유리섬유강화재유형에따라 FRP 부식특성이결정된다 작성자 : 매트리서 (Matt Lieser, Owens Corning 글로벌규격마케팅팀장 ) 금속가격이상승하면서기술자와최종사용자들이부식성환경에서유리섬유강화폴리머 (FRP) 솔루션을점점더많이사용하고있습니다. 대부분의응용분야에서 FRP 는고성능저비용솔루션으로고가의합금과유사한품질을제공합니다. 미국에서최근에실린한기사에서는여러곳의석탄화력발전소에서 FGD( 연도가스탈황 ) 장치에서합금강구성품을사용한다는사실을중점적으로다루었습니다. FGD 장치는오염물질을제거해주지만소유업체가그합금강의단기부식을수리하는데수백만달러를지출해야만합니다. 하지만, FRP 를사용하는발전소운영자들의경우에는부식을수리하는비용을크게줄이는좋은결과가경험하고있습니다. 유리섬유강화재의종류는부식성환경에서 FRP 응용제품의성능에중요한역할을합니다. 발전 / 에너지, 광업, 화학처리및기타물성만족이까다로운시장등의부식성환경에서 FRP 응용제품을사용하는사례가늘어가고있습니다. FRP 소재의내부식성이특정한환경의필요에적합하도록올바른 FRP 소재를선택하는것이중요합니다. 현재시장에서는많은유리섬유강화재종류 ( 표 #1 참조 ) 를볼수있습니다. 수지선택과비슷하게, 올바른종류의유리섬유를사용하면 FRP 응용제품의수명과성능이향상되고고장위험이줄어듭니다. 부식성환경에서유리종류선택이중요한이유. 유리섬유종류를잘못선택하여부식성화학물질이섬유에닿게되면섬유의품질이저하되고수지 접합력이사라지게되어구조적특성이상당히저하됩니다. 아래에나오는스캐닝전자현미경사진에는복합 소재의유리섬유유형이 10% 황산에 E-Glass type Advantex type 3 개월동안노출되면어떤반응이나타나는 지를보여줍니다. 부식성환경에서는 기체나액체형태의화학물질이아래와 같은여러가지형태로완성된 FRP 부품의구조적부위에있는유리섬유에 E-glass 가부서져내용물이스며나오고균열이 생기기시작하면수지와의접합부가분리되어 응용제품이고장날가능성이있습니다. Advantex 유리는삼출, 균열, 약화현상없이 3 개월간사용할수있습니다. 이제품은 부식성이강한환경에서도강도를유지합니다.
도달하여짧은시간내에물성저하등의문제를일으킵니다.² 잘못된경화 ( Poor curing ) 확산 ( Diffusion ) 삼투성 ( Osmosis ) 응력작용 ( Applied Stress ) 취화 ( Embrittlement ) 미세균열 ( Micro-cracking ) 충격 ( Impact ) 온도차이 ( Thermal gradients ) 압력차이 ( Pressure gradients ) 사용시간 ( Time ) 부식성환경에서사용하는 FRP 응용제품에서유리섬유강화재가하는역할은다음과같습니다. FRP 부품에필요한기계적구조 ( 강도와경도 ) 를제공하며부식방지성능을최적화합니다. 사용해야할유리종류를판단하는방법 : 특정한화학적환경에적합한종류의수지를선택하는것과마찬가지로, 유리섬유도내부식층에사용되는 Surface mat(glass veil 을사용하는경우 ) 및멀티로빙 / 매트와 FRP 부품의구조적부분에적합한유리섬유를선택해야합니다. Owens Corning 은업계최초로유리섬유강화재화학적저항력안내서를발표하여최종사용자, 기술자및생산업체가가장일반적인화학적환경에적합한종류의유리섬유를지정 / 선택하도록돕고있습니다. 다음은몇가지예입니다. 철염화물 : 오른쪽시험결과에서보시다시피, 유리섬유자체 (Bare glass) 의무게손실시험결과는 Advantex 유리섬유가철염화물내에서도좋은내부식성결과를나타내며내부식층부분과구조물부분에사용하는것을고려해야함을알려줍니다.
일반 E-glass 는철염화물에의해무게의 37% 를녹아내리므로응용제품부품으로선택하기에부적합합니다. Owens Corning 의 Advantex 웹사이트 (http://www.owenscorning.com/composites/aboutadvantex.asp) 를방문하여유리섬유강화재내화학성안내서를다운로드하십시오. 5 가지언어로되어있습니다. 염산 : 유리섬유무게손실시험 ( 우측표참조 ) 및 Owens Corning 이실시한응력부식시험결과는내부식층 (Glass veil 을사용하는경우 ) 의 Surface mat 부분에 C-Glass 를사용해야하며염산에노출되는내부식층및구조적부분에는 Advantex 유리섬유로만든멀티로빙 / 매트및로빙을사용해야함을알려줍니다. 표준형 E-glass 는염산환경에서성능이크게떨어지므로사용해서는안됩니다. Advantex 유리섬유는무엇인가? Advantex 유리섬유는특허를받은무붕소유리제품이며, 유리섬유용어정의상부식저항성 E-CR 유리섬유와 E-glass 가모두포함됩니다. Advantex 유리섬유는다음특성을지니도록개발되었습니다 : 표준형 E-glass 와 E-CR 유리섬유에비해기계적특성이강화되었으며표준형 E-glass 에비해부식저항력이개선되었고 ASTM D578 4.2.4 및 ISO 2078 규격을만족합니다. Owens Corning 은 1996 년에 Advantex 유리섬유를발명했는데, 이제품은부식성환경에서사용하는 FRP 에서동급최고의성능을갖춘유리섬유제품으로증명되었습니다. 세계최대의유리섬유강화재공급업체인 Owens Corning 은전세계모든지역에서 Advantex 유리섬유를생산하여소중한고객들에게현지공급회사를통해필요한종류의제품을공급하고있습니다.
부식성환경에서사용하는 FRP에적합한업계표준권장유리섬유는여러가지종류가있습니다. 한가지표준은 ASTM D578(Standard Specification for Glass Fiber Strands) Section 4.2.4입니다. 이표준에서는 E-CR 유리섬유 라는용어를대부분의산성물질에의한부식에대한저항력을향상시키기위해사용되는무붕소 E-glass 제품에사용된다 고규정하고있습니다. 국제표준 ISO 2078( 유리섬유명칭 ) section 4.1.1 에는특정한환경에서사용할유리섬유유형에대한일반적인정보가있는차트가나옵니다 ( 표 #2 참조 ). 많은최종사용자들과엔지니어링회사들은 FRP 규격표준을부식성 자료출처 : ISO 2078 환경에서사용하는 FRP 응용제품에대해서는 E-glass 사용을포함하지않고 Advantex /E-CR 유리섬유를포함하고있습니다. FRP 구조는규정강도를갖추기위해유리강화재를사용하므로, 많은환경에서화학적저항력이보다나은유리섬유강화재를사용하면위험이감소하며전반적인수명성능이개선됩니다. Advantex /E-CR 유리섬유는광업, 연도가스탈황, 화학처리, 상 / 하수도및기타많은산업공정에서사용하도록설계단계에명기되고있습니다. Advantex 유리섬유는고압전류가흐르는영역에서도큰이점이 있습니다. 버드헤네시 (Byrd Hennessee, Owens Corning 의글로벌제품기술자 ) 는다음과같이말했습니다. 고전압응용제품에서 Advantex 유리섬유의큰장점은붕소가없다는점입니다. 고전압라인주위에는코로나효과가발생하는데, 그로인해유리내의붕소가공격을받습니다. 이것이전기관련업계에서 취성균열 장애 ( Brittle fracture failure) 라고하는현상입니다. 즉, 붕소가포함된부품이약화되면서구조적인결함이발생합니다. Advantex 에는붕소가없기때문에이런종류의취성균열문제에매우강한특성을가집니다. 위의사진은나트륨염산염 FRP 탱크의예입니다. 유리섬유유형규격요청서 : Owens Corning 은최종사용자, 기술자및생산업체들이용도에 맞는유리섬유강화재를정확하게지정할수있도록지원하고있습니다. Owens Corning 은 Advantex 웹사이트에요청서를제출하는링크를제공하고있으며, 유리섬유화학적저항력안내서에팩스로보낼수있는서식도제공하고있습니다. Owens Corning 은서식을받으면내부식층에맞는베일및멀티로빙 / 매트유리섬유제품과부식성환경에의존하는 FRP 부품의구조적부분에적합한유리섬유로빙제품종류를알려드립니다.
Owens Corning 의복합소재웹사이트를방문하신후 Advantex 를클릭하여 유리섬유강화재내화학성안내서 를다운로드하거나규격요청서 (Specification Request Form) 를작성하십시오. http://www.owenscorning.com/composites/aboutadvantex.asp Take Risk Out Put Advantex Glass In. 1 Owens Corning 은 2007 년 11 월에 Saint-Gobain 의유리섬유기업들을인수하였습니다. 2 참고 : 참조 Ageing of Composites ", 편집자 Rod Martin, 2008, 섹션 17.4.