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Oct 24, 2023

단련된 유리의 표면 강도에 대한 응력 부식 효과를 방지하는 내구성 코팅

날짜: 2022년 11월 17일 작성자: Gregorio Mariggiò, Sara Dalle Vacche, Roberta

날짜: 2022년 11월 17일

저자: Gregorio Mariggiò, Sara Dalle Vacche, Roberta Bongiovanni, Christian Louter 및 Mauro Corrado

출처: 유리 구조 및 엔지니어링 6권, (2021) | https://doi.org/10.1007/s40940-021-00161-x

여기서는 어닐링된 유리의 응력 부식을 방지하기 위해 저자가 최근 개발한 혁신적인 고분자 코팅의 내구성을 조사합니다. 두께에 따라 기능적으로 등급이 매겨진 코팅은 유리와의 접착력이 매우 우수하고 환경에 노출된 측면에서 뛰어난 소수성 거동을 제공하도록 최적화되어 응력 부식을 유발하는 습기에 대한 우수한 장벽을 생성합니다. . 세 가지 시나리오가 노화 측면에서 분석됩니다. (i) 코팅된 샘플에 반복적인 하중을 가하여 수행되는 순환 하중; (ii) 코팅된 샘플을 대기 물질에 노출시켜 수행되는 자연 풍화 작용; (iii) 코팅된 표본을 형광 UV 램프, 열 및 물에 노출시켜 수행되는 인공 풍화 작용.

코팅의 내구성은 동축 이중 링 시험으로 얻은 굽힘 강도를 노화된 코팅 유리 시편과 코팅되지 않은 시편 및 새로 코팅된 시편의 굽힘 강도와 비교하여 응력 부식 방지의 잔류 효과를 기반으로 간접적으로 평가됩니다. . 얻은 결과는 제안된 제제가 반복 하중에 거의 둔감하고 자연 풍화의 경우 매우 우수한 성능을 유지하는 반면 인공 풍화에는 약간 더 민감하다는 것을 증명합니다.

정적 피로라고도 알려진 응력 부식은 어닐링된 유리에 영향을 미치는 잘 알려진 현상입니다. 이는 유리를 구성하는 실리카 네트워크에 가해진 응력과 습도의 결합 작용으로 인해 재료 강도가 감소하는 것으로 구성됩니다. 유리의 정적 피로의 발견은 19세기 말로 거슬러 올라갑니다. Grenet은 유리의 강도가 하중 속도나 하중 지속 시간에 따라 달라진다는 것을 관찰했습니다(Grenet 1899).

그 이후, 특히 20세기 후반에 여러 연구가 미세균열의 아임계 전파에 대한 물과 수증기의 영향을 측정하고(Wiederhorn 1967; Wiederhorn and Bolz 1967) 화학적, 응력 부식 현상을 설명하기 위한 물리적 기반 모델(Charles and Hillig 1962; Michalske and Freiman 1983). 이 현상을 설명하기 위해 가장 널리 받아들여지는 이론은 표면 결함 끝에서 일어나는 물 분자와 실리카 네트워크의 화학 반응을 포함하지만 다른 해석도 제공되었습니다(Gy 2003).

문헌에서 제안된 이러한 문제에 대한 해결책으로는 유리 막대 및 실리카 도광체용 고분자 및 금속 코팅(Bouten 1987; Kurkjian et al. 1993; Chen et al. 1995), 유리판 가장자리 강화용 실리콘 그리스 등이 있습니다. (Lindqvist et al. 2012) 및 그래핀 코팅 (Wang et al. 2016). 최근 저자들은 수증기에 대한 우수한 차단성, 소수성, 투명성 및 접착 특성을 제공하도록 최적화된 UV 경화성 수지, 불소화 메타크릴레이트 공단량체 및 공반응성 실란 프라이머로 제조된 기능성 고분자 코팅을 개발했습니다(Dalle Vacche 외 2019b, Mariggiò 외 2020). 사용 가능한 많은 광경화성 플루오르화 단량체 및 올리고머(Vitale et al. 2015) 중에서 이 연구에 사용된 제품은 전능성 빌딩 블록인 퍼플루오로폴리에테르 사슬을 특징으로 하지만 현재 일부가 금지된 퍼플루오로알킬 제품과는 다릅니다. 무독성 및 비생물축적성 ACToR(ACToR 2015q3 2021).

저자가 수행한 이전 연구에 따르면 코팅을 적용하면 파손 확률 0.8%에 해당하는 굽힘 강도가 증가하여 새 유리의 경우 92%, 오래된 유리의 경우 62%에 해당합니다. 응력 부식에 대한 매우 우수한 성능 외에도 개발된 코팅은 다른 강화 기술 및 코팅에 비해 몇 가지 장점이 있습니다. 즉, 용제가 없고 경화 시간이 매우 빠르며 에너지 소비가 적고 강화 코팅에 쉽게 포함될 수 있습니다. 평면유리의 연속 생산 시스템과 현장 적용이 가능합니다. 따라서 장기적으로 매우 높은 하중을 받는 새로운 구조 요소의 생산과 기존 요소의 강화에 적용할 수 있습니다.