구조용 에폭시에서 Tg의 의미
에폭시의 유리전이온도(Tg)는 경화된 수지가 단단한 유리질 상태에서 더 부드러운 고무 상태로 변화하는 온도 범위입니다. Tg 이하에서는 폴리머 네트워크가 강성이고 하중을 지지할 수 있지만, Tg 이상에서는 탄성률이 급격히 떨어지고 크리프가 가속화되며 접착제가 탄소 섬유와 기재 사이에 힘을 안정적으로 전달할 수 없게 됩니다. 외부 부착 CFRP 시스템의 경우 접착제의 Tg는 보강이 견딜 수 있는 사용 온도의 상한을 설정합니다. Tg를 확인하지 않고 구조용 에폭시를 지정하는 것은 CFRP 프로젝트에서 가장 흔하면서도 가장 결과가 심각한 실수 중 하나입니다.
Tg가 CFRP 성능을 지배하는 이유
습식 적층 CFRP 랩에서 함침 에폭시는 세 가지 역할을 합니다: 직물을 함침시키고, 복합재를 콘크리트에 접착하며, 섬유와 기재 사이의 전단력을 전달합니다. 이 세 가지 모두 수지가 강성을 유지하는 데 의존합니다. 수지 온도가 Tg에 가까워지면 저장 탄성률이 한 자릿수로 떨어질 수 있고, 부착 강도가 감소하며, 섬유의 유효 변형률이 ACI 440.2R 설계 값보다 훨씬 낮아집니다. 그 결과는 종종 더운 날의 하중 이벤트까지 눈에 띄지 않는 조용한 성능 손실입니다. Tg는 마케팅 숫자가 아니라 설계가 피해야 할 온도 절벽입니다.
코드 요구사항 및 Tg 여유
ACI 440.2R은 보강된 부재의 최대 지속 사용 온도가 접착제의 Tg보다 안전 여유를 두고 낮아야 한다고 요구합니다. 널리 채택된 관례는 15C 여유입니다: 설계 사용 온도는 Tg에서 15C를 뺀 값을 초과해서는 안 됩니다. ICC-ES 승인 기준과 GB 50367도 유사한 입장을 취하며, 접착제 Tg를 DMA(ASTM E1640 / ISO 6721)로 보고하고 설계 온도를 정의된 양만큼 초과하도록 요구합니다. 대부분의 건물 내부 및 보호된 외부 부재의 경우, 일반적인 45C 최대 표면 온도에 대해 최소 60C의 Tg가 이 규칙을 충족합니다.
FSE 322 함침 접착제: 최소 60C의 Tg
FidStrong FSE 322는 FSC 탄소 섬유 직물의 습식 적층에 사용되는 함침 구조용 에폭시입니다. 현장 적용 습식 적층용으로 제조되었으며, 표준 조건(23C에서 7일 또는 이에 상응하는 조건)에서 경화 시 최소 60C의 Tg를 갖습니다. 이는 설계 표면 온도가 45C 미만으로 유지되는 대부분의 건물 및 교량 보강 용도에 적합합니다. 더 낮은 온도 경화 또는 더 빠른 회전 일정의 경우, 현장 경화 샘플에 대한 DMA로 실제 Tg를 확인하십시오. Tg는 실제 경화 온도와 시간에 민감하기 때문입니다. 23C/7d에서 최소 60C의 Tg로 평가된 수지는 10C에서 경화되면 더 낮은 Tg에 도달합니다.
사용 온도별 적절한 접착제 선택
| 설계 표면 온도 | 필요 Tg (최소) | 권장 시스템 |
|---|---|---|
| 최대 40C (실내, 차양) | 55C | FSE 322 + FSE 302 에폭시 프라이머 |
| 최대 45C (외부 보호) | 60C | FSE 322 (표준 경화) |
| 최대 55C (직사광선, 어두운 표면) | 70C | FSE 322 후경화 또는 고Tg 변형 |
| 55C 초과 (산업용 고온 구역) | 분석에 따름 | FidStrong에 문의; 기계적 보호 고려 |
플레이트 접착의 경우 FSE 362 플레이트 접착제는 자체 Tg 등급을 가지고 있습니다. 고온 환경에 지정하기 전에 동일한 여유 규칙을 충족하는지 확인하십시오.
현장에서 Tg 확인
기술 데이터 시트에 명시된 Tg는 특정 경화 일정을 반영합니다. 현장 조건이 정확히 일치하는 경우는 드뭅니다. 중요하거나 고온 환경 프로젝트의 경우 실제 혼합 배치의 빔 샘플을 주조하고 작업과 함께 경화시킨 후 DMA 또는 DSC로 테스트하십시오. 40-50C에서 24-48시간 동안 후경화하면 FSE 322의 실제 Tg가 최대 잠재력에 도달하게 되며, 설계 온도가 Tg 한계에 근접할 때 좋은 관행입니다. 항상 Tg 결과와 함께 경화 이력을 기록하십시오.
자주 묻는 질문
Tg 이상에서 에폭시를 사용할 수 있습니까?
하중 전달에는 사용할 수 없습니다. Tg 이상에서는 접착 및 전단 전달이 급격히 저하됩니다. 최고 사용 온도가 Tg에서 15C를 뺀 값을 초과하는 경우, 더 높은 Tg의 접착제를 선택하거나, 열 보호를 추가하거나, 시스템을 상당히 저감하십시오.
더 빠른 경화가 Tg를 낮춥니까?
네. Tg는 경화 정도에 따라 달라집니다. 저온에서 빠른 경화는 네트워크를 미경화 상태로 남겨 Tg가 TDS 값보다 낮아집니다. 항상 실제 현장 일정에 따라 경화된 샘플에서 Tg를 확인하십시오.
화재 노출 구조물에 필요한 Tg는 무엇입니까?
에폭시 Tg만으로는 화재 시 CFRP를 보호할 수 없습니다. 내화 등급이 필요한 부재의 경우, 코드에 적합한 접착제와 필요한 등급에 맞게 설계된 화재 보호 오버레이를 결합하고, 화재 이벤트 중에는 CFRP가 비활성 상태라고 가정하십시오.