KR20180091144A - Elastomeric composite structure for elastomeric bearing and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 건물 및 교량 등의 구조물을 외부의 충격 및 지진 등으로부터 보호하기 위해 구조물의 바닥 또는 중간에 삽입하는 탄성받침용 탄성복합구조체 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로, 복수의 유리섬유프리프레그 단독적층 또는 유리섬유프리프레그와 탄소섬유프리프레그를 다층으로 적층한 코어성형체 및 상기 코어성형체의 표면에 페놀계 수지 바인더층을 형성 한 후 이를 둘러싼 고무층을 포함하는 탄성받침용 탄성복합구조체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로, 탄성받침은 도로교량이나 철도교량 및 기타 특수한 기능의 구조물에 있어서 상부 구조물의 하중을 안전하게 전달하며, 회전 및 상부 구조물의 변형으로 발생되는 구조물의 거동을 안전하게 수용하기 위한 목적으로 널리 사용되고 있는 받침 종류 중 하나이다.In general, elastic supports are widely used for the purpose of safely conveying loads of upper structures in road bridges, railway bridges and other special-purpose structures, and safely accommodating the behavior of structures caused by rotation and deformation of upper structures It is one of the types of supports.
즉, 탄성받침은 상부구조에 작용하는 하중을 안전하게 하부구조에 전달하는 목적을 갖는 것으로서, 상부플레이트와 교각의 접촉부위가 변화될 수 있어야 교량으로서 충분한 하중 지탱능력을 갖추게 되어 충분한 소요수명을 누릴 수 있게 되므로, 일반적으로는 교각의 상부에 교좌장치를 설치하여 상부플레이트의 변위에 대응하면서 상부플레이트를 지지할 수 있도록 하고 있다. 그리고, 교량 및 기타 큰 하중을 지지하는 구조물인 경우, 탄성받침은 구조물의 안전성 및 유지관리에 대단히 중요하다.That is, the resilient support has the purpose of safely transferring the load acting on the upper structure to the lower structure. The contact portion between the upper plate and the bridge can be changed so that the bridge can have sufficient load supporting capability, Therefore, in general, a coaxial apparatus is installed on the upper part of the pier so that the upper plate can be supported while corresponding to the displacement of the upper plate. In the case of bridges and other structures supporting large loads, the elastic supports are very important for the safety and maintenance of the structure.
종래에는 일반적으로 탄성받침의 보강재로서 강도를 향상시키기 위하여, 과거에는 주로 철판을 이용하였으나, 국내에서는 해마다 전술한 기존의 탄성받침이 적용된 많은 교량에서 제품에 결함이 발견되어 이를 교체하거나 보완하는 작업에 많은 비용이 소요되고 있는 실정이다. 또한, 45톤 용량의 탄성받침을 제조할 때, 철판을 보강재로 사용하였을 때, 17㎏의 고중량을 사용함으로 인해 운반 및 작업성이 현저히 저하된다. 또한, 철판의 경우 제조과정에서 필연적으로 강재의 표면처리 비용이 발생하게 되고, 장시간 사용 시 기후 조건 및 습도 등으로 강재의 표면에 부식이 일어나고, 피로도 증가 및 낮은 내충격성으로 인한 파괴가 일어나 수명이 짧은 단점이 있다. 또한, 내부 철판 보강재 외부에 형성되는 고무의 접착이 유지되지 못하고 서로 떨어지는 경우가 많은 결함을 내포하고 있으며 이에 대한 보완이 절실히 요구되는 실정이다.Conventionally, in order to improve the strength as a reinforcing material for an elastic support in general, an iron plate was mainly used in the past. In Korea, however, defects are found in many bridges applied with the conventional elastic supports described above every year. This is a costly situation. Also, when a steel plate having a capacity of 45 tons is manufactured, when a steel plate is used as a reinforcing material, a heavy weight of 17 kg is used, which causes a significant reduction in transportation and workability. In addition, in case of steel plate, surface treatment cost of steel is inevitably incurred in the manufacturing process, corrosion occurs on the surface of steel due to weather conditions and humidity during prolonged use, breakage due to increase in fatigue and low impact resistance occurs, There are shortcomings. In addition, since the adhesion of the rubber formed on the outside of the inner steel plate reinforcement can not be maintained and the steel plates are separated from each other, many defects are present.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 유리섬유프리프레그 단독적층 또는 유리섬유프리프레그와 탄소섬유프리프레그를 하이브리드 적층하여 형성된 코어성형체를 포함하는 탄성복합구조체를 제조함에 따라 기계적 물성이 향상되고, 큰 굴곡변형률을 가지며, 내충격성, 내마모성 및 경량화로 인한 작업 효율이 향상된 탄성받침용 탄성복합구조체를 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides an elastic composite structure comprising a core-molded body formed by lamination of glass fiber prepreg alone or hybrid laminated glass fiber prepreg and carbon fiber prepreg, And an object of the present invention is to provide an elastic composite structure for an elastic support having a large flexural strain and improved working efficiency due to impact resistance, abrasion resistance and weight reduction.
또한, 본 발명은 코어성형체로써 유리섬유프리프레그와 탄소섬유프리프레그를 교호적층함에 따라 특정방향으로 휘는 현상을 방지할 수 있는 탄성받침용 탄성복합구조체를 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide an elastic composite structure for elastic support capable of preventing a phenomenon of bending in a specific direction by alternately laminating a glass fiber prepreg and a carbon fiber prepreg as a core compact.
또한, 본 발명은 코어성형체와 고무층 계면에 페놀수지 용액을 도포하여 바인더층을 형성함에 따라 코어성형체와 고무층 간의 접착력이 향상되어 박리를 방지하고, 내충격성이 더욱 향상된 탄성받침용 탄성복합구조체를 제공하는 것을 목적으로 한다. Further, the present invention provides an elastic composite structure for elastic support, which is improved in the adhesive force between the core molded body and the rubber layer to prevent peeling and further improved impact resistance, by applying a phenol resin solution to the interface between the core molded body and the rubber layer to form a binder layer .
상기 목적을 달성하기 위하여 연구한 결과, 본 발명의 탄성복합구조체는 복수의 유리섬유프리프레그로 적층된 적층체 또는 탄소섬유프리프레그와 유리섬유프리프레그를 다층으로 교호적층된 복합적층체로부터 제조된 코어성형체; 상기 코어 성형체를 감싸고 형성되는 고무층; 및 상기 코어성형체와 고무층의 계면에 형성되는 탄성수지입자를 함유하는 페놀계수지 바인더 층; 을 포함할 수 있다.As a result of research to achieve the above object, the elastic composite structure of the present invention is characterized in that the elastic composite structure of the present invention is a laminated body obtained by laminating a plurality of glass fiber prepregs or a carbon fiber prepreg and a glass fiber prepreg, A core formed article; A rubber layer surrounding the core molding; A phenolic resin binder layer containing elastic resin particles formed at an interface between the core molded body and the rubber layer; . ≪ / RTI >
상기 코어성형체는 탄소섬유프리프레그와 유리섬유프리프레그가 다층으로 교호적층된 것일 수 있다.The core-molded body may be a carbon fiber prepreg and a glass fiber prepreg which are alternately laminated in multiple layers.
상기 코어성형체는 중심부의 프리프레그를 기준으로 상하 대칭일 수 있다.The core-molded body may be vertically symmetrical with respect to the prepreg at the center.
상기 탄소섬유프리프레그와 유리섬유프리프레그는 비스페놀계 에폭시수지에 함침된 것일 수 있다.The carbon fiber prepreg and the glass fiber prepreg may be impregnated with a bisphenol-based epoxy resin.
상기 바인더층은 유기용제에 용해된 페놀계수지 용액 100중량부에 대하여, 탄성수지입자 5 내지 300중량부 분산되어 있는 바인더 조성물을 도포하고 건조하여 형성된 것일 수 있다.The binder layer may be formed by applying a binder composition dispersed in an amount of 5 to 300 parts by weight of the elastic resin particles to 100 parts by weight of the phenolic resin solution dissolved in the organic solvent and drying the binder composition.
상기 탄성수지입자는 고무 또는 엘라스토머 입자로서 10 내지 300㎛의 평균입경을 가지는 것일 수 있다.The elastic resin particles may be rubber or elastomer particles having an average particle diameter of 10 to 300 mu m.
본 발명의 상기 탄성복합구조체의 제조방법은 a) 탄소섬유프리프레그와 유리섬유프리프레그에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 프리프레그가 다층으로 적층하여 코어성형체를 제조하는 단계; b) 상기 코어성형체 표면에 탄성수지입자를 함유하는 페놀계수지 용액을 도포하여 건조하는 단계; 및 c) 상기 페놀계 수지 용액이 도포된 코어성형체에 고무를 둘러싸 고무층을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.The method for producing an elastic composite structure according to the present invention comprises the steps of: a) preparing a core-molded body by laminating one or two or more prepregs selected from a carbon fiber prepreg and a glass fiber prepreg in multiple layers; b) applying and drying a phenol resin solution containing elastic resin particles on the surface of the core molding; And c) forming a rubber layer surrounding the rubber in the core formed body to which the phenolic resin solution is applied.
본 발명에 따른 가공성이 우수한 탄성복합구조체는 기계적 물성이 향상되고, 큰 굴곡변형률을 가지며, 내충격성, 내마모성 및 경량화로 인한 작업 효율을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.The elastic composite structure excellent in workability according to the present invention has an advantage that mechanical properties are improved, a large flexural strain is obtained, and work efficiency due to impact resistance, abrasion resistance, and light weight is improved.
또한, 본 발명에 따른 탄성복합구조체는 코어성형체로써 유리섬유프리프레그와 탄소섬유프리프레그를 교호적층됨에 따라 특정방향으로 휘는 현상을 방지할 수 있다는 장점이 있다.In addition, the elastic composite structure according to the present invention is advantageous in that it can prevent the glass fiber prepreg and the carbon fiber prepreg from being bent in a specific direction due to alternate lamination.
또한, 본 발명에 따른 탄성복합구조체는 코어성형체로써 복수의 유리섬유프리프레그를 적층하거나 유리섬유프리프레그와 탄소섬유프리프레그를 혼용하여 사용함에 따라 외부 힘에 대한 변형 또는 파단에 강하며, 내화학성이 우수하여 부식을 방지할 수 있다는 장점이 있다.In addition, the elastic composite structure according to the present invention is resistant to deformation or fracture against external force by lamination of a plurality of glass fiber prepregs as a core formed body or by using a glass fiber prepreg and a carbon fiber prepreg in combination, It has an advantage of being able to prevent corrosion.
또한, 본 발명에 따른 탄성복합구조체는 코어성형체와 고무층 계면에 페놀수지 용액을 도포하여 바인더층이 형성되어 접착력이 향상되어 박리를 방지하고, 내충격성이 더욱 향상 시킬 수 있다는 장점이 있다. In addition, the elastic composite structure according to the present invention has an advantage that a binder layer is formed by applying a phenol resin solution to an interface between a core formed article and a rubber layer, thereby improving adhesion and preventing peeling and further improving impact resistance.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성복합구조체의 코어성형체 제조 공정도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 탄성복합구조체의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 탄성복합구조체의 및 철판의 전단하중 작용 시 보강판의 길이 방향 굴곡 변형률 분포이다.1 is a view illustrating a process of manufacturing a core-molded body of an elastic composite structure according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of an elastic composite structure according to an embodiment of the present invention.
3 is a longitudinal bending strain distribution of an elastic composite structure according to an embodiment of the present invention and a reinforcing plate during a shearing action of the steel plate.
이하 실시예를 통해 본 발명에 따른 탄성받침용 탄성복합구조체 및 이의 제조방법에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 참조일 뿐 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현 될 수 있다.Hereinafter, the elastic composite structure for an elastic support according to the present invention and a method of manufacturing the same will be described in detail with reference to the following examples. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention.
또한 달리 정의되지 않는 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 효과적으로 기술하기 위함이고, 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.Unless otherwise defined, all technical and scientific terms have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention.
본 명세서에서 “프리프레그(Prepreg)”는 Preimpregnated Material의 약어이며, 기지재(Matrix)인 열경화성 수지를 강화섬유에 미리 함침시킨 반경화상태의 시트를 의미한다.As used herein, the term " prepreg " is an abbreviation of preimpregnated material, which means a semi-cured sheet obtained by previously impregnating a thermosetting resin as a matrix into a reinforcing fiber.
또한, 본 발명에서 적층되는 유리섬유프리프레그는 하나 또는 둘 이상의 유리섬유프리프레그가 적층된 것일 수 있다. 탄소섬유프리프레그 또한 하나 또는 둘 이상의 탄소섬유프리프레그가 적층된 것일 수 있다.In addition, the glass fiber prepregs laminated in the present invention may be one in which one or two or more glass fiber prepregs are laminated. The carbon fiber prepreg may also be one in which one or more carbon fiber prepregs are laminated.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 탄성받침용 탄성복합구조체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.In order to achieve the above object, the present invention relates to an elastic composite structure for an elastic support and a method of manufacturing the same.
본 발명을 구체적으로 설명하면,The present invention will be described in detail,
본 발명의 탄성복합구조체는 복수의 유리섬유프리프레그로 적층된 적층체 또는 탄소섬유프리프레그와 유리섬유프리프레그를 다층으로 교호적층된 복합적층체로부터 제조된 코어성형체; 상기 코어 성형체를 감싸고 형성되는 고무층; 및 상기 코어성형체와 고무층의 계면에 형성되는 탄성수지입자를 함유하는 페놀계수지 바인더층;을 포함할 수 있다.The elastic composite structure of the present invention comprises a core formed from a laminate obtained by laminating a plurality of glass fiber prepregs or a composite laminate in which a carbon fiber prepreg and a glass fiber prepreg are alternately laminated in multiple layers; A rubber layer surrounding the core molding; And a phenolic resin binder layer containing elastic resin particles formed at an interface between the core molded body and the rubber layer.
본 발명은 내진보강 탄성받침용 탄성복합구조체를 제조함에 있어서, 복수의 유리섬유프리프레그를 적층하여 우수한 굴곡변형률로 파단을 감쇠시킬 수 있다. 또한, 탄소섬유프리프레그와 유리섬유프리프레그를 혼용하여 도 1에 도시된 바와 같이 코어성형체를 제조하여 탄소섬유프리프레그와 유리섬유프리프레그의 장점을 결합하여 시너지를 발휘하고, 단점을 보완할 수 있다. 또한, 종래에 사용되는 철판의 경우 하나의 물성을 고정적으로 나타내는 한계가 있지만, 본 발명의 탄성복합구조체는 탄소섬유프리프레그와 유리섬유프리프레그의 비율을 조절함에 따라 원하는 물성을 구현할 수 있다.INDUSTRIAL APPLICABILITY In producing an elastic composite structure for an earthquake-proof reinforcement elastic support, a plurality of glass fiber prepregs can be laminated to attenuate the fracture with an excellent flexural strain. In addition, a carbon fiber prepreg and a glass fiber prepreg are mixed to produce a core molded body as shown in FIG. 1, and the merits of the carbon fiber prepreg and the glass fiber prepreg are combined to exhibit synergy, have. In addition, although the steel plate used in the related art has a limitation in showing one physical property, the elastic composite structure of the present invention can realize desired properties by controlling the ratio of the carbon fiber prepreg and the glass fiber prepreg.
또한, 종래와 같이 섬유강화플라스틱 자체를 코어성형체인 보강재로 사용하지 않고, 프리프레그 형태로 사용함으로써, 강화섬유인 탄소섬유와 유리섬유의 비율조절, 강화섬유 배향조정 및 재단이 용이하고, 가공시간이 단축되며, 균일한 물성을 기대할 수 있어 바람직하다. Further, by using the fiber-reinforced plastic itself in the form of a prepreg without using it as a core-forming reinforcing material, it is possible to easily adjust the ratio of the carbon fibers and glass fibers as reinforcement fibers, adjust and align the fibers, Is shortened and uniform physical properties can be expected.
본 발명의 상기 탄성복합구조체는 코어성형체로 복수의 유리섬유프리프레그를 적층함에 따라 우수한 굴곡변형률로 파단을 감쇠시킬 수 있다. 또한, 탄소섬유프리프레그와 유리섬유프리프레그를 다층으로 적층함에 따라, 탄소섬유프리프레그의 장점인 우수한 인장강도, 굴곡강도, 내화학성을 가지며, 유리섬유프리프레그의 장점인 큰 굴곡변형률, 내화학성을 상호보완적으로 발현할 수 있다. 이의 정확한 메카니즘은 알 수 없으나, 놀랍게도 탄소섬유프리프레그를 단독으로 적층하여 사용하였을 때보다 복수의 유리섬유프리프레그를 적층하거나 탄소섬유프리프레그와 유리섬유프리프레그를 다층으로 적층함에 따라 현저히 굴곡강도, 굴곡변형률 및 굴곡탄성율이 향상되어 바인더층 및 고무층을 포함하여 제조된 본 발명의 탄성복합구조체로 제조되어 탄성받침으로 적용하였을 때, 우수한 전단계수로 외부 환경 및 힘에 의한 변형 또는 파단에 견딜 수 있어 바람직하다.The elastic composite structure of the present invention can attenuate the fracture with an excellent flexural strain by laminating a plurality of glass fiber prepregs with the core compact. In addition, by laminating a carbon fiber prepreg and a glass fiber prepreg in multiple layers, the carbon fiber prepreg has excellent tensile strength, bending strength and chemical resistance, which are advantages of the carbon fiber prepreg, Can be complementarily expressed. Surprisingly, surprisingly, when a plurality of glass fiber prepregs are laminated or a carbon fiber prepreg and a glass fiber prepreg are laminated in multiple layers than when carbon fiber prepregs are used alone, When the elastic composite structure of the present invention, which is made of the binder layer and the rubber layer, has improved flexural strain and flexural modulus and is applied as an elastic support, it can withstand the deformation or fracture due to external environment and force with excellent shear water desirable.
본 발명의 일 양태에 따라 상기 코어성형체는 복수의 유리섬유프리프레그를 적층한 것일 수 있다. 종래에는 탄소섬유프리프레그만을 적층하여 사용하였을 때는 굴곡강도는 우수하나, 굴곡변형률이 낮아 탄성받침으로 사용될 때 전단계수가 낮아 발생되는 외부의 힘에 파단되는 현상이 발생하였다. 이에 반해, 상기와 같이 복수의 유리섬유프리프레그를 적층하면 굴곡강도는 규격이내이며 소량저하되지만 굴곡변형률은 향상되어 탄성받침으로 사용하였을 때 발생하는 외부 힘에 따른 파단이 발생하지 않도록 견디는 힘이 우수하여 바람직하다. According to an embodiment of the present invention, the core-molded body may be a laminate of a plurality of glass fiber prepregs. Conventionally, when only carbon fiber preforms are laminated and used, the flexural strength is excellent, but the flexural strain is low. Therefore, when used as an elastic support, breakage occurs due to external force generated due to low shear rate. On the other hand, when a plurality of glass fiber prepregs are laminated as described above, the bending strength is within the specification and is reduced by a small amount, but the bending strain is improved, so that the strength to withstand the external force caused by external force .
본 발명의 일 양태에 따라 상기 코어성형체는 탄소섬유프리프레그와 유리섬유프리프레그가 다층으로 교호적층된 것일 수 있다. 상기와 같이 프리프레그가 교호적층됨에 따라 우수한 인장강도, 굴곡강도 및 굴곡변형률 등의 물성이 균일하게 발현됨에 따라 특정방향에 따른 충격에 의한 파단을 감쇠시킬 수 있어 바람직하다.According to an embodiment of the present invention, the core molded body may be a carbon fiber prepreg and a glass fiber prepreg which are alternately laminated in multiple layers. As the prepregs are alternately laminated as described above, the physical properties such as excellent tensile strength, flexural strength and flexural strain are uniformly developed, so that the fracture due to impact in a specific direction can be attenuated.
본 발명의 일 양태에 따라 상기 코어성형체는 KS F 4420에 의거한 탄성받침 제조 치수에 따라 3 내지 5 ㎜의 두께로 제조될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the core molded body may be manufactured to have a thickness of 3 to 5 mm according to the manufacturing dimensions of the elastic support according to KS F 4420.
본 발명의 일 양태에 따라 상기 탄소섬유프리프레그와 유리섬유프리프레그의 비율은 두께비율로써, 80:20 내지 20:80일 수 있다. 상기의 두께비율로 적층되었을 때, 기계적 강도가 우수하면서, 굴곡변형률이 향상되어 굴곡하중과 같은 외부 힘을 받을 때 탄성복합구조체가 변형을 하면서 에너지를 흡수하여 충격을 흡수하여 파단되지 않아 바람직하다. According to an embodiment of the present invention, the ratio of the carbon fiber prepreg to the glass fiber prepreg may be 80:20 to 20:80 in terms of the thickness ratio. When laminated in the thickness ratio described above, the elastic composite structure is deformed while receiving an external force such as a flexural load because the mechanical strength is excellent and the bending strain is improved.
본 발명의 일 양태에 따라, 상기 코어성형체는 중심부의 프리프레그를 기준으로 상하 대칭일 수 있다. 또한, 상기와 같이 대칭적이기 때문에 적층된 코어성형체의 상부층 및 하부층은 동일한 프리프레그가 적층되어 있을 수 있다. 상기와 같이 대칭적으로 코어성형체가 적층되었을 때, 특정방향에 대하여 휨현상이 발생되는 것을 방지할 수 있어 바람직하다. According to one aspect of the present invention, the core-molded body may be vertically symmetrical with respect to the prepreg at the center. In addition, since the layers are symmetric as described above, the upper and lower layers of the laminated core formed body may have the same prepreg laminated. When the core molded body is symmetrically stacked as described above, occurrence of warpage in a specific direction can be prevented, which is preferable.
본 발명의 일 양태에 따라 상기 탄소섬유프리프레그와 유리섬유프리프레그는 비스페놀계 에폭시수지에 탄소섬유 또는 유리섬유가 함침된 것일 수 있다. 상기와 같이 열경화성 수지인 비스페놀계 에폭시수지에 강화섬유가 함침된 것으로 제조할 경우 기계적 물성의 밸런스가 우수하고, 경화 수축이 작아 바람직하다.According to an embodiment of the present invention, the carbon fiber prepreg and the glass fiber prepreg may be impregnated with a carbon fiber or glass fiber into a bisphenol-based epoxy resin. When the bisphenol-based epoxy resin, which is a thermosetting resin, is impregnated with the reinforcing fiber as described above, the balance of mechanical properties is excellent and the curing shrinkage is small.
본 발명의 일 양태에 따라 상기 비스페놀계 에폭시수지는 구체적인 예를 들어, 비스페놀 A형 에폭시수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지 및 비스페놀 S형 에폭시 수지 등에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one embodiment of the present invention, the bisphenol-based epoxy resin may be any one selected from, for example, bisphenol A epoxy resin, bisphenol F epoxy resin and bisphenol S epoxy resin, or a mixture thereof. It is not.
또한, 상기 탄소섬유프리프레그와 유리섬유프리프레그는 일 양태에 따라 강화섬유는 단일 방향으로 배열된 프리프레그 뿐만 아니라 수직방향에 대한 충격 강화를 위하여 직조된 형태의 강화섬유를 이용하여 등방성을 갖도록 제조된 프리프레그 등에서 선택하여 사용할 수 있다. 상기 직조된 형태는 플레인(Plain, 0˚, 90˚)와 새틴(satin)의 형태가 있으며, 이는 본 발명의 탄성복합구조체의 요구되는 물성 및 특성에 따라 선택될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. In addition, the carbon fiber prepreg and the glass fiber prepreg may be manufactured to have isotropic properties by using reinforcing fibers that are woven in order to strengthen the impact on the vertical direction as well as prepregs arranged in a single direction according to an embodiment. The prepreg can be selected and used. The woven form is in the form of plain (0 °, 90 °) and satin, and can be selected according to the required physical properties and properties of the elastic composite structure of the present invention, but is not limited thereto .
또한, 종래에는 요철을 가지는 표면이 형성된 보강재를 사용하고, 고무층을 둘러싸서 탄성구조체를 제조하였다. 이는 재단되는 고무층과 보강재의 표면이 일치하지 않는 부분에 따라 공극이 발생하여 일부분에 충격이 가해지면 작은 충격에도 공극이 생기 계면이 동시에 박리되는 단점이 있었다. 이에 반해, 본 발명의 프리프레그는 평평한 표면을 가짐에 따라 고무층의 표면과의 밀착력이 우수하여 균일하게 충격이 분산되어 박리를 방지할 수 있다. 또한, 이러한 계면에 바인더층이 형성되어 더욱 우수한 밀착력 및 접착력을 가져 박리가 발생하지 않는 내구성을 가질 수 있어 바람직하다.Further, conventionally, a reinforcing material having a surface with irregularities is used, and the elastic layer is formed by surrounding the rubber layer. This is disadvantageous in that voids are generated according to a portion where the surface of the rubber layer to be cut and the surface of the reinforcing member do not coincide, and if an impact is applied to a part of the rubber layer, On the other hand, since the prepreg of the present invention has a flat surface, the rubber layer has excellent adhesion with the surface of the rubber layer, and the impact is uniformly dispersed to prevent peeling. In addition, the binder layer is formed at such an interface, and durability that does not cause peeling can be obtained because it has better adhesion and adhesion, which is preferable.
본 발명의 고무층은 코어성형체의 상하면, 외주면을 둘러싸서 감싸는 형태로 형성될 수 있다. 상기 고무층은 천연고무, 네오프렌고무, 합성고무 및 클로로프렌고무 등의 고무를 사용할 수 있으나, 물성이 만족되는 고무를 사용하면 되므로 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 고무층으로 코어성형체를 둘러싸서 감싸는 형태에 따라 탄성복합구조체의 상하면, 외주면에서 발생하는 어떠한 충격에서도 충격완화효과를 가질 수 있어 바람직하다.The rubber layer of the present invention may be formed so as to surround and enclose the upper and lower surfaces and the outer peripheral surface of the core formed body. The rubber layer may be a rubber such as natural rubber, neoprene rubber, synthetic rubber, or chloroprene rubber, but it is not limited thereto since rubber satisfying physical properties can be used. It is preferable that the rubber layer surrounds and encapsulates the core molded body so as to have an effect of alleviating the impact of any impact generated in the upper and lower surfaces of the elastic composite structure.
본 발명의 탄성복합구조체는 상기 코어성형체와 고무층의 계면에 형성되는 탄성수지입자를 함유하는 페놀계수지 바인더층을 형성하여 코어성형체와 고무층 간의 접착력 및 밀착력을 가질 수 있다. 일 양태에 따라 상기 바인더층은 유기용제에 용해된 페놀계수지 용액에 탄성수지입자가 분산되어 있는 바인더 조성물을 코어성형체 또는 고무층 상에 도포하고 건조하여 형성된 것일 수 있다. 상기와 같이 바인더 조성물로 바인더층을 형성할 경우 코어성형체와 고무층 간의 접착력 및 밀착력이 향상될 뿐만 아니라 계면에 따른 약한 충격성이 강화되어 외부의 힘이 작용하여도 내충격성 향상으로 충격을 흡수하여 계면의 분리를 방지하고, 더욱 우수한 전단계수를 나타낼 수 있어 바람직하다. The elastic composite structure of the present invention can form a binder layer of phenolic resin containing elastic resin particles formed at the interface between the core molded body and the rubber layer, and can have an adhesive force and an adhesive force between the core molded body and the rubber layer. According to an embodiment of the present invention, the binder layer may be formed by applying a binder composition in which elastic resin particles are dispersed in a phenol resin solution dissolved in an organic solvent, onto a core formed body or a rubber layer, followed by drying. When the binder layer is formed by the binder composition as described above, not only the adhesion force and the adhesion force between the core formed body and the rubber layer are improved but also the weak impact property at the interface is strengthened, so that even when external force acts, Separation can be prevented, and a more excellent shear rate can be exhibited.
일 양태에 따라 상기 바인더층은 접착성 및 밀착성 향상과 코어성형체와 고무층 간의 충격전달에 방해되지 않기 위하여 1 내지 100 ㎛ 두께로 제조되는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to an embodiment of the present invention, the binder layer is preferably formed to have a thickness of 1 to 100 탆 in order not to be hindered by adhesion and adhesion enhancement and impact transmission between the core molding and the rubber layer, but the present invention is not limited thereto.
본 발명의 일 양태에 따라 상기 바인더 조성물은 상기 유기용제에 용해된 페놀계수지 용액 100중량부에 대하여, 탄성수지입자 5 내지 300중량부 분산된 것일 수 있다. 바람직하게는 페놀계수지 용액 100중량부에 대하여, 탄성수지입자 30 내지 150중량부 분산된 것일 수 있다. 상기의 함량으로 바인더 조성물이 제조될 경우 도포 시 균일하게 도포될 수 있으며, 접착력 및 충격흡수력이 동시에 향상될 수 있어 바람직하다.According to one embodiment of the present invention, the binder composition may be dispersed in 5 to 300 parts by weight of the elastic resin particles with respect to 100 parts by weight of the phenolic resin solution dissolved in the organic solvent. Preferably 100 parts by weight of the phenolic resin solution, and 30 to 150 parts by weight of the elastic resin particles. When the binder composition is prepared by the above-mentioned amount, it can be uniformly applied at the time of application, and adhesion and impact absorbing power can be improved at the same time.
또한, 상기 페놀계수지 용액은 일 양태에 따라 계면의 접착력 및 밀착력 향상을 위하여 페놀계수지 20 내지 60중량%와 유기용제 40 내지 80중량%로 제조될 수 있다. 상기 페놀계수지 용액은 점도가 26℃에서 Brookfield LV2/12 로 측정 시 100 내지 1,000cps일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In addition, the phenol resin solution may be prepared in an amount of 20 to 60% by weight of phenol resin and 40 to 80% by weight of organic solvent in order to improve adhesion and adhesion of the interface according to an embodiment. The phenolic resin solution may have a viscosity of 100-1,000 cps as measured by Brookfield LV2 / 12 at 26 DEG C, but is not limited thereto.
본 발명의 일 양태에 따라 상기 페놀계 수지는 노볼락형 페놀수지 또는 레졸형 페놀수지 등에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 상기 유기용제는 페놀수지를 용해할 수 있는 유기용제의 경우 특별히 제한되는 것은 아니지만, 구체적인 예를 들어, 톨루엔, 크실렌, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 테트라하이드로퓨란, 디메틸포름아마이드 및 디메틸아세트아마이드 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the phenolic resin may be any one selected from a novolac phenolic resin or a resolved phenolic resin, or a mixture thereof. The organic solvent is not particularly limited in the case of an organic solvent capable of dissolving a phenol resin. Specific examples of the organic solvent include toluene, xylene, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, tetrahydrofuran, dimethyl formamide and dimethylacetamide And the like, or a mixture of two or more thereof.
본 발명의 상기 탄성수지입자는 고무 또는 엘라스토머 입자일 수 있으며, 상기 고무 또는 엘라스토머는 부타디엔 고무, 염화 고무, 스티렌-부타디엔 고무, 스티렌-부타디엔-스티렌, 아크릴로니트릴 고무, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 아크릴 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔, 반응형 올레핀계 고무(RTPO), 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 고무, 스티렌-이소프렌-스티렌 고무, 에틸렌옥텐 고무, 에틸렌프로필렌 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 고무 및 스티렌-프로필렌 고무 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 수 있다.The elastic resin particles of the present invention may be rubber or elastomer particles, and the rubber or elastomer may be selected from the group consisting of butadiene rubber, chlorinated rubber, styrene-butadiene rubber, styrene-butadiene-styrene, acrylonitrile rubber, acrylonitrile- Styrene-butadiene rubber, styrene-butadiene rubber, styrene-isoprene rubber, styrene-isoprene rubber, ethylene-propylene-diene rubber, ethylene-propylene-diene rubber, Styrene-propylene rubber, and the like, or a mixture of two or more thereof.
일 양태에 따라 상기 탄성수지 입자는 10 내지 300㎛의 평균입경을 가지는 것일 수 있다. 바람직하게는 10 내지 200㎛의 평균입경을 가지는 것일 수 있다. 상기 입경을 가질 경우 페놀계수지 용액과의 혼화성이 향상되어 균일하게 도포됨에 따라 향상된 내충격성 및 기계적 물성이 균일하게 발현되며, 계면에서 발생하는 충격 및 에너지를 흡수하여 박리가 발생을 방지하여 탄성복합구조체의 전단계수 및 내구성이 더욱 향상되어 바람직하다.According to an embodiment, the elastic resin particles may have an average particle diameter of 10 to 300 mu m. Preferably an average particle diameter of 10 to 200 mu m. When the particle size is set, the miscibility with the phenol resin solution is improved and uniformly applied, thereby exhibiting improved impact resistance and mechanical properties uniformly, absorbing impact and energy generated at the interface, The shear rate and durability of the composite structure are further improved.
본 발명의 상기 탄성복합구조체는 일 양태에 따라, 단수의 상기 코어성형체의 상하면 및 외주면을 고무층으로 감싸는 형상으로 제조될 수 있다. 또 다른 양태에 따르면, 복수의 코어성형체를 적층한 후 상하면 및 외주면을 고무층으로 감싸는 형상으로 제조될 수 있다. 또 다른 양에 따르면, 복수의 코어성형체 계면에 고무층을 적층하고, 상하면 및 외주면을 고무층으로 둘러싸면 복수의 코어성형체가 고무층 내에서 이격된 형상으로 제조될 수 있다. 상기 이격된 형상을 복수의 코어성형체가 모두 이격된 형상을 할 수 있고, 또는 일부는 적층되고, 일부는 계면에 고무층이 적층되어 이격된 형상으로 제조될 수 있다.The elastic composite structure of the present invention may be manufactured in such a manner that the upper and lower surfaces and the outer circumferential surface of the single core molded article are wrapped with a rubber layer according to an embodiment. According to another aspect, a plurality of core formed bodies may be laminated, and then the upper and lower surfaces and the outer circumferential surface may be wrapped with a rubber layer. According to still another aspect, a plurality of core molded bodies may be formed in a shape separated from each other in the rubber layer by laminating rubber layers on the plurality of core-molded body interfaces and surrounding the upper and lower surfaces and the outer peripheral surface with rubber layers. The spaced-apart shape may be a shape in which a plurality of core molded bodies are all spaced apart, or a part thereof may be laminated, and a part may be formed in a shape in which rubber layers are laminated on the interface to be spaced apart.
본 발명의 상기 탄성복합구조체의 제조방법은 구체적으로 예를 들면, a) 탄소섬유프리프레그와 유리섬유프리프레그에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 프리프레그가 다층으로 적층하여 코어성형체를 제조하는 단계; b) 상기 코어성형체 표면에 탄성수지입자를 함유하는 페놀계수지 용액을 도포하여 건조하는 단계; 및 c) 상기 페놀계 수지 용액이 도포된 코어성형체의 표면에 고무를 둘러싸 고무층을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.The method for producing an elastic composite structure according to the present invention may include, for example, a) preparing a core-molded body by laminating one or two or more prepregs selected from carbon fiber prepregs and glass fiber prepregs in multiple layers; b) applying and drying a phenol resin solution containing elastic resin particles on the surface of the core molding; And c) forming a rubber layer surrounding the rubber on the surface of the core formed article to which the phenolic resin solution is applied.
본 발명의 상기 탄성복합구조체는 코어성형체로 탄소섬유프리프레그와 유리섬유프리프레그를 다층으로 적층하여 제조함에 따라, 탄소섬유프리프레그의 장점인 우수한 인장강도, 굴곡강도, 내화학성을 가지며, 유리섬유프리프레그의 장점인 큰 굴곡변형률율, 내화학성을 상호보완적으로 발현할 수 있어 바람직하다. 이에 따라, 본 발명의 탄성복합구조체를 이용하여 탄성받침으로 적용하였을 때, 연직하중 및 수평변위 변화 등의 외부 환경 및 힘에 의한 변형 또는 파단에 견딜 수 있어 바람직하다.The elastic composite structure of the present invention is produced by laminating a carbon fiber prepreg and a glass fiber prepreg in multilayered form as a core molding, and thus has excellent tensile strength, bending strength and chemical resistance which are advantages of a carbon fiber prepreg, A large flexural strain rate and chemical resistance, which are advantages of the prepreg, can be complementarily expressed. Accordingly, when the elastic composite structure of the present invention is applied to an elastic support, it can withstand the external environment such as a change in vertical load and horizontal displacement, and deformation or breakage due to force.
본 발명의 일 양태에 따라 상기 코어성형체는 복수의 유리섬유프리프레그를 적층하여 우수한 굴곡변형률로 파단을 감쇠시킬 수 있다. 또한, 탄소섬유프리프레그와 유리섬유프리프레그가 다층으로 교호적층하여 제조할 수 있다. 상기와 같이 프리프레그가 교호적층할 경우 우수한 인장강도, 굴곡강도 및 굴곡변형률 등의 물성이 균일하게 발현됨에 따라 특정방향에 따른 충격에 의한 파단을 감쇠시킬 수 있어 바람직하다.According to an embodiment of the present invention, the core-molded body can laminate a plurality of glass fiber prepregs to attenuate the fracture with an excellent bending strain. Further, carbon fiber prepregs and glass fiber prepregs can be produced by alternately laminating multiple layers. As described above, when the prepregs are alternately laminated, physical properties such as excellent tensile strength, flexural strength and flexural strain are uniformly developed, so that it is possible to attenuate fracture due to impact in a specific direction.
상기 탄성복합구조체의 제조방법의 일 양태에 따라 a)단계에서 다층으로 적층된 코어성형체는 몰드에서 성형되며, 상기 코어성형체는 몰드 내에서 70 내지 150℃로 승온시킨 후 0.1 내지 10톤의 압력을 가하여 100 내지 300분 동안 경화시키는 단계;를 더 포함할 수 있다. 더 바람직하게는 몰드 내에서 100 내지 150℃로 승온시킨 후 0.1 내지 5톤의 압력을 가하여 100 내지 200분 동안 경화시킬 수 있다.According to an embodiment of the method for producing an elastic composite structure, a core molded body laminated in a multilayered structure in step a) is molded in a mold, and the core molded body is heated to 70 to 150 ° C in a mold, Followed by curing for 100 to 300 minutes. More preferably, the temperature is raised to 100 to 150 ° C in the mold, and then the cured product is cured for 100 to 200 minutes by applying a pressure of 0.1 to 5 tons.
일 양태에 따라 상기 몰드에서 성형되는 것을 구체적으로 예를 들면, 상기 코어성형체를 하부 몰드에 적층 시킨 후 상부 몰드를 체결 후 상기 몰드를 오토클레이브 또는 핫 프레스를 이용하여 상하 플레이트 면 사이에 위치시킨 후 경화시킬 수 있다.Specifically, for example, the core molded body may be laminated on a lower mold, and after the upper mold is clamped, the mold is positioned between upper and lower plate surfaces by using an autoclave or a hot press It can be cured.
또한, 상기 몰드 내에서 경화시킨 코어성형체는 압력을 유지한 상태로 상온까지 냉각시킨 후 몰드에서 탈형하여 제조될 수 있다.In addition, the core-molded product cured in the mold can be manufactured by cooling to room temperature while maintaining the pressure, and then demolding the mold.
상기 탈형을 용이하게 진행하기 위하여 일 양태에 따라 몰드 내에 테프론 코팅 처리를 한 후 성형할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In order to facilitate the demoulding, the mold may be subjected to Teflon coating treatment in accordance with an embodiment of the present invention, but the present invention is not limited thereto.
본 발명의 탄성복합구조체는 일 양태에 따라 바인더 조성물을 도포하기 전 전처리 공정을 거칠 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 전처리 공정은 예를 들어, 코어성형체 표면의 이물질 제거를 위한 쇼트공정, 용제를 이용하여 유기물질 제거를 위한 표면 세척 공정 및 세척 후 잔여 용제 제거 및 바인더층의 증착성 향상을 위한 열처리 공정 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 전처리 공정을 수행할 수 있으나, 이에 제한되지 않으며 이 외에도 바인더층의 고정력 향상을 위하여 코로나 또는 플라즈마 처리 등을 더 수행할 수 있다. The elastic composite structure of the present invention may be subjected to a pretreatment process before applying the binder composition according to an embodiment, but the present invention is not limited thereto. The pretreatment step may be selected, for example, in a shot process for removing foreign substances on the surface of a core formed article, a surface cleaning process for removing organic substances using a solvent, a residual solvent removal process after washing and a heat treatment process for improving the deposition property of the binder layer However, the present invention is not limited thereto. In addition, a corona or plasma treatment may be further performed to improve the fixing power of the binder layer.
본 발명의 상기 b)단계에서 유기용제에 용해된 페놀계수지 용액에 탄성수지입자가 분산되어 있는 바인더 조성물을 코어성형체 또는 고무층 상에 도포하고 건조하여 바인더층을 형성할 수 있다. 상기와 같이 바인더 조성물로 바인더층을 형성할 경우 코어성형체와 고무층 간의 접착력 및 밀착력이 향상될 뿐만 아니라 계면에 따른 약한 충격성이 강화되어 외부의 힘이 작용하여도 내충격성 향상으로 충격을 흡수하여 계면의 분리를 방지하고, 더욱 우수한 전단계수를 나타낼 수 있어 바람직하다. In the step b) of the present invention, a binder composition in which elastic resin particles are dispersed in a phenol resin solution dissolved in an organic solvent may be coated on a core molded article or a rubber layer and dried to form a binder layer. When the binder layer is formed by the binder composition as described above, not only the adhesion force and the adhesion force between the core formed body and the rubber layer are improved but also the weak impact property at the interface is strengthened, so that even when external force acts, Separation can be prevented, and a more excellent shear rate can be exhibited.
본 발명의 일 양태에 따라 상기 바인더 조성물은 상기 유기용제에 용해된 페놀계수지 용액 100중량부에 대하여, 탄성수지입자 5 내지 300중량부 분산된 것일 수 있다. 바람직하게는 페놀계수지 용액 100중량부에 대하여, 탄성수지입자 30 내지 150중량부 분산된 것일 수 있다. 상기의 함량으로 바인더 조성물로 도포 시 균일하게 도포될 수 있으며, 접착력 및 충격흡수력이 동시에 향상될 수 있어 바람직하다.According to one embodiment of the present invention, the binder composition may be dispersed in 5 to 300 parts by weight of the elastic resin particles with respect to 100 parts by weight of the phenolic resin solution dissolved in the organic solvent. Preferably 100 parts by weight of the phenolic resin solution, and 30 to 150 parts by weight of the elastic resin particles. The above-mentioned amount can be uniformly applied when applied with the binder composition, and the adhesive force and the impact absorbing force can be simultaneously improved.
본 발명의 일 양태에 따라 상기 바인더 조성물은 스프레이 분사코팅, 롤러코팅, 스크린 인쇄, 브러쉬 코팅, 플로우 코팅 및 딥 코팅 등에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 조합으로 도포하여 코팅할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한 건조 시 조건은 본 발명에서 제한하지 않으나, 20 내지 80℃에서 30분 내지 2시간 내외로 수행할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the binder composition may be applied by any one or combination of spray coating, roller coating, screen printing, brush coating, flow coating and dip coating, no. The drying condition is not limited to the present invention, but can be carried out at 20 to 80 ° C for 30 minutes to 2 hours.
상기 바인더층은 접착성 및 밀착성 향상과 코어성형체와 고무층 간의 충격전달에 방해되지 않는 도포두께로 제조되기 위하여 건조 후 1 내지 100 ㎛로 도포되는 것, 더 바람직하게는 건조 후 1 내지 25 ㎛로 도포되는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.The binder layer is applied at 1 to 100 占 퐉 after drying, more preferably at 1 to 25 占 퐉 after drying so as to have a coating thickness that is not impeded by adhesion and adhesion improvement and impact transmission between the core molding and the rubber layer But is not limited thereto.
본 발명의 상기 c)단계 이후 제조된 탄성복합구조체를 프레스를 사용하여 가열, 가압하여 탄성받침용 탄성복합구조체를 제조할 수 있다. 상기 가열, 가열은 제조되는 탄성받침용 탄성복합구조체 제조 규격에 따라 KS F4420에 의거하여 온도는 120 내지 250 ℃의 범위, 압력은 500 기압이하의 범위를 사용하는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.The elastic composite structure manufactured after step c) of the present invention can be heated and pressed using a press to produce an elastic composite structure for elastic support. According to KS F4420, the temperature and the pressure are preferably in the range of 120 to 250 ° C. and 500 atm or less, respectively, in accordance with the manufacturing standard of the elastic composite structure for the elastic support to be manufactured, .
상기와 같이 온도와 압력을 일정시간동안 가류공정을 수행하여, 탄성복합구조체 간의 결합력을 향상시킬 뿐만 아니라 고무층에 우수한 내충격성 및 탄성을 부여하여 외부 힘에 의한 변형 및 파단을 방지할 수 있어 바람직하다.As described above, the vulcanization process is performed for a certain time with the temperature and the pressure to improve the bonding force between the elastic composite structures and also to impart excellent impact resistance and elasticity to the rubber layer, thereby preventing deformation and breakage due to external force .
이에 따라, 본 발명의 탄성복합구체의 우수한 굴곡강도 및 굴곡변형률을 갖는 코어성형체와 바인더층을 통하여 결합된 고무층의 결합력이 더욱 향상됨에 따라 우수한 전단계수를 나타낼 수 있다.As a result, the elastic composite sphere of the present invention exhibits excellent shear modulus as the bonding strength between the core formed body having excellent bending strength and flexural strain and the rubber layer bonded through the binder layer is further improved.
본 발명의 제조방법으로 제조된 탄성복합구조체는 인장강도, 굴곡강도, 내화학성, 내충격성, 전단계수 등이 우수하여 외부 환경 및 힘에 의한 변형 또는 파단에 견딜 수 있다. 이에 따라 도로, 철도 교량 등의 토목 구조물, 건물 및 플랜트 등에 적용되는 탄성받침으로 제조될 수 있어 지진 발생에 대비하여 구조물을 안전하게 지지하여 인명을 보호하는데 사용될 수 있다.The elastic composite structure produced by the production method of the present invention is excellent in tensile strength, flexural strength, chemical resistance, impact resistance, shear rate and the like, and can withstand deformation or fracture due to external environment and force. Accordingly, it can be manufactured as an elastic support applied to civil engineering structures such as roads and railroad bridges, buildings and plants, and can be used to safeguard human life by safely supporting structures in preparation for earthquake occurrence.
이하 실시예를 통해 본 발명에 따른 탄성받침용 탄성복합구조체 및 이의 제조방법에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다. Hereinafter, the elastic composite structure for an elastic support according to the present invention and a method of manufacturing the same will be described in detail with reference to the following examples. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention.
또한 달리 정의되지 않은 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.Unless otherwise defined, all technical and scientific terms have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention.
또한 명세서에서 특별히 기재하지 않은 첨가물의 단위는 중량%일 수 있다.In addition, the unit of the additives not specifically described in the specification may be% by weight.
[물성측정방법][Measurement of physical properties]
1) 굴곡강도, 굴곡탄성률 및 굴곡변형률1) Flexural strength, flexural modulus and flexural strain
ASTM D7264에 의거하여, 하기와 같이 제조된 코어성형체의 굴곡강도, 굴곡탄성, 굴곡변형률을 측정하였다. The flexural strength, flexural elasticity, and flexural strain of the core formed body were measured in accordance with ASTM D7264.
2) 전단계수 2) Shear rate
KS F4420의 규격에 따라 제작된 3250톤 탄성받침 시험기로 하기와 같이 제조예의 탄성복합구조체의 전단계수를 측정하였다.The shear rate of the elastic composite structure of the production example was measured as follows with a 3250-ton elastic support tester manufactured according to the standard of KS F4420.
1. 코어성형체 제조1. Core Molding Production
[제조예 1][Production Example 1]
탄소섬유프리프레그(SK 케미칼, SKFLEX USN150BK, 두께 0.144㎜)와 유리섬유프리프레그(SK 케미칼, SKFLEX UGN110BK, 두께 0.1㎜)를 75:25 두께비로 적층하였다. 구체적으로 탄소섬유프리프레그는 nCP로 표현하고, 유리섬유프리프레그는 nGP로 표현하였고, n은 각 프리프레그가 적층되어 사용된 개수를 의미하고, m(nCP/nGP)와 같이 기재될 경우 m은 (nCP/nGP)이 m번 순서대로 반복되어 적층된 개수를 의미한다. 적층구성은 하기와 같이 표현하였다.Carbon fiber prepreg (SK Chemical, SKFLEX USN150BK, thickness 0.144 mm) and glass fiber prepreg (SK Chemical, SKFLEX UGN110BK, thickness 0.1 mm) were laminated in a 75:25 thickness ratio. Specifically, the carbon fiber prepreg is represented by nCP, the glass fiber prepreg is represented by nGP, n is the number of laminated prepregs, and m (nCP / nGP) (nCP / nGP) is repeated in the order of m times. The lamination structure was expressed as follows.
적층구성: 4GP/2(4CP/1GP)/5CP/2(1GP/4CP)/4GPLayer composition: 4GP / 2 (4CP / 1GP) / 5CP / 2 (1GP / 4CP) / 4GP
상기 적층된 하이브리드 프리프레그를 몰드의 하부면에 넣고 몰드의 상부를 결착하여 닫은 후 핫 프레스 상하 플레이트면 사이에 위치시켰다. 이 후 80℃로 승온시키고, 3톤의 압력을 가한 상태로 120분 동안 경화하였다. 경화가 끝난 후 압력을 유지한 상태에서 상온까지 냉각시켜 몰드에서 탈형하여 코어성형체(G75:C25)를 제조하였다. 상기 코어성형체의 물성을 측정하여 표 1에 나타내었다.The laminated hybrid prepreg was placed on the lower surface of the mold, and the upper part of the mold was closed and closed, and then positioned between the upper and lower plate surfaces of the hot press. Thereafter, the temperature was raised to 80 占 폚 and cured for 120 minutes under a pressure of 3 tons. After the curing was completed, the core was cooled to room temperature while maintaining the pressure, and the core molded body (G75: C25) was produced by demolding from the mold. The physical properties of the core-molded body were measured and shown in Table 1.
[제조예 2][Production Example 2]
상기 제조예 1에서 적층구성을 하기와 같이 제조한 것을 제외하고는 동일하게 코어성형체(G50:C50)를 제조하였다. 상기 코어성형체의 물성을 측정하여 표 1에 나타내었다.A core molded body (G50: C50) was produced in the same manner as in Production Example 1, except that the laminated structure was formed as follows. The physical properties of the core-molded body were measured and shown in Table 1.
적층구성: 4GP/6(1CP/1GP)/1CP/1GP/1CP/6(1GP/1CP)/4GPLayer composition: 4GP / 6 (1CP / 1GP) / 1CP / 1GP / 1CP / 6 (1GP / 1CP) / 4GP
[제조예 3][Production Example 3]
상기 제조예 1에서 적층구성을 하기와 같이 제조한 것을 제외하고는 동일하게 코어성형체(G25:C75)를 제조하였다. 상기 코어성형체의 물성을 측정하여 표 1에 나타내었다.A core molded body (G25: C75) was produced in the same manner as in Production Example 1, except that the laminated structure was formed as follows. The physical properties of the core-molded body were measured and shown in Table 1.
적층구성: 4GP/3(1CP/4GP)/1CP/3(4GP/1CP)/4GPLayer composition: 4GP / 3 (1CP / 4GP) / 1CP / 3 (4GP / 1CP) / 4GP
[제조예 4][Production Example 4]
상기 제조예 1에서 프리프레그를 유리섬유프리프레그만 44GP 적층하여 사용한 것을 제외하고는 동일하게 제조하였다. 상기 코어성형체의 물성을 측정하여 표 1에 나타내었다.A prepreg was produced in the same manner as in Preparation Example 1, except that 44 GP of glass fiber prepreg alone was laminated. The physical properties of the core-molded body were measured and shown in Table 1.
[비교제조예 1][Comparative Production Example 1]
상기 제조예 1에서 프리프레그를 탄소섬유프리프레그만 29CP 적층하여 사용한 것을 제외하고는 동일하게 제조하였다. 상기 코어성형체의 물성을 측정하여 표 1에 나타내었다.A prepreg was produced in the same manner as in Preparation Example 1, except that only 29CP of carbon fiber pre-preg was laminated. The physical properties of the core-molded body were measured and shown in Table 1.
[비교제조예 2][Comparative Production Example 2]
상기 제조예 2에서 적층구성을 제조한 것을 14CP/20GP로 적층하여 사용한 것을 제외하고는 동일하게 코어성형체(G50:C50-1)를 제조하였다. 상기 코어성형체의 물성을 측정하여 표 1에 나타내었다.(G50: C50-1) was produced in the same manner as in Production Example 2, except that the laminated structure was laminated at 14 CP / 20 GP. The physical properties of the core-molded body were measured and shown in Table 1.
상기 표 1에 나타낸 바와 같이 본 발명의 제조예로 제조된 코어성형체는 비교제조예로 제조된 코어성형체와 비교하면 굴곡강도, 굴곡변형률 및 굴곡탄성이 현저히 상승하는 것을 확인하였다. 이로 인하여 상기와 같이 탄소섬유프리프레그와 유리섬유프리프레그를 다층으로 적층함에 따라 굴곡강도 및 굴곡탄성이 시너지를 발휘하여 크게 향상되어 우수한 기계적 물성 및 내충격성을 가질 수 있다. 또한, 굴곡변형률이 향상되면서 굴곡하중 등의 충격을 가하였을 때의 파단을 감쇠시키는 효과를 나타낼 수 있다. As shown in Table 1, it was confirmed that the core formed article produced by the production example of the present invention significantly increased the bending strength, flexural strain and flexural elasticity as compared with the core formed article produced by the comparative production example. As a result, the carbon fiber prepreg and the glass fiber prepreg are laminated in multiple layers as described above, so that the flexural strength and the flexural elasticity exhibit synergy, which greatly improves the mechanical properties and impact resistance. In addition, the bending strain can be improved, and an effect of attenuating the fracture when an impact such as a bending load is applied can be exhibited.
또한, 종래의 철판의 경우 도 3과 같이 전단 하중 작용 시 길이방향 굴곡변형률 분포가 불균일하므로 급격한 변형이 발생될 수 있는 것을 확인하였다. 실례로 한계하중 이상이 적용될 경우, 철판이 휘어지는 현상 및 깨짐이 발생하여 복원이 어려우며, 추후 발생되는 여진 등의 충격에 대처하지 못한다.Also, in the case of the conventional steel plate, as shown in Fig. 3, it was confirmed that a sudden deformation can occur because the longitudinal bending strain distribution is uneven in a shearing load operation. For example, when a load exceeding the limit is applied, the steel plate is warped and cracked, which makes it difficult to recover, and it can not cope with the aftershocks such as aftershocks.
본 발명의 코어성형체로 탄성복합구조체를 제조 시 도 3과 같이 변형률이 균일하게 유지되어 외부 환경 및 힘에 의한 변형 또는 파단되는 것에 대한 저항력이 월등하고 경량화 또한 가능하다. When the elastic composite structure is manufactured using the core formed body of the present invention, the strain is uniformly maintained as shown in FIG. 3, so that resistance against deformation or breakage due to external environment and force is superior and lightweight.
- 탄성복합구조체 제조- Manufacture of elastic composite structure
[실시예 1][Example 1]
상기 제조예 1로 제조된 코어성형체의 표면에 톨루엔에 20중량%로 용해된 페놀수지용액 100중량부에 고무(평균입경 200㎛)22중량부 포함된 바인더 조성물(BRC(주), CILBOND 24,)을 50㎛ 두께로 스프레이 분사한 후 80℃에서 건조하여 20㎛ 두께의 바인더층을 형성하였다. 상기 바인더층이 형성된 코어중합체 4개를 도 2에 도시된 바와 같이 코어중합체가 이격되도록 계면에 KS F 4420의 규격에 맞도록 재단한 고무층을 적층하고 상하면, 외주면에 고무로 둘러싸 성형하여 탄성복합구조체를 제조하였다. 상기 탄성복합구조체를 65℃에서 30분동안 예열한 후 핫 프레스를 통하여 160℃에서 300기압으로 가열, 가압하여 제조하였다. 상기 탄성복합구조체의 물성을 측정하여 표 2에 나타내었다.A binder composition (BRC (registered trademark), CILBOND 24, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) containing 100 parts by weight of a phenol resin solution dissolved in toluene in an amount of 20% by weight, ) Was sprayed to a thickness of 50 mu m and dried at 80 DEG C to form a binder layer having a thickness of 20 mu m. Four core polymers each having the binder layer formed thereon were laminated on the interface so that the core polymer was spaced apart as shown in FIG. 2, and the rubber layer was cut so as to conform to the KS F 4420 standard. The rubber layer was formed on the outer circumferential surface of the elastic polymer structure . The elastic composite structure was preheated at 65 ° C for 30 minutes, and then heated and pressurized at 160 ° C and 300 atm through a hot press. The physical properties of the elastic composite structure were measured and shown in Table 2.
[실시예 2][Example 2]
상기 제조예 1로 제조된 코어성형체를 대신하여 제조예 2로 제조된 코어성형체를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 제조하였다. 상기 탄성복합구조체의 물성을 측정하여 표 2에 나타내었다.Except that the core-molded body manufactured in Production Example 2 was used instead of the core-molded body manufactured in Production Example 1. [ The physical properties of the elastic composite structure were measured and shown in Table 2.
[실시예 3][Example 3]
상기 제조예 1로 제조된 코어성형체를 대신하여 제조예 3으로 제조된 코어성형체를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 제조하였다. 상기 탄성복합구조체의 물성을 측정하여 표 2에 나타내었다.Except that the core-molded body manufactured in Production Example 3 was used in place of the core-molded body manufactured in Production Example 1. [ The physical properties of the elastic composite structure were measured and shown in Table 2.
[실시예 4][Example 4]
상기 제조예 1로 제조된 코어성형체를 대신하여 제조예 4로 제조된 코어성형체를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 제조하였다. 상기 탄성복합구조체의 물성을 측정하여 표 2에 나타내었다.Except that the core molded body manufactured in Production Example 4 was used in place of the core molded body produced in Production Example 1. [ The physical properties of the elastic composite structure were measured and shown in Table 2.
[비교예 1][Comparative Example 1]
상기 제조예 1로 제조된 코어성형체를 대신하여 비교제조예 1로 제조된 코어성형체를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 제조하였다. 상기 탄성복합구조체의 물성을 측정하여 표 2에 나타내었다.Except that the core molded body manufactured in Comparative Production Example 1 was used in place of the core molded body manufactured in Production Example 1. [ The physical properties of the elastic composite structure were measured and shown in Table 2.
[비교예 2][Comparative Example 2]
상기 제조예 1로 제조된 코어성형체를 대신하여 비교제조예 2로 제조된 코어성형체를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 제조하였다. 상기 탄성복합구조체의 물성을 측정하여 표 2에 나타내었다.Except that the core molded body manufactured in Comparative Production Example 2 was used in place of the core molded body manufactured in Production Example 1. [ The physical properties of the elastic composite structure were measured and shown in Table 2.
[비교예 3][Comparative Example 3]
상기 제조예 1로 제조된 코어성형체를 대신하여 철판을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 제조하였다. 상기 탄성복합구조체의 물성을 측정하여 표 2에 나타내었다.Except that an iron plate was used in place of the core formed body manufactured in Production Example 1. [ The physical properties of the elastic composite structure were measured and shown in Table 2.
[비교예 4][Comparative Example 4]
상기 실시예 1에서 바인더층을 형성하지 않고 고무층을 형성하는 것을 제외하고는 동일하게 제조하였다. 상기 탄성복합구조체의 물성을 측정하여 표 2에 나타내었다.Except that the rubber layer was formed without forming the binder layer in the above-mentioned Example 1. The physical properties of the elastic composite structure were measured and shown in Table 2.
상기 표 2에 나타낸 바와 같이 본 발명의 실시예로 제조된 탄성복합구조체는 비교예로 제조된 탄성구조체와 비교하였을 때, 전단강도가 우수하게 유지되어 전단 시 변형률이 우수하여 파단되는 것을 감쇠시키는 효과를 나타낼 수 있다.As shown in Table 2, the elastic composite structure manufactured according to the embodiment of the present invention has excellent shear strength and excellent strain at the time of shearing as compared with the elastic structure manufactured by the comparative example, Lt; / RTI >
상기 비교예 1의 경우 탄소섬유프리프레그로만 적층됨에 따라 낮은 굴곡변형률로 인하여 외부의 힘에 의한 변형 및 파단이 발생하는 것을 확인하였다. 또한, 상기 비교예 2의 경우 프리프레그를 교호적층하지 않음에 따라 특정방향으로 휨현상이 발생하는 균일하지 못한 물성을 나타내는 것을 확인하였다. 또한, 상기 비교예 3의 경우 종래의 우수한 굴곡강도, 굴곡변형률 및 굴곡탄성율을 갖는 철판을 사용하지만 스트레스 분포 측정 시 응력이 집중함에 따라 외부의 힘에 의한 변형 및 파단이 발생하는 것을 확인하였다. 또한, 강도가 크지만 변형이 일어난 후 원상태로 복원이 되지 않았다. 비교예 4의 경우 바인더층이 형성되지 않아 고무층과 코어성형체 계면의 밀착성이 떨어져 쉽게 분리되어 전단계수가 현저히 감소하는 것을 확인하였다.In the case of Comparative Example 1, it was confirmed that deformation and fracture due to external force were caused by low flexural strain due to lamination of carbon fiber prepreg only. In addition, in the case of Comparative Example 2, it was confirmed that the prepregs were not alternately laminated, showing uneven physical properties in which warpage occurred in a specific direction. In the case of Comparative Example 3, an iron plate having excellent bending strength, bending strain and flexural modulus was used, but it was confirmed that deformation and breakage due to external force occurred as the stress concentrated in the stress distribution measurement. In addition, although the strength was large, it was not restored to its original shape after deformation. In the case of Comparative Example 4, the binder layer was not formed and the adhesion between the rubber layer and the core-molded body interface deteriorated, so that it was easily separated and the shear rate was remarkably reduced.
또한, 본 발명의 탄성복합구조체는 인장강도, 굴곡강도, 내충격성, 전단강도 등이 우수하여 외부 환경 및 힘에 의한 변형 또는 파단되는 것을 감쇠시킬 수 있다. 이에 따라 도로, 철도 교량 등의 토목 구조물, 건물 및 플랜트 등에 적용되는 탄성받침으로 제조될 수 있어 지진 발생에 대비하여 구조물을 안전하게 지지하여 인명을 보호하는데 사용될 수 있다.In addition, the elastic composite structure of the present invention is excellent in tensile strength, bending strength, impact resistance, shear strength, etc., so that deformation or breakage due to external environment and force can be attenuated. Accordingly, it can be manufactured as an elastic support applied to civil engineering structures such as roads and railroad bridges, buildings and plants, and can be used to safeguard human life by safely supporting structures in preparation for earthquake occurrence.
또한, 경량화에 따라 교량 등의 어려운 작업 조건에서 보다 작업 및 운반 효율성이 향상되고, 실제 설치현장에서 시공비가 낮아져 경제적인 효과도 얻을 수 있다.Further, according to the weight reduction, work and transportation efficiency are improved more than under difficult working conditions such as bridges, and an economical effect can be obtained because the construction cost is lowered at the actual installation site.
이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예를 통해 탄성받침용 탄성복합구조체 및 이의 제조방법이 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. As described above, according to the present invention, the elastic composite structure for elastic support and the method of manufacturing the elastic composite structure have been described through the specified matters and the limited embodiments. However, the present invention is provided for better understanding of the present invention. The present invention is not limited thereto, and various modifications and changes may be made thereto by those skilled in the art to which the present invention belongs.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .
100 : 코어성형체 200 : 고무층 300 : 바인더층 400: 탄성복합구조체 100: core formed article 200: rubber layer 300: binder layer 400: elastic composite structure
Claims (6)
상기 코어 성형체를 감싸고 형성되는 고무층; 및
상기 코어성형체와 고무층의 계면에 형성되는 탄성수지입자를 함유하는 페놀계수지 바인더 층;
을 포함하는 탄성복합구조체.A core formed from a laminate obtained by laminating a plurality of glass fiber prepregs or a composite laminate obtained by alternately laminating carbon fiber prepregs and glass fiber prepregs in multiple layers;
A rubber layer surrounding the core molding; And
A phenol resin binder layer containing elastic resin particles formed at an interface between the core molding and the rubber layer;
And an elastic composite structure.
상기 코어성형체는 중심부의 프리프레그를 기준으로 상하 대칭인 탄성복합구조체.The method according to claim 1,
Wherein the core formed article is vertically symmetrical with respect to a prepreg at the center.
상기 탄소섬유프리프레그와 유리섬유프리프레그는 비스페놀계 에폭시 수지에 함침된 것인 탄성복합구조체.The method according to claim 1,
Wherein the carbon fiber prepreg and the glass fiber prepreg are impregnated with a bisphenol-based epoxy resin.
상기 바인더층은 유기용제에 용해된 페놀계수지 용액 100중량부에 대하여, 탄성수지입자 5 내지 300중량부 분산되어 있는 바인더 조성물을 도포하고 건조하여 형성된 것인 탄성복합구조체.The method according to claim 1,
Wherein the binder layer is formed by applying a binder composition dispersed in an amount of 5 to 300 parts by weight of the elastic resin particles to 100 parts by weight of the phenolic resin solution dissolved in the organic solvent and drying the binder composition.
상기 탄성수지입자는 고무 또는 엘라스토머 입자로서 10 내지 300㎛의 평균입경을 가지는 것인 탄성복합구조체.The method according to claim 1,
Wherein the elastic resin particles are rubber or elastomer particles having an average particle diameter of 10 to 300 占 퐉.
b) 상기 코어성형체 표면에 탄성수지입자를 함유하는 페놀계수지 용액을 도포하여 건조하는 단계; 및
c) 상기 페놀계 수지 용액이 도포된 코어성형체에 고무를 둘러싸 고무층을 형성하는 단계;
를 포함하는 탄성복합구조체의 제조방법.a) preparing a core-molded body by laminating one or two or more prepregs selected from a carbon fiber prepreg and a glass fiber prepreg in multiple layers;
b) applying and drying a phenol resin solution containing elastic resin particles on the surface of the core molding; And
c) forming a rubber layer around the rubber core of the core molded body to which the phenolic resin solution is applied;
Wherein the elastic composite structure comprises at least one elastomer.
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