Microsoft Word - ASTM D plastic film 마찰계수

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준석 길
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1 ASTM D Standard Test Method for Static and Kinetic Coefficients of Friction of Plastic film and sheeting 1. 적용범위 본시험법은어떤특정한조건에서 plastic film이나종이등이자체나기지에서미끄러짐이시작될때및미끄러지는상태에서의마찰계수를결정하는데사용한다. 이규격의시험절차는 Sled가움직이는경우및 plane이움직이는경우공히사용이가능하다. 양쪽모두주어진샘플에대해같은마찰계수값을산출한다. 1.2 본시험절차에의해얻어진시험 data는엔지니어링설계에사용하기에적합하다 옵션으로서, 23 C 가아닌온도에서의마찰계수도구할수있는데이때는아래판을가열하여사용한다. 1.3 표준단위는 SI 단위를사용하며괄호안에주어진값은단지표기를위함이다. 1.4 이표준은모든안전문제를해결하기위한내용은없으며안전에책임은사용자에있다. 사용자는사전에안전을위한적절한조치를취하여야하며사용상의제약을결정하여야한다. 특별한주의사항은 6.5를참고. 2. 참고규격 2.1 ASTM Standards: D618 Practice for Conditioning Plastics for Testing D883 Terminology Relating to Plastics D3574 Test Methods for Flexible Cellular Materials Slab, Bonded 와 Molded Urethane Foams D4000 Classification System for Specifying Plastic Materials E691 Practice for Conducting an Inter laboratory Study to Determine the Precision of a Test Method G143 Test Method for Measurement of Web/Roller Friction Characteristics 2.2 ISO Standard: ISO 용어해설 3.1 정의 마찰, n- 두물체사이접촉에대한상대적인움직임의저항 마찰계수- 한면을다른면으로부터움직이는데요구되는총힘과면에수직하게가해지는힘의비 동적마찰계수-움직임이진행되는경우의마찰계수 정적마찰계수-움직임이시작되는순간의마찰계수 3.2 특별용어정의 Slip-플라스틱필름에있어서, 서로접촉해있는두이동하는표면의미끄러짐 4. 의미및사용 4.1 필름또는시트의마찰특성의측정은자체적으로또는다른물질에대해미끄러질때행한다. 마찰계수는플라스틱필름의미끄럼특성에관계되며이는패킹분야의이용에사용된다. 본규격은필름생산의통제목적 1/8

2 을위해실험적데이터를생산하는데사용하며. 시험결과와실제성능과의관계는설정되어야한다 본규격은상온및 23 보다높은온도에서의시험도포함되는데 sled는상온이며단지아래판만을가열하여사용한다. 4.2 미끄럼특성은플라스틱필름에첨가물을가하여생성시킨다. 이첨가물들은필름모체와의적합성에대해어느정도차이를가지고있다. 따라서일부는표면으로분리되어나오며이것이윤활작용을하여표면을미끄럽게만든다. 이현상은필름표면의모든부분에서일정하지않기때문에, 이시험 data의제현성은제한될수도있다. 4.3 플라스틱필름및시트의마찰특성은두표면사이의움직임속도에의존하므로. 정밀한속도조절이필요하다. 4.4 본규격에의한얻어지는데이터는필름및 sheet의시효및표면의상태에따라매우예민하다. 많은미끄러짐첨가물의유리현상은시간에의존한다. 따라서다른시간대에생산된필름의마찰특성의비교는무의미하다. 4.5 필름과시트의마찰과미끄럼특성은표면현상측정에기초를둔다. 다른공정에의하여만들어졌거나같은공정이라도다른기기에의해만들어졌다면제품들의표면상태는장비의특성과가공상태에의존하게되므로그런요인은데이터의평가에서고려되어야한다. 4.6 정적마찰계수의측정은부하속도및움직임이시작하기전의변화에따라, 부하된 sled 와판사이에서일어나는저항에크게의존한다. 4.7 전기식이건기계식이건레코더의반응속도는한계를넘지않았는지확인하기위한주의가요구된다. 4.8 많은재료에대하여본규격의사용에요구되는사안들이있으나규격에맞추기위하여어느정도과정을변경하는경우도있다따라서본규격을사용하기전에재료의규격을참고하는것이유리하다. 표1의 ASTM D4000 분류 system은현재존재하는 ASTM 재료표준에대하여정리하고있다. 5. 장비 5.1 Sled- 금속블록으로서 63.5mm [2¹/₂in] 사각형에 6mm [0.25 in] 두께의형태로서한쪽끝에 eye screw가고정되어있다. 구부리기쉬운필름을부착시킬때 (6.2 참조 ), sled는 63.5mm (2¹/₂in) 넓이와 3.2 mm( 1/8 in) 두께의스펀지고무로포장하여야한다. 이 foam은유연성및 smooth 한표면, 명목상밀도는밀도테스트의방법 D3574 로측정하였을때 0.25 g/ cm3을가져야한다. 25% 압력시의압력은 85±15kPa (12.5± 2.5psi) 이다. 이 Foam은변형될때높은 hysteresis를가져야한다. 고무는 sled 주위를알맞게포장하여야하며양면보호테이프를사용하여 sled 위부분과붙인다. 시트 (6.3) 를붙였을때는양면테이프를사용하여시편에붙인다. Sled과시편의총무게는 200±5g 이어야한다. 5.2 Plane- 연마된플라스틱, 나무, 또는금속판을사용하며크기는 150 x300 x1 mm [ in] 정도이며평탄한유리판을 plane 위에얹어사용하기도한다. 이는시편에평평한지지대를제공한다 이상의온도에서시험을하는경우에는 plane 을 ±2 내외로유지가가능하도록가열하여야한다. 5.3 가위나칼날- 견본을원하는치수로자르는데적합 5.4 접착테이프- 셀로판이나감압성 5.5 접착테이프- 양면 5.6 나일론단섬유- 0.33±0.05 mm [0.013±0.002 in] 의직경과 3.6 kg [8lb] 압력을지지하는능력 2/8

3 5.7 구슬체인, 유연한금속케이블및유사품으로서스프링 rate 가 50~150g 사이인장영역에서 600 Ibs/in 보다작아야한다. (40 Ibs/in. [7000 N/m] 15 in. 체인 ) 5.8 낮은마찰 pulley 5.9 힘측정장치, 마찰력을 ±5% 이내로측정가능하여야한다. 스프링게이지, 만능시험기또는변형률게이지가사용된다 지지대대략 200~380 mm [8~15 in.] 의부드러운나무나금속지지대가필요하다. 지지대는간단한직사각형의상자이다. 만능시험기는평면을당겨움직이는데쓰인다. 만일재료시험기를사용한다면충분한강성의단단한지지대가필요하다 Sled 및 Plane 을위한 driving 장치다양한장치가가능하며그림 1은대표적인 5가지를보여준다. 3/8

4 그림 1. (a): 일정한속도체인전동시스템 150±30 mm /min[0.5±0.1 ft/min] 의일정한속도그림 1. (b): plane 은 200 mm [8 in.] 보다작지않은고무로코팅된롤러의운동에의해당겨진다. 그림 1. (c) 만능시험기그림 1. (d): 만능시험기의크로스헤드에의해일정한속도 150±30 mm /min[0.5±0.1 ft/min] 유지가능그림 1. (e): 웜나사와전동기 6. 시편 6.1 시편은대략 250mm [10 in.] X130mm [5 in.] plane에장착한다. 6.2 필름시편은대략 120mm [4¹/ ₂in.] 의정사각형으로잘라부착하며필름의정의는 D883에정의하였듯이두께가 0.254mm보다크지않은 sheet로정의한다. 6.3 sheet 시편 (0.254mm보다두꺼운시편 ) 은 63.5mm (2¹/ ₂in.) 의정사각형으로준비한다. 6.4 시편의표면은구김등이없이평탄해야하고모서리는부드럽게둥글어야한다. 6.5 특별한규정이없는한 sample 당적어도 5 개의시편에대하여시험하여야한다. ( 주위-시편을취급하는데극도의주의가필요하다. 먼지나보풀, 지문에의해시험표면이오염되거나, 또는다른외부의문제들이견본표면의특성이바뀔수있다.) 7. 장비 7.1 그림1. 에 5 종류의장비모형을보여주고있다. 모든장비의지지대는수평을유지하여야한다. 7.2 만약그림1. 에서 (a) 의 (b) 의장비를사용하면, 스프링게이지의교정을아래와같이하여야한다 낮은마찰 pulley를스프링게이지앞에설치한다 스프링게이지한쪽끝에나일론선의끝을고정하고, 선을 pulley를통하여늘어뜨린후무게를알고있는추를매단다. 7.3 그림 1(a 와 b) 의장비의속도는 150±30 mm /min[6.0±1.2 in./min] 로조정한다. 속도는 150mm (6.0 in.) 의부분에표시된부분까지움직이는시간을측정하여조정한다. 7.4 만약그림1.(c와 d) 와같이만능재료시험기를사용한다면, 크로스헤드의속도를 150±30mm /min[6.0±1.2 in./min] 정도로알맞게설정한다. 하중변위기록역시비슷한속도가무난하다. 그러나, 기록속도는원하는정밀도가나오도록조절이가능하다. 7.5 그림 1.(c) ( 움직이는 sled 및고정 plane) 의장비일때는외부이물질을제거하기위하여지지대를닦고, 지지대길이방향으로양면접착테이프를두줄로접착한다. 두접착 tape 중앙으로부터간격은대략 100 mm (4 in) 이다. 7.6 Tape 위에 plane 을고정하고단단히누른다. 8. Conditioning 8.1 시편의 conditioning 은규격상또는계약상특별한조건이명시되지않으면상대온도및습도가 23±2 와 50±5% 조건에서최소 40 시간이상 D618 의규정에따라유지하여야한다. 8.2 시험조건-표준적인실험실의상대적인온습도는 23 ± 2 와 50±5% 이다. 4/8

5 시험방법에특별히지정된경우를제외하고는이테스트방법을사용한다. 이불일치의경우, 상대적인온습도의허용오차를 ±1 와 ±2% 로한다. 특별한경우, ( 즉 control testing 의경우 ) conditioning 조건을만족시키기어려운경우등은다른조건을사용할수있으나이경우 report 에필히기록해야한다. 마찰특성은사전에주의분위기에충분히노출되어평형을이룬후에측정하여야한다. 9. 시험과정 9.1 Plane 에 250 x130 mm (10~5 in.) 의필름이나시트견본을 250 mm방향으로붙인다. 필요하다면필름시편의구겨짐을제거하고, 손가락기름등에의해시편이변화되지않게주의한다 일관성유지목적이나시편자체의미끄러짐시험을하는경우에필요한추후비교를위하여시편은같은면이시험되도록장착되어야한다 mm의정사각형필름시편을 sled 배면에접착테이프를사용하여장착하고시편을단단하게당겨서늘어남없이주름을제거한다. Sheet 시편의경우에는 63.5 mm (2¹/ ₂in.) 의정사각형시편을붙이거나두번째기지판을 sled 위에양면테이프를사용하여붙인다. 방향이존재하고구분이가능할경우시편의길이방향과 sled 의길이방향을수평으로유지한다. 9.3 나일론줄과시편을 sled 에붙은 eye screw 를이용하여연결한다. 만약만능시험기 ( 그림 1.(c 와 d)) 를사용하면, 나이론줄을 pulley 를통하여장착하고, 하중 sensor 를부착한다. 만약스프링게이지 ( 그림 1.(c 와 d)) 를사용하면, 나이론줄을확실하게부착한다. 나일론줄은 sled 나 plane 이최고치에도달하기충분한길이를가져야한다. 나일론줄의신축성은수평 plane( 참고 10) 에 sled 를손쉽게위치시킨다. Sled 의자리잡음 (positioning) 은 sled 의길이방향, 나이론줄의길이조절, 시편이장착된 plane 의장방향등은평행하여야한다. 과도한스틱-슬립경향이있는재료의조합의경우는시험의동적부분이 sled 의급속한점프에의해일련의정적시험으로악화되는경우가있기때문에동적운동의측량을하기위해나이론선을위해금속선을대신사용하는것이적당하나강제적인적은아니다. 정적, 동적운동의마찰계수를분리하여측량하는것이필요할것이다. 각실험실은재료에대한어떤수준의 stick-slip 수준이과도한가를결정하여야한다. 실험실의시험사이에불일치한경우에는, 나이론선을이용하는방법을판단기준으로삼는다 ±30 mm /min 의속도로설정한 driving system 을가동한다. 접촉면사이의마찰력의결과 plane 위에서동등해질때까지는잡아당긴 sled 와평면사이에상대적인운동이일어나지않는다. 초과하는순간, 접촉면에서정적마찰력이발생한다. 마찰의정적계수의힘성분의최대를읽어서기록한다 만약 23 온도이상에서시험을하려면, plane 의온도가미끄러짐면사이의온도가되도록충분한시간이지나야한다. 9.5 표면이다른표면에대하여균일하게미끄러지는동안대략 130 mm (5 in.) 정도이동하는동안의평균을기록한다. 이는면사이의움직임을유지하기위한동적힘과동등하고일반적으로초기움직임이시작될때의힘보다작다. Sled 가 130 mm (5 in.) 정도움직인후에는장비를멈추고시작지점으로돌려놓는다. 5/8

6 9.6 만약변형율게이지와하중-변위기록기가사용되면, 평판이움직이는상태에있는동안표위에보여지는최대점과최소점사이중간선을긋거나하중평균을획득한다. 이평균힘은 sled 가계속움직이는데필요한동적마찰력을나타낸다. 9.7 Sled 및 Plane 으로부터필름또는 sheet 시편을제거한다. 장비는다음시험을위하여준비된다. 연속시험의효과를보기위한목적이아니라면시편표면은단한번의시험을하며연속하여사용하지는않는다. 10. 계산 10.1 마찰의정적계수계산은다음식에따른다. μ s 여기서 A s = 최초움직일때의값, g B = Sled 의무게, g μ s = A s / B (1) 10.2 마찰의동적계수계산은다음식에따른다. μ k μ k = A k / B (2) A k = 필름표면의일정한미끄러지는동안의평균값, g. B = 평판의무게, g 각결과의평균을계산하고이값들을 3개의중요한값으로보고된다 계산의표준편차 ( 마찰계수값의 ±15% 로계산한다.) 따르고 2개의중요한값으로보고된다. s = 샘플표준편차 X = 결과값 N = 결과의수 X = 값들의계산평균 11. 보고서 11.1 다음의정보를보고한다 플라스틱견본에대한제조자의지시코드, 두께, 제조방법, 시험된표면, 시험한주된방향, 그리고시편의제조후의대략적인이력등의서술을완료한다 만약둘째재료가사용된다면이에대한설명 사용한장비 6/8

7 마찰의정적, 동적마찰계수의평균, 표준적인편차 마찰의각계수의시험될견본의수 시험이시행한평면의온도 12. 정밀도와편향 12.1 정밀도그림 1은 4개의재료를 7 개의실험실에서실험한 E691에따라 1986년에수행한 round robin test의결과이다. 각재료의시편들은같은모재로부터준비되었다. 각실험실은각재료에대하여 7개의시험결과를얻었다. 각시험의결과는각재료당한번측정되었다. S r 과 S R 은시험방법에따라 5개의재료를위해 5번측정하는데기초를둔다. 평면의온도는모든시험이 23 이였다. ( 주위- r 과 R의 ( ) 설명에따르는것은단지이시험방법의대략적인정밀도를사려하는현재중요한진행이라고생각된다.) 그림 1의자료는재료의합격또는불합격을엄밀하게적용할수없으며이러한데이터는어떠한대표값의의의 는없다. 이테스트방법은 E691시험에서명시된원칙으로사용자의실험실과재료와관련된데이터를작성하거나특정연구소내에서적용하여만한다. 그원리는 의이러한데이터를사용할수있다 그림 2. 는 38 의온도에서한실험실에서한가지재료에대한데이터의재현성을나타낸다. 평균은 18개의견본을기본으로하여장비를사용하여한사람의실험자에의해테스트를거침으로서검사방법을준수한다 r과 R의개념 S r 과 S R 은충분히큰물체로부터의데이터이고, 12.1 에서의정식의측정법의수로부터의평균데이터결과이다 반복성- r ( 동일한재료로부터의같은날에같은장비를같은실험자가사용하여획득한두결과에대해비교한다.)- 만약그재료와상태에의해 r 이상의차이가나면, 2 개의나타난결과가같은마찰특성을가진다고생각할수없다 재현성- R ( 다른실험자들에의해다른날에다른장비를사용하여얻은같은재료의두결과를비교한다.) 만약그재료와상태에의해 R 이상의차이가나면, 2 개의나타난결과가같은마찰특성을가진다고생각할수없다 과 에따른판단은대략 95%(0.95) 의신뢰한계를가진다 편향- 특별한사안없음 7/8

8 13. Keywords 13.1 friction; kinetic coefficient of friction; plastic film; plastic sheeting; slip; static coefficient of friction 8/8

4-Ç×°ø¿ìÁÖÀÌ¾ß±â¨ç(30-39)

4-Ç×°ø¿ìÁÖÀÌ¾ß±â¨ç(30-39) 항공우주 이야기 항공기에 숨어 있는 과학 및 비밀장치 항공기에는 비행 중에 발생하는 현상을 효율적으로 이용하기 위해 과 학이 스며들어 있다. 특별히 관심을 갖고 관찰하지 않으면 쉽게 발견할 수 없지만, 유심히 살펴보면 객실 창문에 아주 작은 구멍이 있고, 주 날 개를 보면 뒷전(trailing edge) 부분이 꺾어져 있다. 또 비행기 전체 형 상을 보면 수직꼬리날개가