KR101430172B1 - Sensing film for sensing structural status and method for sensing structural status using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 구조물 상태 감지용 센싱필름 및 이를 이용한 구조물 상태 센싱방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 구조물의 응력에 반응하여 가역적 또는 비가역적인 변색을 나타내는 염료를 이용한 센싱필름을 구조물에 부착하여, 상기 구조물의 응력 및 균열상태를 감지할 수 있는 구조물 상태 감지용 센싱필름 제조방법 및 이를 이용한 구조물 상태 센싱방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a sensing film for sensing the state of a structure and a method for sensing the state of the structure using the same. More particularly, the present invention relates to a method for manufacturing a sensing film for sensing a structure state, which can detect a stress and a crack state of a structure by attaching a sensing film using a dye exhibiting reversible or irreversible discoloration in response to a stress of the structure, And a structure state sensing method using the same.
일반적으로 교량, 항만, 발전소, 건물, 터널 등의 토목구조물들은 사회기간시설로서, 구조적 노후, 예기치 못한 사고 등으로 사용이 중단되는 사태가 발생 될 때, 경제적, 사회적으로 큰 손실과 혼란이 야기될 수 있는 매우 중요한 구조물이다. 이러한, 구조물들은 계획, 설계, 시공단계 뿐만 아니라 사용 중에도 엄격히 유지 관리되어야 한다. 국내의 많은 구조물들은 시간의 흐름에 따른 열화와 시공불량으로 인한 위험을 내포하게 되기 때문에 이러한 문제들을 해결하기 위해 막대한 예산을 들여 정밀안전진단 등을 실시하고, 그 결과에 따라 구조물의 보수공사 또는 철거를 하고 있다.Generally, civil engineering structures such as bridges, harbors, power plants, buildings, tunnels, etc. are social infrastructure facilities, causing serious economic and social losses and confusion when the use is stopped due to structural aging and unexpected accidents It is a very important structure to be able to. These structures must be maintained strictly during use as well as during planning, design and construction phases. In order to solve these problems, a lot of domestic structures are subject to danger due to deterioration and construction failure due to the passage of time. Therefore, a large amount of budget is required to carry out precise safety diagnosis and the result of the repair or demolition .
특히, 교량은 국가의 교통망을 잇는 중요한 구조물로 국내에 기존 설치된 교량들은 교통량의 증가와 장기간의 사용에 의한 노후화로 인하여 심각한 손상을 받은 경우가 많아서, 이들 교량의 보수, 교체에 막대한 비용이 소요되는 단계에 이르렀다. 이는, 국내에 국한되는 문제가 아니며, 미국의 경우 약 578,000 여개의 도로교량 중 약 42%가 손상을 입어 심각한 상태에 있는 것으로 보고된 바 있다. 아울러, 콘크리트 구조물의 안전진단 세부지침에 따르면 구조물의 안전성 평가는 해당부재의 응력을 구한 후 허용응력과 비교하여 구조물의 안정성 여부를 판단하도록 되어 있다. 이때, 안전진단방법은 기존에 알고 있는 또는 추정한 입력치로부터 수치해석을 통해 그 응력을 계산하고 있다. 그러나 응력을 실제 측정한 경우가 아니므로 결과의 신뢰성이 떨어진다.In particular, bridges are an important structure linking national transportation networks. Bridges installed in Korea are often seriously damaged due to increase in traffic volume and aging due to long-term use. . This is not a domestic problem, and about 42% of about 578,000 bridge bridges in the United States have been reported to be in serious condition due to damage. In addition, according to the detailed guideline for the safety diagnosis of concrete structures, the safety evaluation of the structure is to determine the stability of the structure by comparing the stress of the member with the allowable stress. At this time, the safety diagnosis method calculates the stress through numerical analysis from known or estimated input values. However, since the stress is not actually measured, the reliability of the result is poor.
한편, 물체에 빛을 조사하면 색상이 변화하고 빛을 제거하면 다시 원래의 색상으로 돌아오는 가역적 변화를 photochromism 이라 하고, 이러한 photochromism을 나타내는 물질을 광변색성 염료라 한다. 이들은 화학적 구조가 빛 에너지에 의하여 다른 구조로 바뀌고, 이들의 화학적 구조에 따라 가시부의 흡수 스펙트럼이 변화하기 때문에 색상이 변하게 된다.On the other hand, photochromism is a reversible change in color when an object is irradiated with light and when the light is removed, the photochromism is called a photochromic dye. They change color due to the change of the chemical structure into another structure by light energy and the absorption spectrum of the visible part changes according to their chemical structure.
특히, 이러한 광변색성 염료중에는 응력에 반응하여 가역적 또는 비가역적으로 변색되는 응력 발광특성(mechanochoromism)을 가지고 있는 염료가 있으며, 이를 뒷받침하는 연구결과들이 발표되면서 최근 주목을 받고 있다. 특히, Davis 등은 특정염료를 폴리머와 혼합시 응력에 반응하여 공유결합이 끊어지면서 변색되는 연구결과를 발표하기도 하였다(DA Davis et al, Nature, 2009. DOI:10.1038/nature07970).Particularly, among such photochromic dyes, there are dyes having a mechanochoromism which is reversibly or irreversibly discolored in response to stress, and recent research results have attracted attention. In particular, Davis et al. (1998) reported that when mixing certain dyes with a polymer, the covalent bond breaks down in response to stress, resulting in discoloration (DA Davis et al, Nature, 2009. DOI: 10.1038 / nature07970).
이에 본 발명자는 응력에 대한 반응성이 우수한 염료를 적용하고 자외선과 반응하여 변색되지 않도록 자외선 차단층을 형성하여, 응력에 의해서만 변색되어 이를 통해 상기 구조물의 응력 및 균열상태를 감지할 수 있는 구조물 상태 감지용 센싱필름을 개발하여 본 발명을 완성하였다.
Accordingly, the present inventors have found that a dye which is excellent in response to stress is applied and ultraviolet ray blocking layer is formed so as not to be discolored by reacting with ultraviolet rays, thereby detecting a stress state and a crack state of the structure The present invention has been completed based on this invention.
본 발명의 목적은 응력에 대한 반응성이 우수하여 구조물의 응력분포 및 균열상태를 가시화 하여 감지하는 효과가 우수한 구조물 상태 감지용 센싱필름을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a sensing film for sensing a structure state, which is excellent in reactivity to stress and has excellent effect of visualizing and detecting stress distribution and cracking state of a structure.
본 발명의 다른 목적은 계측이 어려운 부위에도 용이하게 탈부착이 가능한 구조물 상태 감지용 센싱필름을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a sensing film for sensing the state of a structure which can be easily attached to and detached from a site difficult to measure.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 구조물 상태 감지용 센싱필름을 사용한 구조물 상태 센싱방법을 제공하는 것이다.
It is still another object of the present invention to provide a method for sensing the state of a structure using the sensing film for sensing the state of the structure.
본 발명의 하나의 관점은 구조물 상태 감지용 센싱필름에 관한 것이다. 상기 구조물 상태 감지용 센싱필름은 열가소성 수지, 응력반응성 염료 및 에폭시 수지를 포함하는 제1필름층; 및 상기 제1필름층의 일면에 형성되는 자외선 차단층;을 포함하며, 상기 열가소성 수지는 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethyl metacrylate, PMMA), 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 폴리에테르설폰(Polyether sulfone, PES), 폴리에스테르(Polyester), 선형저밀도폴리에틸렌(Linear low density polyethylene, LLDPE) 및 고밀도폴리에틸렌(High density polyethylene, HDPE) 중에서 하나 이상 선택되고, 상기 제1필름층은 열가소성 수지 100 중량부, 응력반응성 염료 0.2~3 중량부 및 에폭시 수지 15~40 중량부를 포함하며, 상기 제1필름층의 두께는 40㎛ 내지 1.5mm이며, 상기 자외선 차단층의 두께는 10㎛ 내지 500㎛인 것을 특징으로 한다.One aspect of the present invention relates to a sensing film for structure state sensing. Wherein the sensing film for sensing the structure state includes a first film layer including a thermoplastic resin, a stress-sensitive dye, and an epoxy resin; And a UV light blocking layer formed on one surface of the first film layer, wherein the thermoplastic resin is selected from the group consisting of polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), polyether sulfone, PES), polyester, linear low density polyethylene (LLDPE), and high density polyethylene (HDPE), wherein the first film layer comprises 100 parts by weight of a thermoplastic resin, 0.2 to 3 parts by weight of a dye and 15 to 40 parts by weight of an epoxy resin. The first film layer has a thickness of 40 to 1.5 mm and the UV barrier layer has a thickness of 10 to 500 μm.
상기 자외선 차단층은 필름형태의 투명기재의 일면에 자외선 차단물질이 형성된 것을 특징으로 한다.The ultraviolet blocking layer is characterized in that an ultraviolet blocking material is formed on one side of a transparent substrate in the form of a film.
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한 구체예에서 상기 제1필름층의 타면에 부착되는 이형지층;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In one embodiment, the release layer is attached to the other side of the first film layer.
상기 응력반응성 염료는 시아노-올리고(p-페닐렌비닐렌)(cyano-oligo(phenylene vinylene)), 비스(벤족사졸릴)스틸벤(bis(benzoxazolyl) stilbene), 폴리[(m-페닐렌 에티닐렌)-alt-(p-페닐렌 에티닐렌)](poly[(m-phenylene ethynylene)-alt-(p-phenylene ethynylene)]), 페릴렌(perylene)계 화합물, 로다민 B(rhodamine B) 및 스피로피란(spyropiran) 중에서 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.The stress-responsive dye may be selected from the group consisting of cyano-oligo (phenylene vinylene), bis (benzoxazolyl) stilbene, poly [(m-phenylene) (P-phenylene ethynylene)], a perylene-based compound, rhodamine B (rhodamine B) ) And spyropiran. ≪ / RTI >
본 발명의 다른 관점은 상기 구조물 상태 감지용 센싱필름을 이용한 구조물 상태 센싱방법에 관한 것이다. 한 구체예에서는 상기 구조물 상태 감지용 센싱필름을 이용한 구조물 센싱방법은 상기 센싱필름을 구조물 상에 부착하는 단계; 및 상기 부착된 센싱필름에서 상기 제1필름층의 변색 강도 및 변색 패턴을 육안으로 확인하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Another aspect of the present invention relates to a structure state sensing method using the sensing film for sensing the structure state. In one embodiment, the structure sensing method using the sensing film for sensing the structure state includes: attaching the sensing film on the structure; And visually confirming the discoloration intensity and the discoloration pattern of the first film layer in the attached sensing film.
다른 구체예에서는 상기 센싱필름을 구조물 상에 부착하는 단계; 상기 부착된 센싱필름에서 상기 제1필름층의 변색 강도 및 변색 패턴을 광검출기로 측정하여 광학데이터를 얻는 단계; 및 상기 광검출기와 전기적으로 연결된 연산처리기로 상기 측정된 광학데이터로부터 상기 구조물의 응력크기, 인장강도 또는 변형율을 도출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
In another embodiment, the method includes attaching the sensing film on a structure; Obtaining optical data by measuring a discoloration intensity and a discoloration pattern of the first film layer with the photodetector in the attached sensing film; And deriving a stress magnitude, a tensile strength, or a strain rate of the structure from the measured optical data with an operation processor electrically connected to the photodetector.
본 발명의 센싱필름을 사용하여 구조물의 상태를 센싱시 변색특성을 통해 구조물의 응력분포 및 균열상태를 가시화 하여 감지하는 효과가 우수하고, 곡면등 계측이 어려운 부위에도 용이하게 탈부착이 가능하여 응력분포 및 균열상태의 측정이 용이할 수 있다.
By using the sensing film of the present invention, the effect of sensing and detecting the stress distribution and the cracking state of the structure is excellent through the discoloration property upon sensing the state of the structure, and the stress distribution And the crack state can be easily measured.
도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 센싱필름의 단면을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 한 구체예에 따른 센싱필름이 응력에 반응하여 변색되는 과정을 나타낸 사진이다.1 shows a cross section of a sensing film according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a photograph showing a process in which a sensing film according to one embodiment of the present invention is discolored in response to stress.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to be exemplary, self-explanatory, allowing for equivalent explanations of the present invention.
본 발명의 하나의 관점은 구조물 상태 감지용 센싱필름에 관한 것이다.One aspect of the present invention relates to a sensing film for structure state sensing.
도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 센싱필름의 단면을 나타낸다. 도 1을 참조하면, 상기 센싱필름(100)은 열가소성 수지, 응력반응성 염료 및 에폭시 수지를 포함하는 제1필름층(10); 및 상기 제1필름층(10)의 일면에 형성되는 자외선 차단층(20);을 포함할 수 있다.1 shows a cross section of a sensing film according to one embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the
이하, 상기 센싱필름(100)의 구성요소를 상세히 설명한다.
Hereinafter, components of the
제1필름층The first film layer
상기 제1필름층(10)은 구조물의 응력에 따라 반응하여 변색에 의해 응력분포 상태를 감지하는 역할을 한다.The
상기 제1필름층(10)은 열가소성 수지, 응력반응성 염료 및 에폭시 수지를 포함한다. 한 구체예에서, 상기 제1필름층(10)은 열가소성 수지 100 중량부, 응력반응성 염료 0.01~5 중량부 및 에폭시 수지 5~50 중량부를 포함할 수 있다.The
상기 열가소성 수지는 상기 응력반응성 염료와 혼합하여 응력에 대한 반응성을 향상시킬 수 있다. 상기 열가소성 수지로는 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethyl metacrylate, PMMA), 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 폴리에테르설폰(Polyether sulfone, PES), 폴리에스테르(Polyester), 선형저밀도폴리에틸렌(Linear low density polyethylene, LLDPE) 및 고밀도폴리에틸렌(High density polyethylene, HDPE) 등을 사용할 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 열가소성 수지를 사용하여 상기 응력반응성 염료와 혼합시 상기 열가소성 수지와 상기 응력반응성 염료와 상호작용하여 응력에만 반응하여 변색되는 특성이 우수할 수 있다.The thermoplastic resin may be mixed with the stress-sensitive dye to improve the reactivity to stress. Examples of the thermoplastic resin include polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), polyether sulfone (PES), polyester, linear low density polyethylene, LLDPE) and high density polyethylene (HDPE). These may be used alone or in combination of two or more. When the thermoplastic resin is mixed with the stress-responsive dye, the thermoplastic resin interacts with the stress-reactive dye, so that the thermoplastic resin is excellent in the characteristic of discoloring in response to stress only.
상기 응력반응성 염료는 상기 열가소성 수지와 혼합하여 응력에 반응하여 가역적 또는 비가역적인 변색반응을 할 수 있는 화합물을 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 응력반응성 염료로는 시아노-올리고(p-페닐렌비닐렌)(cyano-oligo(phenylene vinylene)), 비스(벤족사졸릴)스틸벤(bis(benzoxazolyl) stilbene), 폴리[(m-페닐렌 에티닐렌)-alt-(p-페닐렌 에티닐렌)](poly[(m-phenylene ethynylene)-alt-(p-phenylene ethynylene)]), 페릴렌(perylene)계 화합물, 로다민 B(rhodamine B) 및 스피로피란(spyropiran) 등이 사용될 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용될 수 있다.The stress-reactive dye may be a compound capable of reversibly or irreversibly discoloring by mixing with the thermoplastic resin in response to stress. For example, the stress-responsive dyes include cyano-oligo (phenylene vinylene), bis (benzoxazolyl) stilbene, poly [ (m-phenylene ethynylene) -alt- (p-phenylene ethynylene)], perylene-based compounds, roda (p-phenylene ethynylene) Rhodamine B and spyropyran may be used. These may be used alone or in combination of two or more.
이때, 상기 페릴렌계 화합물로는 페릴렌(perylene), 페릴렌 비스이미드(perylene bis-imide) 및 페릴렌 비스-알킬이미드(perylene bis-alkyl imide) 중에서 1종 이상을 사용할 수 있다. 상기와 같은 응력반응성 염료를 사용시 상기 열가소성 수지와 혼합하여 응력 반응성이 우수할 수 있다.At this time, the perylene compound may be at least one selected from the group consisting of perylene, perylene bis-imide and perylene bis-alkyl imide. The stress-reactive dye as described above may be mixed with the thermoplastic resin at the time of use to provide excellent stress responsiveness.
상기 응력반응성 염료는 상기 열가소성 수지 100 중량부에 대하여 0.05~5 중량부 포함될 수 있다. 바람직하게는 0.1~3 중량부 포함될 수 있다. 더욱 바람직하게는 0.2~3 중량부 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함시 응력반응효과가 우수할 수 있다.The stress-sensitive dye may be included in an amount of 0.05 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermoplastic resin. Preferably 0.1 to 3 parts by weight. More preferably 0.2 to 3 parts by weight. Within the above range, the stress response effect can be excellent.
상기 에폭시 수지는 상기 센싱필름(100)이 구조물에 부착되기 위한 점착성을 제공할 수 있다. 상기 에폭시 수지는 통상적으로 사용되는 것을 사용할 수 있다. 예를 들면, 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 노볼락형 에폭시 수지, 난연성 에폭시 수지, 고리지방족(cycloaliphatic) 에폭시 수지, 고무 변형된 에폭시 수지, 글리시딜아민형 에폭시 수지 및 하이드리지네이티드 비스페놀 A형 에폭시 수지 등을 사용할 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용될 수 있다.The epoxy resin may provide tackiness for the
상기 에폭시 수지는 상기 열가소성 수지 100 중량부에 대하여 5~50 중량부 포함될 수 있다. 바람직하게는 10~45 중량부 포함될 수 있다. 더욱 바람직하게는 15~40 중량부 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함시 상기 센싱필름(100)의 응력반응 특성에 영향을 주지 않으면서 구조물에 안정적으로 부착되도록 할 수 있다.The epoxy resin may be included in an amount of 5 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermoplastic resin. Preferably 10 to 45 parts by weight. More preferably 15 to 40 parts by weight. When it is included in the above range, it can be stably attached to the structure without affecting the stress response characteristics of the
한 구체예에서 상기 제1필름층(10)의 두께는 40㎛ 내지 1.5 mm일 수 있다. 상기 범위에서 응력 반응 특성이 우수할 수 있다.
In one embodiment, the thickness of the
자외선 UV-rays 차단층Barrier layer
상기 자외선 차단층(20)은 외부 자외선으로부터 상기 제1필름층(10)의 변색을 방지하여 응력 반응 특성을 더욱 우수하게 할 수 있다.The
상기 자외선 차단층(20)은 통상적인 것을 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 자외선 차단층(20)은 투명기재의 일면에 자외선 차단물질이 형성된 것을 사용할 수 있다. 한 구체예에서는 필름 형태의 투명기재의 일면에 자외선 차단물질을 도포하고 건조하여 상기 제1필름층(10)의 일면에 부착하여 형성될 수 있다.The
이때 상기 자외선 차단물질이 형성된 면은 상기 센싱필름(100)의 표면상에 위치하거나, 또는 상기 제1필름층(10)의 표면과 접촉되어 형성될 수 있다.At this time, the surface on which the ultraviolet blocking material is formed may be formed on the surface of the
상기 투명기재는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 트리아세틸셀룰로오스(TAC), 폴리카보네이트(PC), 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에테르설폰(PES), 폴리비닐알코올(PVA) 및 폴리염화비닐(PVC)으로 이루어진 군에서 1종 이상 선택하여 사용할 수 있다.The transparent material may be at least one selected from the group consisting of polymethylmethacrylate (PMMA), polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), triacetylcellulose (TAC), polycarbonate (PC), polyimide (PI) , Polypropylene (PP), polyethersulfone (PES), polyvinyl alcohol (PVA), and polyvinyl chloride (PVC).
상기 자외선 차단물질은 통상적인 것을 사용할 수 있다. 예를 들면, 유기계 자외선 차단물질 및 무기계 자외선 차단물질 중에서 하나 이상 사용할 수 있다.The ultraviolet shielding material may be any conventional one. For example, one or more of an organic UV blocking material and an inorganic UV blocking material may be used.
상기 유기계 자외선 차단물질로는 p-아미노벤조산(p-aminobenzoic acid)유도체, 벤질리데네캠포(benzylidenecamphor)유도체, 신남산(cinnamic acid)유도체, 벤조페논(benzophenone)유도체 및 벤조트리아졸(benzotriazole)유도체 등을 사용할 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 사용할 수 있다.Examples of the organic UV blocking material include a p-aminobenzoic acid derivative, a benzylidenecamphor derivative, a cinnamic acid derivative, a benzophenone derivative, and a benzotriazole derivative Etc. may be used. These may be used alone or in combination of two or more.
상기 무기계 자외선 차단물질로는 이산화티탄(TiO2), 산화아연(ZnO), 산화망간(MnO), 이산화지르코늄(ZrO2) 및 이산화세륨(CeO2) 등을 사용할 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 사용할 수 있다. 또한, 상기 무기계 자외선 차단물질의 평균 입경은 5㎛~100㎛일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 한 구체예에서 상기 무기계 자외선 차단물질은 실리콘, 금속지방산 또는 실리카 등으로 표면 처리된 것을 사용할 수 있다.Examples of the inorganic ultraviolet blocking material include TiO 2 , ZnO, MnO, ZrO 2 and CeO 2 . These may be used alone or in combination of two or more. The average particle diameter of the inorganic ultraviolet blocking material may be 5 탆 to 100 탆, but is not limited thereto. In one embodiment, the inorganic ultraviolet screening material may be a surface treated with silicone, metal fatty acid, silica, or the like.
상기와 같은 자외선 차단물질을 사용시 상기 센싱필름(100)의 변색을 방지하여 응력 반응 특성을 더욱 우수하게 할 수 있다.When the ultraviolet shielding material is used, discoloration of the
다른 구체예에서는 전술한 종류의 투명기재 및 자외선 차단물질을 포함하는 코팅액을 상기 제1필름층(10)에 도포하여 상기 자외선 차단층(20)을 형성할 수 있다.In another embodiment, the
한 구체예에서 상기 자외선 차단층(20)의 두께는 10㎛ 내지 500㎛ 일 수 있다. 상기 범위에서 응력 반응 특성이 우수하면서 상기 센싱필름(100)의 변색을 방지할 수 있다.In one embodiment, the thickness of the
본 발명에서 상기 센싱필름(100)은 이형지층(30)을 더 포함할 수 있다. 상기 이형지층(30)은 상기 제1필름층(10)의 타면에 부착되어 상기 제1필름층(10)의 훼손 및 오염을 방지할 수 있다. 한 구체예에서 상기 이형지층(30)은 구조물의 응력 측정시 상기 센싱필름(100)으로부터 제거되어 상기 제1필름층(10)의 타면이 구조물에 부착될 수 있다.In the present invention, the
상기 이형지층(30)으로는 통상적인 것을 사용할 수 있다. 예를 들면, PET, PE, PVC 등의 시트, 또는 이들 수지를 코팅 또는 함침시킨 종이를 사용할 수 있다.
As the
한 구체예에서, 상기 센싱필름(100)의 두께는 50㎛ 내지 2 mm일 수 있다. 상기 범위에서 구조물 상태 감지 효과가 우수하며, 경제적인 측면에서도 유리할 수 있다.In one embodiment, the thickness of the
상기 센싱필름(100)은 구조물의 응력측정을 원하는 부위에 부착되어, 구조물이 받고있는 응력에 반응하여 변색할 수 있다. 이때, 구조물이 받고있는 응력의 세기에 따라 상기 센싱필름(100)의 변색 정도가 변화될 수 있다. 예를 들면, 센싱필름(100)이 부착된 구조물의 측정부위중에서 상대적으로 더 강한 응력이 집중되는 부위에 더욱 진한 색상으로 변색된 패턴이 나타날 수 있다.The
도 2는 본 발명의 한 구체예에 따른 센싱필름(100)이 응력에 반응하여 변색되는 과정을 나타낸 사진이다. 도 2를 참조하면, 상기 센싱필름(100)은 응력에 반응하여 파란색으로 변색되며, 특히 상대적으로 더 강한 응력이 집중된 부위는 진한 보라색으로 변색되는 것을 알 수 있다.
2 is a photograph showing a process in which the
본 발명의 또 다른 관점은 구조물 상태 감지용 센싱필름(100)을 사용한 구조물 상태 센싱방법에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 구조물 상태 감지용 센싱필름(100)을 이용한 구조물 센싱방법은 상기 센싱필름(100)을 구조물 상에 부착하는 단계; 및 상기 부착된 센싱필름(100)에서 상기 제1필름층(10)의 변색 강도 및 변색 패턴을 육안으로 확인하는 단계;를 포함할 수 있다.Another aspect of the present invention relates to a structure state sensing method using a sensing film (100) for structure state sensing. In one embodiment, the structure sensing method using the
다른 구체예에서는 상기 구조물 상태 감지용 센싱필름(100)을 이용한 구조물 센싱방법은 상기 센싱필름(100)을 구조물 상에 부착하는 단계; 상기 부착된 센싱필름(100)에서 상기 제1필름층(10)의 변색 강도 및 변색 패턴을 광검출기로 측정하여 광학데이터를 얻는 단계; 및 상기 광검출기와 전기적으로 연결된 연산처리기로 상기 측정된 광학데이터로부터 상기 구조물의 응력크기, 인장강도 또는 변형율을 도출하는 단계;를 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a structure sensing method using the
상기 광검출기로는 통상적인 장치를 사용할 수 있다. 예를 들면, 전하커플장치(Charge Coupled Device, CCD)형 고체촬상소자, 광전증배관, 실리콘 포토다이오드 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.As the photodetector, a conventional device can be used. For example, a charge coupled device (CCD) type solid-state image pickup device, a photomultiplier tube, a silicon photodiode, or the like can be used, but the present invention is not limited thereto.
상기와 같은 센싱방법을 이용시 상기 구조물의 응력크기, 인장강도 또는 변형율을 통하여 용이하게 상기 구조물의 상태를 확인할 수 있어 유지 관리가 편리할 뿐만 아니라 상기 구조물의 상태에 따른 알맞은 유지 보수를 통해 구조물 노후화에 대한 보수비용을 절감할 수 있다.
By using the sensing method as described above, it is possible to easily check the state of the structure through the stress magnitude, tensile strength, or strain of the structure, so that it is convenient to maintain and repair the structure due to proper maintenance according to the state of the structure. The maintenance cost can be reduced.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되지는 않는다. 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments of the present invention. However, the following examples are provided to aid understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the following examples. The contents not described here are sufficiently technically inferior to those skilled in the art, and a description thereof will be omitted.
실시예Example
열가소성 수지(폴리에스테르) 100 중량부, 스피로피란 0.3 중량부 및 에폭시수지 30 중량부를 배합하고 닥터 블레이드(doctor blade)를 이용하여 400㎛ 두께의 제1필름층을 제조하였다. 그 다음에, 필름형태의 투명기재(폴리메틸메타크릴레이트)의 일면에 자외선 차단물질(p-아미노벤조산 유도체 및 이산화티탄)을 도포하여 100㎛ 두께의 자외선 차단층을 형성하여 상기 투명기재가 상기 제1필름층의 표면을 향하도록 적층하였다. 상기 제1필름층의 타면에 100㎛ 두께의 PET를 함침시킨 이형지를 부착하여 이형지층을 형성하여 두께는 600㎛ 이고, 가로, 세로가 2cm x 5cm 크기를 갖는 센싱필름을 제조하였다.
100 parts by weight of a thermoplastic resin (polyester), 0.3 part by weight of spiropyran and 30 parts by weight of an epoxy resin were blended and a first film layer having a thickness of 400 탆 was prepared using a doctor blade. Then, an ultraviolet blocking material (p-aminobenzoic acid derivative and titanium dioxide) was applied to one surface of a transparent substrate (polymethyl methacrylate) in the form of a film to form an ultraviolet blocking layer having a thickness of 100 μm, And laminated so as to face the surface of the first film layer. A release film impregnated with PET having a thickness of 100 mu m was attached to the other surface of the first film layer to form a release layer to prepare a sensing film having a thickness of 600 mu m and a width of 2 cm x 5 cm.
실험예Experimental Example
상기 제조된 센싱필름의 이형지층을 제거하고, 도 2와 같이 본 발명의 실시예에 의해 제조된 센싱필름을 아래로 잡아당겨 상기 센싱필름의 변색여부를 관찰하였다.The release layer of the prepared sensing film was removed, and the sensing film prepared according to the example of the present invention was pulled down as shown in FIG. 2 to observe discoloration of the sensing film.
도 2를 참조하면, 상기 실시예의 센싱필름은 푸른색으로 변색하였으며, 특히 응력이 집중된 부위는 진한 푸른색으로 변색되어 응력의 집중상태를 감지할 수 있었다.
Referring to FIG. 2, the sensing film of the above-described example was discolored to blue. Particularly, the concentrated portion of the stress was discolored to a deep blue color, and the concentrated state of the stress could be detected.
10: 제1필름층 20: 자외선 차단층
30: 이형지층 100: 센싱필름10: first film layer 20: ultraviolet barrier layer
30: release layer 100: sensing film
Claims (7)
상기 제1필름층의 일면에 형성되는 자외선 차단층;을 포함하며,
상기 열가소성 수지는 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethyl metacrylate, PMMA), 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 폴리에테르설폰(Polyether sulfone, PES), 폴리에스테르(Polyester), 선형저밀도폴리에틸렌(Linear low density polyethylene, LLDPE) 및 고밀도폴리에틸렌(High density polyethylene, HDPE) 중에서 하나 이상 선택되고,
상기 제1필름층은 열가소성 수지 100 중량부, 응력반응성 염료 0.2~3 중량부 및 에폭시 수지 15~40 중량부를 포함하며,
상기 제1필름층의 두께는 40㎛ 내지 1.5mm이며,
상기 자외선 차단층의 두께는 10㎛ 내지 500㎛인 것을 특징으로 하는 구조물 상태 감지용 센싱필름.
A first film layer comprising a thermoplastic resin, a stress-responsive dye and an epoxy resin; And
And an ultraviolet barrier layer formed on one side of the first film layer,
The thermoplastic resin may be selected from the group consisting of polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), polyether sulfone (PES), polyester, linear low density polyethylene (LLDPE) ) And high density polyethylene (HDPE)
Wherein the first film layer comprises 100 parts by weight of a thermoplastic resin, 0.2 to 3 parts by weight of a stress-responsive dye and 15 to 40 parts by weight of an epoxy resin,
The thickness of the first film layer is 40 탆 to 1.5 mm,
Wherein the ultraviolet barrier layer has a thickness of 10 to 500 占 퐉.
The sensing film according to claim 1, wherein the ultraviolet blocking layer is formed on one surface of a transparent substrate in the form of a film.
The sensing film for sensing structure structure according to claim 1, further comprising a release layer adhered to the other surface of the first film layer.
The method of claim 1 wherein said stress responsive dye is selected from the group consisting of cyano-oligo (phenylene vinylene), bis (benzoxazolyl) stilbene, poly [(m-phenylene ethynylene)] alt- (p-phenylene ethynylene)], perylene-based compounds, Rhodamine B, and spyropyran. ≪ RTI ID = 0.0 > 8. < / RTI >
상기 부착된 센싱필름에서 상기 제1필름층의 변색 강도 및 변색 패턴을 육안으로 확인하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물 상태 감지용 센싱필름을 사용한 구조물 상태 센싱방법.
A method for manufacturing a sensor, comprising: attaching a sensing film according to any one of claims 1 to 5 on a structure; And
And visually confirming the discoloration intensity and the discoloration pattern of the first film layer in the attached sensing film. The method for sensing the state of a structure using the sensing film for sensing a structure state.
상기 부착된 센싱필름에서 상기 제1필름층의 변색 강도 및 변색 패턴을 광검출기로 측정하여 광학데이터를 얻는 단계; 및
상기 광검출기와 전기적으로 연결된 연산처리기로 상기 측정된 광학데이터로부터 상기 구조물의 응력크기, 인장강도 또는 변형율을 도출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물 상태 감지용 센싱필름을 사용한 구조물 상태 센싱방법.
A method for manufacturing a sensor, comprising: attaching a sensing film according to any one of claims 1 to 5 on a structure;
Obtaining optical data by measuring a discoloration intensity and a discoloration pattern of the first film layer with the photodetector in the attached sensing film; And
And deriving a stress magnitude, a tensile strength, or a strain rate of the structure from the measured optical data with an operation processor electrically connected to the photodetector. .
Priority Applications (2)
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| KR1020130043197A KR101430172B1 (en) | 2013-04-18 | 2013-04-18 | Sensing film for sensing structural status and method for sensing structural status using the same |
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| KR1020130043197A KR101430172B1 (en) | 2013-04-18 | 2013-04-18 | Sensing film for sensing structural status and method for sensing structural status using the same |
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