폴리프로필렌 및 강섬유 보강콘크리트의 휨 성능에 관한 비교 연구

조백순,이종한,백성용,Cho, Baiksoon,Lee, Jong-Han,Back, Sung Yong 대한토목학회 2014 대한토목학회논문집 Vol.34 No.6

섬유를 콘크리트의 보강재로 소량 혼입한 섬유 보강 콘크리트는 콘크리트의 인장저항 능력과 연성능력을 향상시킬 수 있다. 최근에는 강섬유의 적용성이 확대됨에 따라 강섬유 길이의 연장을 통해 보강의 효과를 증대시키고 있다. 섬유의 길이 연장은 동일한 시공성과 품질성을 위해 섬유 혼입률을 동시에 감소시킬 필요가 있다. 따라서, 본 연구에서는 35mm, 60mm 길이의 강섬유와 화학적인 안정성과 내구성, 경제성 등이 우수한 보강 재료로 평가되어지고 있는 폴리프로필렌 섬유에 대해 섬유혼입률 1.0% 이하에서의 휨 성능을 평가하였다. 강섬유 혼입률이 0.25% 이상, 폴리프로필렌 섬유는 혼입률 0.5% 이상에서 균열강도 도달 후 취성 파괴되는 무보강보의 파괴거동을 개선하는 효과가 나타났다. 다만, 폴리프로필렌 섬유가 혼입된 보강 콘크리트는 균열 이후 deflection-softening 거동을 보였다. 그러나, 0.5%이상의 폴리프로필렌이 혼입된 보강보는 균열 이후 최대강도가 균열강도의 약 60~80%정도 강도회복을 보였으며, 강섬유에 비해 균열 이후 응력감소현상을 지연시키는 경향이 뛰어난 것으로 판단된다. 결론적으로 폴리프로필렌 보강콘크리트는 0.75% 혼입률 이상에서는 충분히 만족할 만한 구조적 휨 성능 향상을 보일 수 있을 것으로 판단된다. 특히, 폴리프로필렌 1.0% 보강 콘크리트의 에너지 흡수 성능은 0.5%, 0.75%가 혼입된 강섬유 보강 콘크리트의 에너지 흡수성능과 거의 비슷한 것으로 평가되었다. Short discrete fibers compounded with concrete can enhance the tensile resistance and ductility of concrete. Recently, the effectiveness of the reinforcement has increased according to the increasing length of steel fiber. However, the lengthening of steel fiber requires reducing the ratio of the fiber content to remain the workability and quality of concrete. Thus, the present study evaluated the flexural performance of fiber reinforced concrete with less than l.0% fiber volume ratios of steel fiber, 30mm and 60mm long, and polypropylene fiber, being evaluated as a good reinforcing material with chemical stability, long-term durability, and cost effectiveness. Concrete with more than 0.25% steel and 0.5% polypropylene fibers improved the brittle failure of concrete after reaching cracking strength. Concrete reinforced with polypropylene exhibited deflection-softening behavior, but that with more than 0.5% polypropylene delayed stress reduction and recovered flexural strength by 60 to 80% after cracking strength. In conclusion, concrete reinforced with more than 0.75% polypropylene could improve structural flexural performance. In particular, energy absorption capacity of reinforced concrete with 1.0% polypropylene fiber was similar to that with 0.5% and 0.7% steel fibers.

폴리프로필렌섬유보강 시멘트 복합재료에 정착된 구조용 합성섬유의 부착거동에 미치는 섬유 혼입률의 효과

이진형,박찬기 한국구조물진단유지관리공학회 2011 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.15 No.4

폴리프로필렌섬유보강 시멘트 복합재료와 구조용 합성섬유의 부착특성을 평가하였다. 폴리프로필렌섬유는 0.10%, 0.15% 및 0.20%의 체적비로 적용하여 dog-bone 시험을 실시하였다. 구조용 합성섬유와 폴리프로필렌섬유보강 시멘트 복합재료 사이의 부착강도는 폴리프로필렌섬유의 혼입률이 증가할수록 증가하였으나 0.20% 이상이 되면 감소하였다. 또한 폴리프로필렌섬유의 첨가는 계면인성과 마찰저항을 증가시킨다. 인발시험 후 구조용 합성섬유 표면의 미소구조 분석은 폴리프로필렌섬유의 혼입률이 증가할수록 긁힘 현상이 증가하였다. The bond properties between polypropylene fiber reinforced cement composites and structural synthetic fiber have been investigated. in this paper. Three levels of polypropylene fibers volume fraction were used, 0.10%, 0.15%, and 0.20% in a series of Dog-bone pull out tests. The bond strength between structural synthetic fiber and polypropylene fiber reinforced cement composites increases with the volume fraction of polypropylene fiber, but the bond strength decreases above the amount of 0.20% by volume of polypropylene fiber reinforced cement composites. Also, the addition of polypropylene fiber a significant improved the interface toughness and the frictional resistance, The microstructure of structural synthetic fiber surface was investigated after the pullout test. The scratched of structural synthetic fiber increased with the polypropylene fiber volume fraction.

디자인 제품에 있어 폴리프로필렌 소재의 가치성에 관한 연구

이영표(Young Pyo Lee) 한국디자인문화학회 2010 한국디자인문화학회지 Vol.16 No.3

오늘날 플라스틱은 전 산업에 걸쳐서 광범위하게 사용되고 있다. 플라스틱 없이 , 냉장고 문 저장 공간, 세탁기 교반기 그리고 경량 휴대용 에어컨디셔너들과 같은 제품의 특징들은 가능하지 않았을 것이다. 플라스틱의 높은 강도와 가벼운 무게의 비율, 부식 저항률, 색상 재현성, 그리고 다양한 성형성은 우리에게 값싸고 품질 좋은 제품을 제공하고 있다. 그 중 에서도 플라스틱 소재중 하나인 폴리프로필렌을 연구, 분석 하고자 함은 전반적인 세계적 수요와 다른 플라스틱 소재 중 빠른 속도로 성장하고 있는 다양한 소재의 응용성 때문이다. 본 연구에서는 우리의 일상생활에서 사용하고 있는 폴리프로필렌 소재를 응용하여 생산된 제품의 특성을 고찰하고 사용 범위를 분석하여 디자인된 제품으로서의 가치를 재조명 하고 또한 이에 따른 디자이너의 새로운 역할과 가치성을 제시하는 것을 목적으로 한다. 이에 본 논문은 폴리프로필렌의 특징적 기능에 대한 분석 자료와 디자인 되어진 몇 가지 사례 제품들을 토대로 객관적인 연구를 진행하였다. 또한 이런 맥락에서 본 논문은 근본적으로 사출 금형, 섬유 및 필름/시트 와 같은 세 가지 주요 제조 방법을 응용한 디자이너의 새로운 역할에 대한 인식과 이러한 가치성의 토대를 전재로 개발 되어진 디자인을 연구의 범위로 정하였다. 본 연구의 내용과 결과로서 폴리프로필렌은 제품의 특징과 가치를 현저하게 변화시킴으로서 산업 전반에 큰 혁명을 제시하고 있으며 미래적인 제품 활용으로서, 우리의 산업에 매우 경쟁적이고 혁신적인 산업과 동시에 소비자뿐만 아니라 디자이너에게도 보다 나은 가치를 제공 하고 있기 때문이다. Today, plastics are widely used throughout the entire industry. Without plastic refrigerator door storage space, washing machine agitators, and lightweight features of products such as portable air conditioners and they would not have been possible. Its light-weight ratio of high-strength, corrosion resistivity, color reproduction, and various applications that plastics can provide cheap and quality products. Find cause to research and analyze the polypropylene is that this material`s overall global demand is growing rapidly among any other plastic materials and various applicabilities of this material. This study aims to examine the applications and characteristics of polypropylene that can be used in our everyday life. This paper also emphasis on the values of designed products by using this material. In this context, this paper had been studied objectively to introduced the few examples of designed products. In addition, the ranges of this study include designers to recognize and evaluate the new roles and values of this material by using three major fabrication such as injection molding, fiber and film/sheet. As a result of this study, the content and characteristics of polypropylene products significantly change the competitive and innovative future industry. At the same time, it provide better values to both designers and consumers as well.

에틸렌-프로필렌 고무 스크랩을 이용한 친환경소재 개발에 관한 연구

김섭(Sub Kim),정경호(Kyungho Chung) 한국청정기술학회 2009 청정기술 Vol.15 No.3

모르타르의 동결융해 피해에 미치는 폴리프로필렌 섬유의 영향

유재철,김규용,이상규,황의철,남정수 한국건설순환자원학회 2019 한국건설순환자원학회 논문집 Vol.7 No.4

본 연구에서는 모르타르의 동결융해피해에 미치는 폴리프로필렌섬유의 영향을 실험적으로 검토하였다. 섬유를 혼입하지 않은섬유무보강 모르타르와 폴리비닐알코올섬유를 혼입한 모르타르를 비교 대상으로 하여 폴리프로필렌섬유의 혼입이 300사이클의 동결융해시험 후 모르타르의 압축 및 휨특성에 미치는 영향을 평가하였다. 또한, 300사이클의 동결융해 시험 후 모르타르의 질량감소율, 상대동탄성계수 및 공극크기분포에 대한 시험을 실시하였다. 그 결과, 섬유종류에 관계없이 섬유무혼입 모르타르에 비해 섬유혼입 모르타르는 300사이클의 동결융해시험 후 압축강도 및 휨강도의 역학적 성능저하와 질량감소율의 증가를억제하는 것이 가능했다. 한편, 300사이클의 동결융해시험 후 모르타르의 공극감소에 대한 저항에 폴리비닐알코올섬유뿐만아니라 폴리프로필렌섬유가 효과적으로 작용할 수 있는 것을 확인했으나 폴리프로필렌섬유를 혼입한 모르타르의 동결융해저항성을 향상시키기 위해서는 폴리비닐알코올섬유에서 기대할 수 있는 시멘트매트릭스와의 결합효율을 증가시킬 필요가 있다.

재활용(再活用) 폴리프로필렌과 무기계(無機界) 폐기물(廢棄物)을 이용(利用)한 난연성(難燃性) 소재(素材) 개발(開發)

전병철,조태근,박현규,최형준,정용찬,전호석,Chun, Byoung-Chul,Cho, Tae-Keun,Park, Hyun-Gue,Choi, Hyung-Joon,Chung, Yong-Chan,Jeon, Ho-Seok 한국자원리싸이클링학회 2007 資源 리싸이클링 Vol.16 No.4

재활용한 폴리프로필렌(재활용 COPP, 이하 COPP)에 무기계 폐기물인 패각을 도입하여 함량 변화에 따른 기계적 물성 및 난연성을 조사하였다. 상기 복합소재의 기계적 물성 향상을 위하여 상용화제(Polytail H)를 첨가하였고, 난연성 향상을 위하여 다양한 종류의 난연제($Al_2O_3$, DBDPO, $Sb_2O_3$)를 첨가하여 이에 따른 기계적 물성 및 난연성을 종합적으로 평가하였다. 측정 결과 재활용 COPP에 패각만 혼합하는 것보다는 추가적으로 상용화제를 혼합하는 것이 매트릭스인 폴리프로필렌과 패각과의 계면 결합력이 증대되어 패각만을 혼합하였을 때 보다 물성저하가 감소하였고, 충격강도의 경우는 100 wt% 재활용 폴리프로필렌(COPP)과 유사한 값을 나타내었다. 한편, 난연제 첨가에 따른 기계적 물성의 저하는 관찰되지 않았다. 제조된 재활용 COPP 복합소재의 UL-94규격에 의한 난연 테스트 결과 패각만을 혼합한 경우 패각 40 wt% 함유된 경우가 pure COPP보다 불이 붙을 때까지 걸리는 시간과 타는 시간이 지연됨을 확인할 수 있었지만, 난연 효과는 나타나지 않았다. 그러나, 패각을 난연제와 함께 복합화하여 제조한 소재에서는 뚜렷한 난연 효과를 관찰할 수 있었으며, 난연 효과는 $Sb_2O_3>Al_2O_3>DBDPO$의 순으로 효과가 있음을 확인하였다. UL-94 V-0 등급은 $Al_2O_3$를 첨가한 그레이드 중 상용화제를 넣은 그레이드와 패각 40 wt%가 함유된 그레이드에서, 그리고 $Sb_2O_3$를 난연제로 사용한 모든 그레이드에서 관찰되었다. Inorganic shell powder waste was added to recycled polypropylene(COPP), and its effect on the mechanical properties and flammability was investigated. Compatibilizer(Polytail H) was added to improve mechanical properties of COPP/shell composites. Also three different flame retardants($Al_2O_3$, DBDPO, $Sb_2O_3$) were added to improve flammability. Experimental results indicated that addition of compatibilizer resulted in an improved mechanical properties, and especially impact strength approached that of 100 wt% COPP. Addition of flame retardant did not result in decreased mechanical properties. UL-94 flammability test indicated that COPP/shell composite did not show good flame retardancy, however, in the case of COPP/shell composites containing flame retardant showed good flammability. flammability was found $Sb_2O_3>Al_2O_3>DBDPO$ in this order. Finally, UL-94 V-0 grade was found in COPP/shell composite with $Al_2O_3$, compatibilizer, and 40 wt% shell, and COPP/shell composites with $Sb_2O_3$.

초음파 처리와 분말 크기가 재생 폴리프로필렌/폐타이어 분말 복합체의 기계적 특성에 미치는 영향

김동학,김성길,이민지,박종문,오명훈,김봉석,김진국,방대석,Kim, Donghak,Kim, Seonggil,Lee, Minji,Park, Jong-Moon,Oh, Myung-Hoon,Kim, Bong-Suk,Kim, Jinkuk,Bang, Daesuk 한국자원리싸이클링학회 2015 資源 리싸이클링 Vol.24 No.2

본 연구에서는 초음파 처리기가 die에 장착된 일축 스크류식 압출기를 이용하여 다양한 크기의 폐타이어 분말을 탈황시켰고, 치합형 이축 스크류식 압출기를 이용하여 재생 폴리프로필렌/탈황된 폐타이어 분말 복합체를 제조하였다. 40, 80, 140 mesh 크기의 탈황되지 않은 폐타이어 분말과 탈황된 폐타이어 분말의 가교밀도와 탈황도를 계산하였고 각각의 기계적 특성을 비교하였다. 또한, 재생 폴리프로필렌과 탈황 전과 탈황 후의 폐타이어 분말 복합체에 대한 상용화제 SEBS-g-MA의 효과를 조사하였다. 가교밀도는 폐타이어 분말의 크기가 작아질수록 감소하였다. 반면에 탈황도는 작은 크기의 폐타이어 분말이 첨가될수록 증가하였다. 탈황된 폐타이어 분말이 첨가된 복합체의 인장강도, 충격강도, 신장률은 탈황되지 않은 폐타이어 분말이 첨가된 복합체보다 크게 증가했으며 첨가된 폐타이어 분말의 크기가 작을수록 복합체의 기계적 특성이 더욱 향상되었다. 재생 폴리프로필렌과 탈황 전과 탈황 후의 폐타이어 분말 복합체에 SEBS-g-MA를 첨가하였을 때 충격강도와 신장률이 큰 폭으로 증가하는 것이 관찰되었다. In this study, various sizes of waste ground rubber tire (WGRT) were devulcanized by a single screw extruder equipped with a sonicator in front of the die, and waste PP and devulcanized waste ground rubber tire (DWGRT) composites were prepared by an intermeshing co-rotating twin screw extruder. The crosslink density and percent devulcanization of WGRT and DWGRT for 40, 80 and 140 meshes were calculated. The mechanical properties of the composites were compared with each other. The effect of SEBS-g-MA as a compatibilizer was investigated on mechanical properties of both waste PP/WGRT and waste PP/DWGRT composites. The crosslink density was decreased with decreasing the WGRT size. On the other hand, the percent devulcanization was increased by adding the smaller size of WGRT. Also, tensile strength, impact strength and elongation at break of the composite with DWGRT were higher than those with WGRT. Especially, mechanical properties of the composites were significantly increased by adding the smaller size of WGRT and DWGRT. Addition of SEBS-g-MA into both waste PP/(D)WGRT composites exhibited better impact strength and elongation at break than the composites themselves.

폴리프로필렌섬유보강 콘크리트의 성능평가 연구

이수열(Soo-Yul Lee),박연준(Yeon-Jun Park),김수만(Su-Man Kim),유광호(Kwang-Ho You),장성일(Sung-Il Jang),서영호(Young-Ho Suh) 한국암반공학회 2010 터널과지하공간 Vol.20 No.5

해저에 시공되는 터널은 일반시공보다 환경에 더 많은 영향을 받는다. 특히 해수의 침입에 따른 염해의 위험에 노출되어 있으며, 이는 콘크리트에 포함된 철근과 강섬유의 부식에 큰 영향을 미친다. 해수 침투에 따른 염해 가능성이 염려되는 터널에서 최근 내부식성 섬유로 그 활용도가 증가하고 있는 폴리프로필렌섬유를 대상으로 강섬유와의 성능 비교를 통하여 적정 배합비를 결정하고, 원형패널 시험과 휨인성 시험을 통해 지보재로서의 성능을 평가하였다. 본 연구의 결과는 해저에 시공되는 터널에서 섬유보강재의 선택 및 섬유보강 숏크리트 설계에 활용될 수 있을 것으로 판단된다. Submarine tunnels are affected by the surrounding environments more than regular tunnels. Especially, they are often vulnerable to damage by salt in seawater. Seawater is more likely to affect reinforcing rods and steel fibers than concrete. Recently the usage of anti-corrosive fibers increases in the tunnel which is subject to the possibility of damage. By comparing the capability of polypropylene fibers with that of steel fibers, the proper mixture ratio is decided and the supporting capability of polypropylene fibers was tested using round panel and beam specimens. The results of this study can be of great use in selecting the fiber material and designing of fiber reinforced shotcrete of submarine tunnels.

친환경 저비중 자기보강 복합소재 개발을 위한 공정 변수별 영향도 평가

윤덕우 ( Deok Woo Yun ),강현민 ( Hyun Min Kang ) 한국복합재료학회 2015 Composites research Vol.28 No.4

폴리프로필렌 기반 자기보강 복합재는 기지재와 보강재가 동일한 소재로 구성되어 기존 섬유강화 복합재와 달리 섬유와 기지재의 분리없이 바로 재활용이 가능할 뿐 아니라 폴리프로필렌 수준까지 저 비중화가 가능한 고분자 복합재이다. 본 연구에서는 더블벨트 라미네이터 공정기술을 이용하여 압력, 온도, 냉각조건과 같은 공정 변수가 폴리프로필렌으로 제조된 자기보강 복합재의 인장 물성에 미치는 영향을 연구하였다. XRD, DSC를 이용하여 결정구조의 변화에 따라 인장 탄성계수는 0.2~1.2 GPa로 약 6배까지 향상되는 것을 확인하였다. SEM 분석을 통해 함침 정도를 확인함으로써 자기보강 복합재의 함침 후 형상 변화 또한 고찰하였다. Tensile properties of polypropylene based self-reinforced composites were investigated as a function of process variables of the double-belt lamination equipment such as pressure, temperature and cooling conditions. Elastic modulus was enhanced approximately 6 times from 0.2 to 1.2 GPa. The improvement mechanism was studied by identification of crystalline structure changes using DSC and XRD analysis. In addition, morphology change of self-reinforced composites was also investigated by SEM analysis in order to reveal the degree of impregnation.

전자선 조사를 이용한 아크릴산이 그라프트된 폴리프로필렌의 제조 및 중금속 이온 흡착 특성

천자영,전준표 한국복합재료학회 2019 Composites research Vol.32 No.6

In this study, an acrylic acid (AAc) was grafted on a polypropylene (PP) nonwoven fabric using electron beam irradiation. Electron beam grafting was carried out under various conditions to produce AAc grafted PP (PP-g-AAc) nonwoven fabric having a grafting yield of about 50% at radiation dose of 100 kGy and a monomer concentration of 60%. The physical and chemical properties of PP-g-AAc nonwoven fabric were evaluated by SEM, ATR-FTIR, thermal analysis and tensile strength. The morphology of PP and PP-g-AAc nonwoven fabric confirmed by SEM showed no significant change, and it was judged that AAc was introduced into PP nonwoven fabric from ATR-FTIR. PP-g-AAc nonwoven fabric showed an increase in tensile strength and a decrease in tensile strain compared to PP nonwoven fabric. However, since change of value is not significant, it is considered that there is no significant influence on the physical characterization. Adsorption experiments of PP-g-AAc nonwoven fabric on various ions showed selective adsorption behavior for lead ion. In conclusion, the electron beam radiation-induced PP-g-AAc nonwoven fabric is expected to be applied as an effective adsorbent for the adsorption of lead ions. 본 연구는 전자선 조사를 이용하여 폴리프로필렌(polypropylene, PP) 부직포에 아크릴산(acrylic acid, AAc)을 그라프트 한 후 납 이온에 대한 흡착성능을 평가하였다. 다양한 조건에서 그라프트를 실시하여 조사량 100 kGy, 단량체 농도 60%에서 약 50%의 그라프트율을 갖는 아크릴산이 그라프트 된 폴리프로필렌(PP-g-AAc) 부직포를 제조하였다. 제조된 PP-g-AAc 부직포의 물리/화학적 특성을 SEM, ATRIR, 열분석, 인장강도 등의 분석을 통해 평가하였다. SEM으로 확인한 PP와 PP-g-AAc 부직포의 형태에는 큰 변화가 없었으며, ATR-FTIR 결과로부터 PP 부직포에 AAc가 도입되었다고 판단하였다. PP-g-AAc 부직포는 PP 부직포와 비교하여 인장강도는 증가하고 인장변형률은 감소하였다. 하지만 그 변화의 값이 크지 않아 물리적 특성에 큰 영향력은 없을 것이라 판단된다. 다양한 이온들에 대한 PP-g-AAc 부직포의 흡착특성을 평가한 결과 납에 대해 선택적 흡착 거동을 보였다. 결론적으로, 본 연구에서 제조된 PP-g-AAc는 납 이온 흡착을 위한 흡착제로서 응용이 기대된다.