Compounding공정을 통한 폐PBT(Poly-Butylene Terephthalate)의 재활용 기술연구

정인경,안형호,박순구,서재건 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2014 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2014 No.-

폐PBT의 상당수는 유효 이용되지 않고 매립하거나, 단순소각, 시멘트공정의 연료로 사용되고 있다. 현재 국내 기술 개발은 활발히 이루어지지 않고 있는 실정이며 재활용율은 40% 이하로 재활용 기술 연구를 통하여 기술수준을 끌어올리고, 시장을 확대할 필요성이 있다고 사료된다. 기존의 Recycling 공정은 분리과정에서 타수지간의 완전한 분리 및 재압출 공정 상 물성보강이 잘 이루어지지 않아 압출공정상 탄화, 생산어려움 및 사출제품에 핀홀, GAS 등의 여러 가지 불량 문제로 기대하는 물성의 플라스틱 제품생산에 어려움이 많았다. 이는 수지간의 혼입일 경우에 재료간의 압출, 사출온도 차이로 인하여 공정상 저온의 수지가 먼저 과열로 탄화되거나 수지 간 고유물성의 차이에 의해 사출 시에도 탄화에 의한 GAS나 표면의 문제, 물성변화 등이 나타난다. 그리하여 기존 방식으로 제품을 압출, 사출공정에 적용하여 사출업체에서 요구하는 물성에 미치지 못하는 문제점이 있다. 따라서 이러한 문제점을 해결하기 위하여 연속적인 공정을 개발하여 불량률은 감소시키고 우수한 물성을 가지는 제품을 생산할 수 있는 공정 개발을 위한 기술연구가 필요하다. PBT는 난연성, 내 마모성, 전기 절연성등 우수한 물성을 가지지만 재 압출시 내 충격성, 인장강도, 굴곡강도 등 감소하게 된다. 이에 따라 폐 PBT와 같은 polyester계열인 난연제, 가소제, 열안정제를 투입하여, 폐 PBT를 신재 PBT 물성에 도달하는 재생 PBT를 생산하기 위해 compounding을 개발 하는 것이다. 본 연구를 통하여 재생 PBT Pellet의 최적 Compounding 조건을 도출하였다. 최적 건조시간은 125℃로 3시간에서 허용수분함량 0.03%를 만족하였으며, 재생 PBT 제조를 위하여 유리섬유 15%(중량)와 카본블랙 10%(중량)에 PEL 함량을 4.0%(중량)을 Compounding 하였을 때 요구되는 물성을 도출할 수 있었다. 또한 유리섬유 및 PEL 적정 투입에 따른 재생 PBT의 물성 비교 및 인장강도, 굴곡강도, 굴곡탄성도, 충격강도, 용융온도 측정을 통하여 최적의 Compounding 기술을 확보하였다. 이러한 연구결과를 토대로 폐 PBT를 수거하여 시멘트 공장 연료 등으로 사용하지 않고 자원을 순환할 수 있는 네트워크 구축할 수 있으며, 폐 PBT를 수거하고, 신재 PBT와 같은 물성의 재생 PBT를 개발함으로써 고부가 가치의 자원이 폐기되지 않고 순환하는 자원순환 네트워크 구축이 기대된다.

인장 물성 측정 불확도 평가

허용학(Y.-H Huh),이해무(H.M. Lee),김동진(D.J. Kim),박종서(J.S. Park) 대한기계학회 2010 大韓機械學會論文集A Vol.34 No.1

재료의 인장 물성 측정 불확도 평가가 수행되었다. 인장 물성 측정에 영향을 주는 불확도의 요인이 구분되어 분석되었고 인장 시험으로부터 측정되는 측정량, 즉 탄성계수, 항복 강도 그리고 인장 강도의 불확도 평가 모델이 본 연구에서 제시되었고 각 측정량에 대한 대응하는 수학적 모델과 측정치로부터 각 측정치의 감도계수를 계산함으로서 유도 되었다. 각 모델에 근거하여 ISO 6892에 따라 결정되는 SUS316LN의 실험적 데이터로부터 인장 물성의 불확도가 평가되었다. Estimation of tensile properties measurement uncertainty of material was carried out. Sources of uncertainty affecting the measurement of tensile properties were classified and analyzed. The models for uncertainty evaluation of measurands to be determined from tensile test, such as elastic modulus, yield strength and tensile strength, were suggested and derived from the mathematical relations, corresponding to the respective measurands, and the measuring quantities by calculating each sensitivity coefficient of the quantities. Based on these models, the uncertainty of the tensile properties was evaluated from the experimental data of SUS316LN determined according to ISO 6892.

간접인장시험을 이용한 아스팔트 혼합물의 실내 수분손상 특성 평가

황성도(Hwang Sung Do),이석근(Rhee Suk Keun) 대한토목학회 2008 대한토목학회논문집 D Vol.28 No.2D

Moisture damage of asphalt pavements can usually occur because of the loss of adhesion and cohesion between the asphalt binder and aggregate in the asphalt mixture due to presence of water. And this is one of the causes that is effect on the main distress of asphalt pavement. The objective of this study is to find out moisture damage characteristics of asphalt pavement. Effects of this study changes of the material properties and resistance characteristics of moisture damage on the asphalt mixtures under various temperatures and repeated immersion using indirect tensile test and modify Lottman test were evaluated during this study. The asphalt mixtures were produced using straight asphalt binder, SBS modified asphalt binder and aggregates. The material properties (resilient modulus, indirect tensile strength, failure energy and DCSE<SUB>f</SUB>) of the asphalt mixtures were generally decreased with increasing to moisture damage caused by the number of repeated immersion. The decrease ratios of material properties by repeated immersion on SBS modified asphalt mixtures were lower than those of straight asphalt mixtures at all three test temperatures. As a conclusion, current criterion for evaluation moisture damage of asphalt mixtures is difficult for using distinction standard because of the limited evaluation criterion with one time immersion and single material property. Based on this research, to evaluate long term moisture damage on asphalt mixtures, material property tests of various kinds with repeated immersion test are considered. 아스팔트 포장에서 발생하는 수분손상은 우수 등에 의한 수분 침투로 아스팔트 혼합물 내의 접착력과 점착력이 손상되면서 발생하는 현상으로서, 아스팔트 포장의 주요 파손에 영향을 미치는 원인의 하나로 알려져 있다. 본 연구에서는 아스팔트 포장에서 발생하는 수분손상을 아스팔트 혼합물의 실내 물성 특성으로 규명하고자, 기존의 간접인장시험과 수정 라트만 시험방법을 이용하여 국내의 일반 및 SBS 개질 아스팔트 혼합물에 대해 반복 수침 및 다양한 온도 영역에서 아스팔트 혼합물의 물성 변화와 수분 저항성 특성을 평가하였다. 이를 통해 아스팔트 혼합물의 물성(회복탄성계수, 간접인장강도, 파괴에너지, 크리프 변형에너지) 변화가 반복적인 수침에 따른 수분손상과는 높은 상관성을 나타내었으며, 수침 횟수별로 다른 감소 경향을 나타내는 결과를 도출하였다. 그리고 재료 종류별로는 반복 수침에 따른 시험 물성값의 손실률은 모든 온도 영역에서 SBS 개질 아스팔트 혼합물이 일반 아스팔트 혼합물에 비해 낮은 경향을 나타내는 것으로 분석되었다. 결론적으로, 현행 아스팔트 혼합물의 수분손상 특성을 평가하는 방법은 단기적인 수침 조건과 단일 시험 물성에 의해 평가됨으로서 변별력 있는 기준으로 사용하는데 한계가 있는 것으로 판단된다. 이에 아스팔트 혼합물의 장기적인 수분손상 특성 및 변별력 있는 재료 물성의 평가를 위해서는 반복적인 수침 조건과 함께 다양한 물성 기준의 적용이 고려되어야 할 것으로 판단된다.

마이크로 인장 시험과 띠-굽힘 시험에 의한 나노 금 박막의 인장 물성 측정

김동일(Dong Iel Kim),허용학(Yong Hak Huh),김동진(Dong Jin Kim),기창두(Chang Doo Kee) 대한기계학회 2006 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2006 No.11

Micro-mechanical properties of nano Au thin film were evaluated by measuring tensile deformation from micro in-plane ESPI system and micro out-of-plane ESPI system. Micro tensile test for the thin film was carried out using micro in-plane ESPI system and micro-tensile testing system for nano Au thin film, while micro strip-bending test were performed by portable out-of-plane ESPI system and strip-bend testing system. From these test techniques, micro tensile properties were measured and compared. In micro tensile testing system and strip-bend testing system, micro linear actuator with stroke resolution of 4.5㎚ and load-cell with load capacity of 500mN were used, and tensile and bending deformation were measured, applying continuous strain measurement algorithm and strip-bending theory, developed in this study, respectively. Micro tensile stress-strain curves were determined from the respective measurement of deformation and stress. These curves showed that elastic modulus determined from these respective method has a good agreement, but yielding and ultimate tensile strength are a little different.

원전 구조물의 가동 중 건전성 평가를 위한 연속압입시험법의 활용에 관한 연구

송원석(Won-Seok Song),김승규(Seung-Gyu Kim),안희준(Hee-Jun Ahn),김광호(Kwang-Ho Kim),권동일(Dongil Kwon) 한국비파괴검사학회 2013 한국비파괴검사학회지 Vol.33 No.2

발전설비 구조물은 기대 수명동안의 안전성을 확보하기 위하여 정해진 규격에 부합하도록 설계하여 건설된다. 하지만 가동 중 다양한 복합 환경에 노출됨에 따라 구조물을 이루고 있는 재료의 열화 현상이 가속화 되어 예상하지 못한 파손이 발생할 수 있기 때문에, 용접부와 같은 구조물의 취약부에 대하여 기계적 물성을 정확하게 측정하는 기술은 안전과 직결되는 필수적인 연구 분야이다. 인장시험 등의 기존의 역학물성 측정 시험법들은 특정 크기의 시편을 요구하고 파괴적인 시험이기 때문에 가동 중 구조물에 적용하는 것이 불가능하였다. 이러한 한계점을 극복하고자 비파괴적이고 간편한 방법으로 다양한 역학물성 평가가 가능한 연속압입시험법이 각광받는 시험법으로서 연구되고 있다. 본 연구에서는 연속압입시험에서 압입자 하부에 발생하는 응력장 해석을 기반으로 하여 인장물성 및 잔류응력을 평가할 수 있는 최신 기법을 소개한다. 또한, 원전 구조물의 취약부로 알려진 용접부에 대하여 실험을 수행하여 산업상에서 연속압입시험이 건전성 평가에 유용하게 적용할 수 있음을 확인하였다. Power generating unit structures are designed and built to meet standard to secure its safety for expected life time. As the structures have been exposed to combined environment, degradation of structure material is accelerated and it can cause unexpected damage; evaluating precise mechanical properties of weak site like welded area is an essential research area as it is directly connected to safety issues. Existing measuring technique like tensile test requires specific size in testing specimen yet it is destructive method which is hard to apply on running structures. To overcome above mentioned limitation, IIT is getting limelight as it is non-destructive and simple method. In this study, latest technique is introduced to evaluate tensile property and residual stress by analyzing stress field occurs under the indenter while IIT is performed. Test on welded area, the weak site of nuclear structures have been practiced and confirmed that IIT can be usefully applied to evaluate integrity in industry.

방향과 위치에 따른 배관 엘보우의 기계적 물성 불균일성 평가

김상언(Sang Eon Kim),김진원(Jin Weon Kim),이대영(Dae Yong Lee),박흥배(Heung Bae Park) 대한기계학회 2021 大韓機械學會論文集A Vol.45 No.2

배관 엘보우에서 기계적 물성의 불균일성을 파악하기 위해서, SA403 WP316 스테인리스강(SS)과 SA234 WPB 탄소강(CS) 엘보우를 대상으로 시편 방향과 원주방향 위치에 따른 인장시험을 상온과 운전온도에서 수행하였다. 시험 결과, 시험온도와 엘보우 종류에 관계없이 방향에 따른 기계적 물성 차이는 크지 않지만, 엘보우에서 원주방향 위치에 따른 기계적 물성 차이는 뚜렷하였다. SA403 WP316 SS 엘보우는 곡관부 측면에서 최대 항복강도와 최소 연신율을 보였으며, 외륜에서 최소 항복강도와 최대 연신율을 보였다. SA234 WPB CS 엘보우는 측면과 외륜에 비해 내륜에서 뚜렷이 높은 항복강도와 낮은 연신율을 보였으며, SA403 WP316 SS 엘보우에 비해 원주방향 위치에 따른 기계적 물성의 편차가 컸다. 원주방향 위치에 따른 기계적 물성의 차이는 각 엘보우의 제작 공정에 따른 미세조직 차이에 기인하는 것으로 확인되었다. To investigate the nonuniformities in the mechanical properties in pipe elbows, tensile tests were conducted using specimens machined from different orientations and locations of SA403 WP316 stainless steel (SS) and SA234 WPB carbon steel (CS) elbows. Regardless of the test temperature and elbow type, the mechanical properties were nearly independent of specimen orientations but highly dependent on the circumferential locations. In the SA403 WP316 SS elbows, the highest yield strength and lowest elongation were observed at the crown, and the minimum yield strength and maximum elongation were observed at extrados. In the SA234 WPB CS elbows, the intrados showed the highest yield strength and lowest elongation, while the properties at the crown and extrados were almost similar. The difference in mechanical properties along the circumferential locations was more pronounced in the SA234 WPB CS elbows than SA403 WP316 SS elbows. Moreover, these differences are associated with local differences in the microstructures of elbows, which depend on their manufacturing processes.

재생 과정이 니켈-티타늄 호선의 물리적 성질과 표면 거칠기에 미치는 영향

이성호,장영일 대한치과교정학회 2000 대한치과교정학회지 Vol.30 No.4

본 연구의 목적은 재생된 니켈-티타늄 호선의 인장물성, 표면거칠기와 마찰력의 변화를 조사하여, 임상적으로 니켈-티타늄 호선을 재생하여 사용하는 것이 타당한지를 알아보는 것이다. 수종의 니켈-티타늄 호선과 스테인레스 스틸 호선을 처리전(T0: 대조군)과 인공타액에 4주간 처리한 군(T1), 그리고 인공타액 처리후 가압증기 멸균소독한 군(T2)으로 구분하여 인장실험과 주사전자현미경, 3D profilogram을 통한 표면거칠기의 변화와 마찰계수의 변화를 관찰하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1.인장실험을 하여 최대인장강도, 연신율, 탄성계수를 관찰한 결과 모든 니켈-티타늄 호선에서 재생과정 후에 대조군과 유의한 차이를 보이지 않았다(p〈0.05). 단 스테인레스 스틸 호선은 재생과정 후에 최대인장강도, 연신율, 탄성계수에서 통계적으로 유의한 변화를 보였다(p〈0.05). 2.주사전자현미경을 통한 관찰에서 재생후에 Sentalloy를 제외한 호선에서 표면의 점부식(pitting)과 압흔(indentation)이 증가하였다. 3.3D profilogram을 사용하여 관찰한 표면거칠기(Ra와 Rq)의 변화를 살펴보면, 재생과정 후에 Sentalloy를 제외한 NiTi, Optimalloy, 스테인레스 스틸 호선에서 통계적으로 유의하게 표면거칠기가 증가하였다(p〈0.05). 4.재생과정 후에 시행한 마찰력 실험에서는 최대운동마찰계수가 Sentalloy를 제외한 NiTi, Optimalloy, 스테인레스 스틸 호선에서 통계적으로 유의하게 증가하였다(p〈0.05). NiTi, Optimalloy의 표면거칠기와 마찰계수의 변화는 임상적으로 영향을 미칠 정도는 아니며, 결과적으로 니켈-티타늄 호선을 재생하면, 인장실험시의 물성과 표면거칠기, 마찰계수의 변화가 임상적으로 문제가 없을 것으로 생각된다. The purpose of this study was to investigate the change of mechanical properties, surface topography and frictional force of various nickel titanium wires after recycling. Three types of nickel-titanium wires and one type of stainless steel wire were divided to three groups: as-received condition(T0:control group), treated in artificial saliva for four weeks(T1) and autoclaved after being treated in artificial saliva(T2). Some changes were observed for the selected mechanical properties in tensile test, surface topography by means of SEM and 3D profilogram, and frictional coefficient. The findings suggest that: 1.Nickel-titanium wires demonstrated no statistically significant differences in maximum tensile strength, elongation rate and modulus of elasticity, but stainless steel wore demonstrated statistically significant differences in maximum tensile strength, elongation rate and modulus of elasticity between the groups(p〈0.05). 2.NiTi, Optimalloy, Stainless Steel wires demonstrated increased pitting and corrosion in SEM finding. 3.Recycled NiTi, Optimalloy and stainless steel wires demonstrated significantly greater surface roughness(Ra and Rq) through 3D profilogram when compared with the control wires(p〈0.05), but Sentalloy didn't demonstrate significant difference. 4.Recycled NiTi, Optimalloy and stainless steel wires demonstrated significantly greater maximum frictional coefficient when compared with the control wires(P〈0.05), but Sentalloy didn't demonstrate significant difference. The changes of surface roughness and frictional coefficient in NiTi and Optimalloy had no clinical implication, Consequently recycled nickel titanium wires demonstrated no clinical problem in tensile properties, surface topography and frictional coefficient.

사용 중 부품ㆍ소재의 비파괴적/기계적 물성 평가를 위한 계장화 압입시헙법 활용

김광호(Kwang-Ho Kim),최열(Yeol Choi),김성훈(Sung-Hoon Kim),이정석(Jung-Suk Lee),권동일(Dongil Kwon) 대한기계학회 2005 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2005 No.5

지금까지 계장화압입시험으로 얻은 각종 물성 데이터의 유용성과 응용분야를 소개하였다. 이러한 방법은 기존의 기계적 물성 평가법들이 가지는 단점으로 인해 적용될 수 없었던 다양한 분야들에 대해 폭넓게 응용됨으로써, 새로운 공정의 적용이나 가공 전후의 물성 변화를 가장 빠르게 알 수 있는 데이터를 제공할 수 있을 것이고, 결과를 FEM 해석 등에 이용함으로써 새로운 공정 개발에도 많은 기여를 할 수 있을 것이다. 또한 압흔의 크기의 미세함으로부터 국부적인 부분에서 발생하는 물성 변화를 비교적 정확히 평가함으로 인해 취약부를 판단하는 근거로 활용될 수 있을 뿐 아니라 제품의 품질 평가에의 적용도 용이할 것으로 판단된다. 이러한 활용을 바탕으로, 다양한 부착 장치의 도입함으로써 설비 및 구조물에 직접 부착 시험할 수 있어, 현장에서 안전성 진단을 위한 기본데이터인 기계적 물성을 얻을 수 있으며, 데이터 베이스를 충분히 확보할 경우 수명평가에도 적극 활용할 수 있을 것으로 판단된다. Structural integrity assessment is indispensable for preventing catastrophic failure of industrial structures/components/facilities. This diagnosis of operating components should be done periodically for safe maintenance and economical repair. However, conventional standard methods for tensile properties and residual stress, fracture toughness have the problems of bulky specimen, destructive and complex procedure of specimen sampling. Therefore, it cannot be applied to the system in use. To overcome this problem, the material characterization using on-line instrumented indentation technique was developed. However, current researches on on-line indentation technique focus on the hardness measurement. The evaluation of flow property, residual stress, and fracture toughness using instrumented indentation technique is not sufficient. So, an instrumented indentation technique has been developed as a potential method for non-destructive testing of in-field structures. The tensile properties evaluation was verified comparing with the experimental. Also, the residual stress evaluation was compared with conventional hole-drilling method and saw cutting method results, and the fracture toughness evaluation was verified with the CTOD (crack tip opening displacement) result.

백색광간섭계를 이용한 알루미늄 박막의 인장 물성 측정

김상교(Sang-Kyo Kim),오충석(Chung-Seog Oh),이학주(Hak-Joo Lee) 한국비파괴검사학회 2010 한국비파괴검사학회지 Vol.30 No.5

박막은 마이크로 전자 장치, 자기 기록 매체, 미세 기전 시스템 및 표면 코팅과 같은 다양한 응용에 있어서 매우 중요한 역할을 수행하는 재료이다. 이러한 박막의 재료 물성 값은 상응하는 거시 재료의 물성 값과 다를 수 있기 때문에 박막의 기계적 물성 값들을 신뢰성 있게 측정할 수 있는 시험법의 개발이 요구되어져 왔다. 본 연구에서는 종래의 약 처짐 시험법과 단축 인장 시험법의 한계성을 극복하기 위해 나노미터 이하의 면외 변위 측정 분해능을 갖는 백색광 간섭계를 채택한 새롭고 간편한 시험법을 개발하였다. 개발된 시험법의 유효성을 검증해 보기 위하여 스퍼터링을 포함한 마이크로 공정에 의해 자유지지 알루미늄 박막 시험편을 제작한 뒤 이를 이용하여 인장 물성 값을 측정하였다. 폭 0.5 mm, 두께 1㎛인 시험편을 실리콘 다이상에 1~5개 제작하여 사용하였다. 모터 구동 팁, 하중계 및 6 자유도 정렬 장치로 구성된 시험기를 자체적으로 제작한 뒤 막 처짐 시험을 수행하였다. 시험기는 가능한 작게 제작하여 상용 백색광 간섭 현미경 아래에 설치 가능하도록 하였다. 백색광 간섭무늬를 이용하여 시험편과 시험기 사이의 정렬 맞춤을 수행하였다. 영 계수는 62 GPa, 항복점은 247 MPa로 측정되었다. Thin films play an important role in many technological applications including microelectronic devices, magnetic storage media, MEMS and surface coatings. It is well known that a thin film"s material properties can be very different from the corresponding bulk properties and thus there has been a strong need for the development of a reliable test method to measure the mechanical properties of a thin film. We have developed an alternative and convenient test method to overcome the limitations of previous membrane deflection experiment and uniaxial tensile test by adopting a white light interferometer having sub-nanometer out-of-plane displacement resolution. The freestanding aluminium specimens are tested to verity the effectiveness of the test method developed and get the tensile properties. The specimens are 0.5 rum wide, 1 ㎛ thick and fabricated through MEMS processes including sputtering. 1 to 5 specimens are fabricated on Si dies. The membrane deflection experiments are carried out by using a homemade tester consisted of a motor-driven loading tip, a load cell, and 6 DOF alignment stages. The test system is compact enough to set it up beneath a commercial white light interferometric microscope. The white light fringes are utilized to align a specimen with the tester. The Young"s modulus and yield point stress of the aluminium film are 62 GPa and 247 MPa, respectively.

알루미늄 5182-폴리프로필렌 샌드위치 판재의 상온 및 고온 인장실험에 따른 인장물성의 변화

김기주 한국기계기술학회 2019 한국기계기술학회지 Vol.21 No.3

To fabricate the 5182 aluminum-polymer sandwich panels, the strength of 5182 aluminum panels, which are the skin sheets that constitutes the sandwich composite panels, is changed according to the degree of heat treatment after rolling, and the characteristics of sandwich panel are also changed. In addition, in the stress-strain curves of the sandwich panel, the serration behavior observed in the 5182 aluminum alloy sheet is also observed. This serration behavior causes surface roughness during sheet forming, which is a serious problem in application to automotive body sheet. In this study, the tensile properties of the 5182 aluminum sandwich panels at room and elevated temperature were carefully investigated by tensile test. It can be found that when the aluminum surface sheets having insufficient heat treatment time is applied, the serration behavior does not completely disappear from the temperature of the room temperature to 160℃.