렛의 꼭지점과 마이크로디바이스와 맞닿은 음향센서의 하면 사이의 거리일 수 있다.The distance between the acoustic sensor and the microdroplet may be 0.3 to 1 mm, and in detail, the distance may be a distance between the vertex of the microdroplet located on the side of the microdevice and the lower surface of the acoustic sensor in contact with the microdevice.
상기 섬유가닥과 음향센서의 거리는 0.2 내지 0.8 mm일 수 있다.The distance between the fiber strand and the acoustic sensor may be 0.2 to 0.8 mm.
상기 섬유가닥의 직경은 5 내지 30 ㎛일 수 있다.The diameter of the fiber strand may be 5 to 30 ㎛.
상기 섬유가닥은 유리섬유, 합성섬유, 옥수수 섬유, 코코넛 섬유, 야자수 섬유, 대나무 섬유, 갈대 섬유, 볏짚 섬유, 면, 마, 모, 견, 탄소섬유 및 나일론으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.The fiber strand may be at least one selected from the group consisting of glass fiber, synthetic fiber, corn fiber, coconut fiber, palm tree fiber, bamboo fiber, reed fiber, rice straw fiber, cotton, hemp, wool, silk, carbon fiber, and nylon. .
상기 마이크로드롭렛의 길이는 40 내지 600 ㎛일 수 있다.The length of the microdroplets may be 40 to 600 μm.
상기 마이크로드롭렛은 섬유가닥의 일부에 수지를 묻힌 후 70 내지 150 ℃에서 1 내지 6시간 동안 경화시켜 형성될 수 있다.The microdroplets may be formed by applying a resin to a part of the fiber strand and then curing at 70 to 150° C. for 1 to 6 hours.
상기 수지는 에폭시수지, 아크릴수지, 우레탄수지, 실리콘수지, 페놀수지, 석유수지, 폴리우레아수지, 에틸렌비닐수지, 스티렌무수말레산수지, 초산비닐수지, 멜라민수지, 노블락수지, 에스테르계수지 및 세라믹수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.The resin is epoxy resin, acrylic resin, urethane resin, silicone resin, phenol resin, petroleum resin, polyurea resin, ethylene vinyl resin, styrene maleic anhydride resin, vinyl acetate resin, melamine resin, noblock resin, ester resin and ceramic It may be one or more selected from the group consisting of resin.
상기 섬유가닥은 이격된 두 개의 마이크로디바이스 사이에 구비되면서 상기 마이크로디바이스의 상측으로 일부 돌출되어 있으며, 상기 돌출된 섬유가닥을 상측(섬유가닥이 돌출된 방향)으로 0.1 내지 0.6 N의 힘으로 당길 수 있다.The fiber strand is provided between two spaced apart microdevices and partially protrudes upward of the microdevice, and the protruding fiber strand can be pulled with a force of 0.1 to 0.6 N upward (the direction in which the fiber strand protrudes). have.
상기 섬유가닥을 당겨 섬유가닥이 파단 또는 슬립(slip)될 때 발생되는 탄성파를 음향센서로 측정하여 섬유의 계면전단강도를 평가할 수 있다.An acoustic wave generated when the fiber strand is broken or slipped by pulling the fiber strand is measured with an acoustic sensor to evaluate the interfacial shear strength of the fiber.
상기 제1 및 제2 마이크로디바이스의 각 일측에 구비되어, 상기 제1 및 제2 마이크로디바이스의 다른 일측 사이에 위치된 섬유가닥이 떨어지지 않도록 상기 제1 및 제2 마이크로디바이스의 거리를 조절하는 조절부를 포함할 수 있다.An adjustment unit provided on each side of the first and second microdevices to adjust the distance between the first and second microdevices so that the fiber strands positioned between the other side of the first and second microdevices do not fall off Can include.
또한, 상기한 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 섬유 계면평가방법은 (A) 섬유가닥의 일부에 수지를 묻힌 후 경화시켜 마이크로드롭렛을 형성하는 단계; (B) 상기 섬유가닥의 끝단에 접착제를 이용하여 당김판을 고정시키는 단계; (C) 상기 마이크로드롭렛 및 당김판이 구비된 섬유가닥을 제1 및 제2 마이크로디바이스 사이에 위치시키되, 상기 마이크로드롭렛이 상기 제1 및 제2 마이크로디바이스 하면에 위치하면서 상기 제1 및 제2 마이크로디바이스 상측으로 당김판이 구비된 섬유가닥이 일부 돌출되도록 구비하는 단계; (D) 상기 섬유가닥이 떨어지지 않도록 상기 제1 및 제2 마이크로디바이스의 거리를 조절한 후 상기 당김판을 상기 섬유가닥이 돌출된 방향으로는 당기는 단계; 및 (E) 상기 당겨진 당김판에 의해 섬유가닥이 파단 또는 슬립(slip) 시 음향센서로 탄성파를 측정하는 단계;를 포함할 수 있다.In addition, the fiber interface evaluation method of the present invention for achieving the above-described other object comprises the steps of (A) forming microdroplets by embedding a resin on a part of the fiber strand and curing it; (B) fixing the pull plate to the end of the fiber strand using an adhesive; (C) The microdroplets and the fiber strand provided with the pull plate are positioned between the first and second microdevices, and the first and second microdroplets are positioned on the lower surfaces of the first and second microdevices. Providing a fiber strand provided with a pull plate so as to partially protrude above the microdevice; (D) adjusting the distance between the first and second microdevices so that the fiber strands do not fall, and then pulling the pull plate in the direction in which the fiber strands protrude; And (E) measuring an acoustic wave with an acoustic sensor when the fiber strand is broken or slipped by the pulled plate.
상기 음향센서와 마이크로드롭렛 사이의 거리는 0.3 내지 1 mm일 수 있다.The distance between the acoustic sensor and the microdroplet may be 0.3 to 1 mm.
상기 돌출된 섬유가닥과 음향센서의 거리는 0.2 내지 0.8 mm일 수 있다.The distance between the protruding fiber strand and the acoustic sensor may be 0.2 to 0.8 mm.
본 발명의 섬유 계면평가장치는 음향센서를 이용하므로 전문가의 분석이 필요 없이 단순한 탄성파의 에너지를 통하여 계면전단강도를 평가할 수 있는 장치로서, 고가의 로드셀을 이용하지 않고도 로드셀로 측정한 경우와 유사한 계면전단강도를 보일 수 있다.Since the fiber interface evaluation device of the present invention uses an acoustic sensor, it is a device that can evaluate the interfacial shear strength through the energy of a simple elastic wave without the need for expert analysis.It is an interface similar to the case measured with a load cell without using an expensive load cell. Shear strength can be shown.
또한, 본 발명은 섬유가닥의 물성평가를 위한 가공이 불필요하여 경제적이고 효율적이며, 극히 빠른시간 내에 정확하게 수지와 섬유가닥 간의 계면 물성을 측정 및/또는 평가할 수 있다.In addition, the present invention is economical and efficient because processing for the evaluation of the physical properties of the fiber strand is unnecessary, and it is possible to accurately measure and/or evaluate the interfacial properties between the resin and the fiber strand within a very short time.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 섬유의 계면평가장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 계면평가장치를 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 3a는 종래의 로드셀이 구비된 계면평가장치를 이용하여 측정한 계면평가 그래프이며, 도 3b는 본 발명의 음향센서를 이용한 계면평가장치를 이용하여 측정한 계면평가 그래프이다.
도 4는 상기 도 3a의 계면평가 그래프 값과 도 3b의 계면평가 그래프 값의 상관관계를 나타낸 그래프이다.1 is a diagram showing an apparatus for evaluating an interface of fibers manufactured according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing in detail the interface evaluation apparatus of the present invention.
3A is an interface evaluation graph measured using an interface evaluation apparatus equipped with a conventional load cell, and FIG. 3B is an interface evaluation graph measured using an interface evaluation apparatus using an acoustic sensor of the present invention.
4 is a graph showing a correlation between the interface evaluation graph value of FIG. 3A and the interface evaluation graph value of FIG. 3B.
본 발명은 전문가의 분석 또는 고가의 로드셀을 이용하지 않고도 음향센서를 이용하여 우수한 정확성 갖는 섬유의 계면평가장치 및 계면평가방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an apparatus for evaluating an interface and a method for evaluating an interface of a fiber having excellent accuracy using an acoustic sensor without using an expert analysis or an expensive load cell.
이하, 본 발명을 도 1 및 도 2를 참고하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.
본 발명의 섬유 계면평가장치(100)는 서로 이격되어 있으며, 상면이 평탄한 형태의 제1 마이크로디바이스(110) 및 제2 마이크로디바이스(120); 상기 두 개의 마이크로디바이스 중 하나의 마이크로디바이스 상면에 구비된 음향센서(130); 상기 이격된 두 개의 마이크로디바이스 사이에 구비된 섬유가닥(140); 및 상기 섬유가닥의 일부를 감싸도록 형성되며 상기 이격된 두 개의 마이크로디바이스의 하면에 구비되는 마이크로드롭렛(150);을 포함한다.The fiber
상기 마이크로디바이스는 제1 마이크로디바이스(110) 및 제2 마이크로디바이스(120)로 이루어져 서로 이격되도록 구비되며, 상기 이격된 거리의 공간에는 섬유가닥이 위치한다. 또한, 제1 마이크로디바이스(110) 및 제2 마이크로디바이스(120)의 각 상면은 음향센서(130)가 구비될 수 있도록 평탄한 형태로 형성된다.The microdevices consist of a
상기 제1 마이크로디바이스(110) 및 제2 마이크로디바이스(120)의 일측에는 상기 각 마이크로디바이스를 고정하는 고정부(170`, 170``)가 구비되고 상기 각 고정부를 하나로 연결하여 상기 제1 및 제2 마이크로디바이스의 다른 일측 사이에 위치된 섬유가닥이 떨어지지 않도록 상기 제1 및 제2 마이크로디바이스의 거리를 조절하는 조절부(160)를 형성한다. One side of the
상기 제1 마이크로디바이스(110) 및 제2 마이크로디바이스(120)의 두께는 음향센서와 마이크로드롭렛 사이의 거리를 만족할 수 있는 두께로 형성하는 것이 바람직하다. It is preferable that the
또한, 상기 음향센서(130)는 섬유가닥이 파단 또는 슬립(slip) 시 발생하는 탄성파 에너지를 측정하여 섬유의 계면전단강도를 평가한다. 이렇게 음향센서를 이용하여 섬유가닥의 탄성파를 측정하기 위해서는 음향센서와 마이크로드롭렛, 음향센서와 섬유가닥 사이의 거리가 중요하므로 음향센서가 상기 두 개의 마이크로디바이스 중 하나의 마이크로디바이스 상면에 구비된다. In addition, the acoustic sensor 130 evaluates the interfacial shear strength of the fiber by measuring the elastic wave energy generated when the fiber strand breaks or slips. In order to measure the acoustic wave of the fiber strand using the acoustic sensor, since the distance between the acoustic sensor and the microdroplet, and the acoustic sensor and the fiber strand is important, an acoustic sensor is provided on the upper surface of one of the two microdevices.
구체적으로, 상기 음향센서(마이크로디바이스와 맞닿은 음향센서의 하면 중심)와 마이크로드롭렛(마이크로디바이스 측에 위치한 마이크로드롭렛의 꼭지점) 사이의 거리(a)는 0.3 내지 1 mm, 바람직하게는 0.5 내지 1 mm이다. 음향센서와 마이크로드롭렛 사이의 거리가 상기 바람직한 범위의 하한치 미만인 경우에는 측정된 계면평가 수치에 큰 오차가 많이 발생할 수 있으며, 상기 상한치 초과인 경우에는 탄성파 에너지가 감지되지 못할 수도 있다.Specifically, the distance (a) between the acoustic sensor (the center of the lower surface of the acoustic sensor in contact with the microdevice) and the microdroplet (the vertex of the microdroplet located on the microdevice side) is 0.3 to 1 mm, preferably 0.5 to 1 mm. When the distance between the acoustic sensor and the microdroplet is less than the lower limit of the preferred range, a large error may occur in the measured interface evaluation value, and when the distance between the acoustic sensor and the microdroplet is greater than the upper limit, the acoustic wave energy may not be detected.
또한, 상기 음향센서와 섬유가닥 사이의 거리(b)는 0.2 내지 0.8 mm, 바람직하게는 0.4 내지 0.6 mm이다. 음향센서와 섬유가닥 사이의 거리가 상기 바람직한 범위를 벗어나는 경우에는 측정된 계면평가 수치의 정확성이 떨어질 수 있다.In addition, the distance (b) between the acoustic sensor and the fiber strand is 0.2 to 0.8 mm, preferably 0.4 to 0.6 mm. If the distance between the acoustic sensor and the fiber strand is out of the preferred range, the accuracy of the measured interface evaluation value may be degraded.
또한, 상기 섬유가닥(140)은 계면을 평가하는 대상물질로서, 상기 이격된 두 개의 마이크로디바이스 사이의 공간에 위치된다.In addition, the
상기 섬유가닥의 직경은 5 내지 30 ㎛, 바람직하게는 5 내지 20 ㎛로서, 섬유가닥의 직경이 상기 바람직한 범위의 하한치 미만인 경우에는 음향센서에서 정확한 탄성파 에너지를 측정할 수 없으며, 상기 상한치 초과인 경우에는 계면평가의 정확도가 저하될 수 있다.The diameter of the fiber strand is 5 to 30 μm, preferably 5 to 20 μm, and when the diameter of the fiber strand is less than the lower limit of the preferred range, the acoustic sensor cannot accurately measure the elastic wave energy, and if it exceeds the upper limit In this case, the accuracy of the interface evaluation may be degraded.
상기 섬유가닥으로는 유리섬유, 합성섬유, 옥수수 섬유, 코코넛 섬유, 야자수 섬유, 대나무 섬유, 갈대 섬유, 볏짚 섬유, 면, 마, 모, 견, 탄소섬유 및 나일론으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상, 바람직하게는 2종 이상의 섬유 복합재료일 수 있지만, 계면평가를 수행하고자 하는 섬유라면 특별히 한정되지 않는다.As the fiber strand, at least one selected from the group consisting of glass fiber, synthetic fiber, corn fiber, coconut fiber, palm tree fiber, bamboo fiber, reed fiber, rice straw fiber, cotton, hemp, wool, silk, carbon fiber and nylon, Preferably, it may be two or more types of fiber composite materials, but it is not particularly limited as long as it is a fiber to be subjected to interfacial evaluation.
또한, 상기 마이크로드롭렛(150)은 상기 섬유가닥의 일부를 감싸도록 형성되며 상기 이격된 두 개의 마이크로디바이스의 하면에 구비되는 것으로서, 본 발명에서는 섬유가닥을 0.1 내지 0.6 N의 힘으로 F 방향으로 당겨질 때 섬유가닥과 마이크로드롭렛 사이의 계면전단강도에 따라 섬유가닥의 파단 또는 슬립 시 탄성파 에너지가 달라지는 것을 이용한다. In addition, the
상기 마이크로드롭렛은 섬유가닥의 일부에 수지를 묻힌 후 70 내지 150 ℃에서 1 내지 6시간 동안 경화시켜 형성되는 것으로서, 그 길이(h)는 40 내지 600 ㎛, 바람직하게는 50 내지 500 ㎛이다. 마이크로드롭렛 길이가 상기 범위를 만족해야 정확한 계면평가가 이루어진다.The microdroplets are formed by burying a resin on a part of the fiber strand and curing for 1 to 6 hours at 70 to 150° C., and the length h is 40 to 600 μm, preferably 50 to 500 μm. Accurate interfacial evaluation is made only when the length of the microdroplet satisfies the above range.
상기 마이크로드롭렛을 형성하는 수지로는 에폭시수지, 아크릴수지, 우레탄수지, 실리콘수지, 페놀수지, 석유수지, 폴리우레아수지, 에틸렌비닐수지, 스티렌무수말레산수지, 초산비닐수지, 멜라민수지, 노블락수지, 에스테르계수지 및 세라믹수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 들 수 있지만, 마이크로드롭렛을 제조할 수 있는 수지라면 특별히 한정되지 않는다.
Resins forming the microdroplets include epoxy resin, acrylic resin, urethane resin, silicone resin, phenol resin, petroleum resin, polyurea resin, ethylene vinyl resin, styrene maleic anhydride resin, vinyl acetate resin, melamine resin, noblock One or more selected from the group consisting of resins, ester resins and ceramic resins may be exemplified, but any resin capable of producing microdroplets is not particularly limited.
또한, 본 발명은 음향센서를 이용한 섬유의 계면평가방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for evaluating the interface of fibers using an acoustic sensor.
본 발명의 섬유를 계면평가하는 방법은 (A) 섬유가닥의 일부에 수지를 묻힌 후 경화시켜 마이크로드롭렛을 형성하는 단계; (B) 상기 섬유가닥의 끝단에 접착제를 이용하여 당김판을 고정시키는 단계; (C) 상기 마이크로드롭렛 및 당김판이 구비된 섬유가닥을 제1 및 제2 마이크로디바이스 사이에 위치시키되, 상기 마이크로드롭렛이 상기 제1 및 제2 마이크로디바이스 하면에 위치하면서 상기 제1 및 제2 마이크로디바이스 상측으로 당김판이 구비된 섬유가닥이 일부 돌출되도록 구비하는 단계; (D) 상기 섬유가닥이 떨어지지 않도록 상기 제1 및 제2 마이크로디바이스의 거리를 조절한 후 상기 당김판을 당기는 단계; 및 (E) 상기 당겨진 당김판에 의해 섬유가닥이 파단 또는 슬립(slip) 시 발생된 탄성파 에너지를 음향센서로 측정하는 단계;를 포함한다.The method for interfacial evaluation of the fibers of the present invention includes the steps of (A) applying a resin to a part of the fiber strands and then curing them to form microdroplets; (B) fixing the pull plate to the end of the fiber strand using an adhesive; (C) The microdroplets and the fiber strand provided with the pull plate are positioned between the first and second microdevices, and the first and second microdroplets are positioned on the lower surfaces of the first and second microdevices. Providing a fiber strand provided with a pull plate so as to partially protrude above the microdevice; (D) adjusting the distance between the first and second microdevices so that the fiber strands do not fall, and then pulling the pull plate; And (E) measuring the elastic wave energy generated when the fiber strand is broken or slipped by the pulled plate with an acoustic sensor.
먼저, 상기 (A)단계에서는 섬유가닥의 중간부분에 수지를 묻힌 후 경화시켜 타원형 또는 원형의 마이크로드롭렛(150)을 형성시킨다.First, in the step (A), a resin is embedded in the middle of the fiber strand and then cured to form an oval or
다음으로, 상기 (B)단계에서는 상기 중간부분에 마이크로드롭렛이 형성된 섬유가닥(140)의 끝단에 에폭시 접착제와 같은 접착제(190)를 이용하여 당김판(180)을 형성한다. 상기 당김판은 섬유가닥을 일정한 힘으로 당기기 위하여 구비한 것으로서, 섬유가닥을 당길 수 있는 다른 장치가 있다면 생략해도 된다.Next, in step (B), the
다음으로, 상기 (C)단계에서는 상기 마이크로드롭렛(150) 및 당김판(180)이 구비된 섬유가닥(140)을 제1 마이크로디바이스(110) 및 제2 마이크로디바이스(120) 사이에 위치시킨다. 구체적으로는 상기 섬유가닥의 중간 부분에 형성된 마이크로드롭렛이 상기 제1 및 제2 마이크로디바이스 하면에 위치하며, 마이크로드롭렛과 당김판 사이의 아무것도 형성되지 않은 섬유가닥의 일부가 상기 제1 및 제2 마이크로디바이스의 이격된 공간에 위치하면서 상기 제1 및 제2 마이크로디바이스 상측으로 일부 돌출되도록 하고, 상기 섬유가닥의 끝단에 구비된 당김판이 상기 제1 및 제2 마이크로디바이스 상측에 구비된다.Next, in the step (C), the
다음으로, 상기 (D)단계에서는 상기 섬유가닥(140)이 떨어지지 않도록 상기 제1 마이크로디바이스(110) 및 제2 마이크로디바이스(120)의 거리를 조절한 후 상기 당김판(180)을 F 방향으로 0.1 내지 0.6 N의 힘으로 당긴다. Next, in step (D), after adjusting the distance between the
다음으로, 상기 (E)단계에서는 상기 힘으로 당겨져 섬유가닥이 파단 또는 슬립(slip) 시 발생한 탄성파 에너지를 음향센서(130)로 측정하여 계면평가를 수행한다.
Next, in step (E), the acoustic wave energy generated when the fiber strand is broken or slipped by the force is measured by the acoustic sensor 130 to perform an interface evaluation.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.Hereinafter, a preferred embodiment is presented to aid the understanding of the present invention, but the following examples are only illustrative of the present invention, and it is obvious to those skilled in the art that various changes and modifications are possible within the scope and spirit of the present invention, It is natural that such modifications and modifications fall within the appended claims.
실시예 1.Example 1.
도 1 및 도 2에 따라, 제1 및 제2 마이크로디바이스; 음향센서; 섬유가닥; 및 마이크로드롭렛을 포함하는 계면평가장치를 제조하였다.
1 and 2, first and second microdevices; Acoustic sensor; Fiber strands; And an interface evaluation device including microdroplets was prepared.
<시험예><Test Example>
시험예 1. 마이크로드롭렛 길이에 따른 계면평가 측정Test Example 1. Measurement of interface evaluation according to the length of microdroplets
도 3a는 종래의 로드셀이 구비된 계면평가장치를 이용하여 측정한 계면평가 그래프이며, 도 3b는 본 발명의 음향센서를 이용한 계면평가장치를 이용하여 측정한 계면평가 그래프이다. GF: 유리섬유, EF: 에폭시수지, GR: 그리스(grease), DP: 도파민3A is an interface evaluation graph measured using an interface evaluation apparatus equipped with a conventional load cell, and FIG. 3B is an interface evaluation graph measured using an interface evaluation apparatus using an acoustic sensor of the present invention. GF: glass fiber, EF: epoxy resin, GR: grease, DP: dopamine
도 3a 및 3b에 도시된 바와 같이, 로드셀을 이용하는 경우에는 UTM을 이용하여 일정한 속도로 인장한 후 이에 걸리는 힘을 로드셀을 이용하여 실시간 측정한 것으로서 로드셀을 이용한 경우의 계면평가 수치와 본 발명의 음향센서를 이용한 계면평가장치를 이용하여 측정한 계면평가 수치의 그래프 형태가 유사한 것을 확인하였다.
3A and 3B, in the case of using a load cell, the force applied to it after tensioning at a constant speed using a UTM is measured in real time using the load cell. It was confirmed that the graph form of the interface evaluation values measured using the interface evaluation device using a sensor was similar.
도 4는 상기 도 3a의 계면평가 그래프(Load 값) 값과 도 3b의 계면평가 그래프(음향센서 에너지 값) 값의 상관관계를 나타낸 그래프이다.4 is a graph showing a correlation between the value of the interface evaluation graph (Load value) of FIG. 3A and the interface evaluation graph (acoustic sensor energy value) of FIG. 3B.
도 4에 도시된 바와 같이, 로드셀을 이용한 경우의 계면평가 수치와 본 발명의 음향센서를 이용한 계면평가장치를 이용하여 측정한 계면평가 수치가 비례하는 것을 확인하였다. 마이크로드롭렛의 길이가 증가할 때 pull-out 시 들어가는 힘이 증가하고, pull-out 시 파괴 에너지 또한 비례하다는 것을 알 수 있다. As shown in FIG. 4, it was confirmed that the interface evaluation values measured using the interface evaluation apparatus using the acoustic sensor of the present invention are proportional to the interface evaluation values when the load cell is used. It can be seen that when the length of the microdroplet increases, the force applied during pull-out increases, and the breakdown energy during pull-out is also proportional.
100: 계면평가장치 110: 제1 마이크로디바이스
120: 제2 마이크로디바이스 130: 음향센서
140: 섬유가닥 150: 마이크로드롭렛
160: 조절부 170`, 170``: 고정부
180: 당김판 190: 접착제
a: 음향센서와 마이크로드롭렛 사이의 거리
b: 음향센서와 섬유가닥 사이의 거리
h: 마이크로드롭렛의 길이100: interface evaluation device 110: first microdevice
120: second microdevice 130: acoustic sensor
140: fiber strand 150: microdroplet
160:
180: pull plate 190: adhesive
a: Distance between the acoustic sensor and the microdroplet
b: Distance between the acoustic sensor and the fiber strand
h: length of microdroplet
Claims (15)
상기 두 개의 마이크로디바이스 중 하나의 마이크로디바이스 상면에 구비된 음향센서;
상기 이격된 두 개의 마이크로디바이스 사이에 구비된 섬유가닥; 및
상기 섬유가닥의 일부를 감싸도록 형성되며 상기 이격된 두 개의 마이크로디바이스의 하면에 구비되는 마이크로드롭렛;을 포함하되,
상기 음향센서와 마이크로드롭렛 사이의 거리는 0.3 내지 1 mm이며 상기 거리는 마이크로디바이스 측에 위치한 마이크로드롭렛의 꼭지점과 마이크로디바이스와 맞닿은 음향센서의 하면 사이의 거리이고,
상기 섬유가닥과 음향센서의 거리는 0.2 내지 0.8 mm인 것을 특징으로 하는 섬유의 계면평가장치.First and second microdevices spaced apart from each other and having a flat top surface;
An acoustic sensor provided on an upper surface of one of the two microdevices;
A fiber strand provided between the two spaced apart microdevices; And
Including; microdroplets formed to surround a part of the fiber strand and provided on the lower surfaces of the two spaced apart microdevices,
The distance between the acoustic sensor and the microdroplet is 0.3 to 1 mm, and the distance is the distance between the vertex of the microdroplet located on the side of the microdevice and the lower surface of the acoustic sensor in contact with the microdevice,
The interfacial evaluation device of the fiber, characterized in that the distance between the fiber strand and the acoustic sensor is 0.2 to 0.8 mm.
(B) 상기 섬유가닥의 끝단에 접착제를 이용하여 당김판을 고정시키는 단계;
(C) 상기 마이크로드롭렛 및 당김판이 구비된 섬유가닥을 제1 및 제2 마이크로디바이스 사이에 위치시키되, 상기 마이크로드롭렛이 상기 제1 및 제2 마이크로디바이스 하면에 위치하면서 상기 제1 및 제2 마이크로디바이스 상측으로 당김판이 구비된 섬유가닥이 일부 돌출되도록 구비하는 단계;
(D) 상기 섬유가닥이 떨어지지 않도록 상기 제1 및 제2 마이크로디바이스의 거리를 조절한 후 상기 당김판을 상기 섬유가닥이 돌출된 방향으로는 당기는 단계; 및
(E) 상기 당겨진 당김판에 의해 섬유가닥이 파단 또는 슬립(slip) 시 음향센서로 탄성파를 측정하는 단계;를 포함하되,
상기 음향센서와 마이크로드롭렛 사이의 거리는 0.3 내지 1 mm이며 상기 거리는 마이크로디바이스 측에 위치한 마이크로드롭렛의 꼭지점과 마이크로디바이스와 맞닿은 음향센서의 하면 사이의 거리이고,
상기 섬유가닥과 음향센서의 거리는 0.2 내지 0.8 mm인 것을 특징으로 하는 섬유의 계면평가방법.
(A) forming a microdroplet by applying a resin to a part of the fiber strand and curing it;
(B) fixing the pull plate to the end of the fiber strand using an adhesive;
(C) The microdroplets and the fiber strands provided with the pull plate are positioned between the first and second microdevices, and the first and second microdroplets are positioned on the lower surfaces of the first and second microdevices. Providing a fiber strand provided with a pull plate so as to partially protrude above the microdevice;
(D) adjusting the distance between the first and second microdevices so that the fiber strands do not fall, and then pulling the pull plate in the direction in which the fiber strands protrude; And
(E) measuring an acoustic wave with an acoustic sensor when the fiber strand is broken or slipped by the pulled plate; including,
The distance between the acoustic sensor and the microdroplet is 0.3 to 1 mm, and the distance is the distance between the vertex of the microdroplet located on the side of the microdevice and the lower surface of the acoustic sensor in contact with the microdevice,
The interfacial evaluation method of fibers, characterized in that the distance between the fiber strand and the acoustic sensor is 0.2 to 0.8 mm.
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