utm을 이용한 고분자 물성측정

목차

Abstract

1. 목 적

2. 원 리
2.1 UTM
2.2 ASTM
2.3 실험방법
2.4 세부설명

3. 실험 순서

References

본문내용

압축강도로써 측정된다. 변형이 일어날 때의 힘을 변형이 일어나기 전 시편의 단면적으 로 나눈값으로 σ 로 표시하고, kg/cm 또는 Pa로 표시한다.
<실험순서>
순 서
내 용
1
시편을 준비한다 - 지름측정, 표점거리 표시
2
시편에 대한 예상강도를 파악하여 x-y 기록계에 기록지를 삽입한다
3
전원을 공급한다.
4
시편의 한쪽끝을 상부 인장척에 고정한다.
5
하부 크로스헤드를 시편의 크기에 맞게 이동하고 하부 인장척에 시편의
아래쪽을 고정한다.
6
지침을 맞추어 0점을 조정한다.
7
천천히 하중을 가하면서 실험을 한다.
8
파단된 시험편의 끝을 잘 맞추어서 눌러 최소 직경과 평행부 길이를 잰다.
9
실험후 CRT Print를 눌러 Condition을 뽑아낸다.
<그림 2. 압축실험>
(2) 인 장 실 험
<실험순서>
1. 시편의 좁은 부분을 micrometer를 이용해 두깨와 폭을 측정한다.
2. 시편을 testing machine의 grip에 놓는다. 시편이 테스트 도중에 미끄러지지 않게 양쪽 grip을 꽉 조여준다.
3. extension indicator를 부착한다.
modulus가 결정될 때 extension indicator가 load-elongation curve의 초기 부분을 통과 하는 load의 함수로서 gage length내에서 stretching된 시편의 거리를 계속해서 측정하게 된다.
4. ASTM의 규정에 따라 시편에 적합한 testing speed를 setting한 뒤 machine을 스타트 시킨다.
5. 시편의 load-extension curve를 기록한다.
6. 시편의 yield point에서와 rupture에서의 extension과 load를 기록한다.
<계 산>
1. Tensile strength - 시편의 tensile strength는 제곱미터 (또는 제곱 인치)단위의 시편의 초기 최대 cross-sectional area로 최대 load (newton 또는 pounds-force 단위)값을 나 눔으로써 구해진다. 단위는 Pa (또는 pounds-force per square inches)로 나타난다.
2. Percent elongation - 파괴시의 load보다 더 큰 yield load를 부여할 때 'percent elongation at yield'가 계산되어 지며 반대의 경우엔 'percent elongation at break'가 계 산 되어 진다. 이 값은 적절한 load에 도달하는 순간에 extensometer (즉 gage length의 변화)를 읽음으로써 얻어진다. 실제 값은 초기 gage length로 extension을 나눈 값에 100 을 곱한 값이다.
3. Modulus of elasticity - load-extension curve의 초기 linear portion으로 계산해내며 즉 이 직선의 모든 부분의 segment와 일치하는 stress를 strain으로 나눔으로서 얻어진다. 모든 elastic modulus 값은 테스트 시편의 cross-section의 면적이 평균치를 사용하여 계 산된다.
<그림 3. 인장실험>
(3) 굴 곡 실 험
굴곡실험은 인장실험과는 반대방향으로 힘을 가해 시편의 변화를 측정하는 실험이다. 따라서 계산방법도 많은 차이를 보이게 되는데 3-point bending 의 경우 다음과 같이 정의되며
sigma = { 3PL} over {2bd^2 }
Pa 또는 kg/㎤ 단위로 나타내진다.
(P: 가해진 힘, L: support span의 길이, b: 시편의 폭, d: 시편의 두께)
● 굴곡 특성은 플라스틱 시료를 휘게 하는 굴곡력을 적용하면서 나타나는 응력의 변화화 파 괴 등을 측정하는 시험항목으로써 플라스틱의 기계적 물성 시험중 가장 중요한 항목중 하 나이다.
● 굴곡강도 (Flexural Strength) : 굴곡강도는 시료를 휘게하는 굴곡력을 적용함에 있어서 load 가 더 이상 증가하지 않는 최대 load 값을 말한다.
● 굴곡탄성율 (Flexural Modulus) : 굴곡탄성율은 굴곡력 load 커브상에서 초기 직선구간의 기울기를 가지고 계산해낸 값을 의미한다.
<그림 4. 굴곡실험>
2.4 세부설명
(1) CELL
UTM의 생명이라 할 수 있는 것으로 시간에 따른 load 값을 측정하여 컴퓨터로 보내 주는 역할을 한다. CELL을 선택할 때에는 실험 할 시편의 최대 load를 고려하여 선택하여 야 하는데, 일반적으로 고분자는 30KN이하의 CELL을 사용하면 된다.
(2) CONTROL BOARD
CELL의 loading을 1차적으로 제어하는 장치라 할 수 있다. 주기능은 CELL을 보호하기 위한
한계치 설정과 load 와 extension 의 초기화 작업이라 할 수 있다.
(3) COMPUTER
CELL 은 시간에 따른 하중값만을 컴퓨터로 전달하므로 실험을 하기전에 프로그램을 우리가 사용할 시편에 맞게 시편의 치수, 하중 속도, 한계 하중값과 extension 값을 입력시키고 필요한
data를 설정한다. UTM은 하중이 급격히 바뀔때 작동을 멈춤으로 실험을 중간에 중단하지
않기 위해서는 data값 설정이 중요하다.
3. 실 험 순 서
(1) 압축실험, 굴곡실험, 인장 실험 중에서 우리가 할 실험항목을 설정한다.
(2) 실험에 맞는 실험규격과 시편규격을 설정한다.
(3) 시편의 물성을 측정한다.
<그림 5. CELL>
References
1. 고려대학 화공생명 공학과, "화공생명 공정실험"
2. 김복기, “재료역학”, 청문각, 한국 (2000)
3. James D.livingston, “재료물리학”, 교보문고, 한국, 7.1장 (2002)
4. Prof. Kyung-eun Min & Lab. of Polymer Properties , http://bh.knu.ac.kr/%7Eminkye/index.html#
5. ASTM , http://www.astm.com/
* References 의 기술방식은 1999년에 발표된 "방사선 조사된 키토산을 이용한 향균기능 의료용 섬유 제조 - 노영창, 이순근, 권오현" 의 방식을 참조 하였습니다.

키워드

UTM,   ASTM,   고분자