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Composites Research(구 한국복합재료학회지)검색


  • - 주제 : 공학분야 > 재료공학
  • - 성격 : 학술지
  • - 간기: 격월
  • - 국내 등재 : KCI 등재
  • - 해외 등재 : -
  • - ISSN : 2288-2103
  • - 간행물명 변경 사항 :
논문제목
수록 범위 : 30권 3호 (2017)

경화제의 분자량에 의한 가교밀도 차이에 따른 복합재료의 계면 물성 및 RTM 성형성에 미치는 영향

박하승 ( Ha-seung Park ) , 신평수 ( Pyeong-su Shin ) , 김종현 ( Jong-hyun Kim ) , 백영민 ( Yeong-min Baek ) , 권동준 ( Dong-jun Kwon ) , 박종만 ( Joung-man Park )
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유리섬유(GF) 강화 복합재료는 금속에 비해 경량화의 장점으로 인해 기체 부품 산업의 높은 성장률과 방산 산업의 발전으로 수요는 증가되고 있으며 제품의 형태를 다양하게 제작할 수 있는 RTM 공정으로 산업적으로 이용되고 있다. 본 연구에서는 경화제의 분자량에 의한 가교 밀도 차이에 따라 변화되는 RTM의 성형성과 복합재료의 기계적 물성 및 계면 물성의 차이를 관찰하고자 하였다. 이를 위해 동일한 에폭시를 사용하였으며 유사한 화학 구조의 경화제를 이용하였다. 시편은 RTM 공법으로 제작하였으며 기지의 특성을 알아보기 위해 점도 측정 및 기지 주입시간을 측정하였다. 유리 섬유/에폭시 복합재료의 기계적 물성을 실험하여 굴곡 강도를 측정하였으며 계면 물성을 평가하기 위해 층간전단강도(ILSS)와 계면전단강도(IFSS)를 측정하였다. RTM 공정 시 기지의 점도에 의해 섬유의 함침정도에 따라 복합재료의 섬유 무게 분율(wt %)은 변화되고 이에 따라 유리섬유/에폭시 복합재료의 기계적 물성의 차이가 확인되었다.

열 성형 온도 및 시간에 따른 탄소섬유 강화 재활용 PET 복합재료의 계면 및 기계적 물성 비교

백영민 ( Yeong-min Baek ) , 신평수 ( Pyeong-su Shin ) , 김종현 ( Jong-hyun Kim ) , 박하승 ( Ha-seung Park ) , 권동준 ( Dong-jun Kwon ) , 박종만 ( Joung-man Park )
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탄소섬유 강화 복합재료는 가볍고, 우수한 물성을 가지고 있기 때문에 그 수요는 급격하게 증가되고 있다. 그에 따라, 탄소섬유 강화 복합재료의 기지로 재활용이 가능한 열가소성 수지를 사용한 복합재료 연구를 많이 진행하고 있다. 본 연구에서는 재활용 PET를 이용하여 재활용 복합재료에 대한 활용성 평가를 하였다. PET는 음료수 병으로 활용되는 폐기물을 수집하여 PET 필름을 제조하는 과정을 거쳤으며, PET 필름을 제조하기 위한 성형 온도와 시간의 차이에 따른 기계적 물성을 비교하여 최적의 성형온도와 시간을 분석하였다. 이를 바탕으로 재활용 PET 필름과 탄소섬유 매트를 이용하여 CF/PET 복합재료를 최적으로 성형하기 위한 변수를 관찰하였다. 성형 조건에 따른 기계적 물성을 굴곡시험으로 확인하였고, PET 필름이 탄소섬유 매트 내에 함침 되는 정도를 단면 사진으로, 그리고 계면 성질을 층간전단강도로 평가하였다. 궁극적으로 최적의 기계적 물성을 가지는 CF/PET 복합재료를 성형하기 위한 성형 조건이 270℃와 5분임을 확인했다.

다양한 발열체가 분산된 폴리우레탄 접착 필름의 유도가열 거동 비교

권용성 ( Yongsung Kwon ) , 배덕환 ( Duckhwan Bae ) , 손민영 ( Minyoung Shon )
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나노 및 마이크로 크기의 철(Fe), 마그네타이트(Fe3O4) 및 니켈(Ni) 입자가 분산된 열가소성 폴리우레탄(TPU) 접착필름에서 각 금속의 크기 및 형상 그리고 피착재의 종류에 따른 접착필름의 유도가열 거동을 연구하였다. 연구결과 동일한 첨가량 및 유사한 입자 크기에서 철과 니켈이 분산된 열가소성 TPU 접착필름에 비해 마그네타이트가 분산된 TPU 접착필름의 발열이 높게 나타났다. 철과 니켈의 입자 크기가 자기장의 표면 침투 깊이(Penetration skin depth) 보다 클 경우 와전류에 의한 발열로 인해 입자 크기가 커질수록 초기 승온속도와 최고 온도가 증가하는 것을 확인하였다. 서로 다른 형태를 갖는 니켈 입자를 사용한 유도가열 실험 결과 편상(flake)의 입자가 TPU 접착필름에 분산되었을 때 자기이력(Magnetic hysteresis)에 의한 열 발생으로 가장 높은 발열이 나타남을 알 수 있었다. 또한 금속 입자가 분산된 TPU 접착필름이 서로 다른 피착재에 적용되었을 때 발열현상이 상이하게 나타났으며 피착재의 열전도도에 따른 결과를 확인하였다.

High Temperature Properties of Fiber Reinforced Composites under the Different Loading Conditions

( Hu Weiguang ) , ( Soo-jeong Park ) , ( Yun-hae Kim )
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The mechanical properties of composites are significantly affected by external environment. It is essential to understand the degradation of material performance and judge the material`s lifetime in advance. In the current research, changes in mechanical properties of glass fiber and unsaturated polyester composite materials (GFRP, Glass fiber reinforced plastic) were investigated under different bending stress and submerged in hot water at a temperature of 80°C. Loading time of 100 H (hours), 200 H, 400 H, 600 H, 800 H for testing under stresses equal to 0% (stressfree state), 30%, 50% and 70% of the ultimate strength was applied on the GFRP specimens. From the values of bending stress, obtained from three-point bending test, fracture energy, failure time, and life curve were analysed. Moreover, a normalized strength degradation model for this condition was also developed. It was observed that within 100 H, the decline rate of the bending strength was proportional to the pressure.
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탄소나노튜브와 폴리에스터 계면 간 그래프팅이 나노복합재의 역학적 거동과 하중전달에 미치는 영향을 고찰하기 위해 분자동역학 전산모사를 수행하고 그 결과를 Mori-Tanaka 모델 예측해와 비교하였다. 각 방향으로 의 인장과 전단 전산모사를 통해 응력-변형률 선도를 도출한 후, 가교 유무에 따른 탄성거동 변화를 관찰하였다. 또한 가로등방성 강성행렬을 방향 평균하여 나노튜브가 랜덤분포하는 경우의 등방성 영률과 전단계수를 구하였다. 그 결과 가로방향 영률과 전단계수는 그래프팅 가공에 의해 향상되었으나, 길이방향 영률의 경우 나노튜브의 물성감소로 인해 오히려 물성이 저하되었다. 나노튜브의 랜덤분포를 고려한 예측 결과에서는 그래프팅 가공에 의해 물성이 약간 감소하였다.

유전기법을 이용한 속경화 수지 RTM 공정의 경화 모니터링에 대한 연구

박슬기 ( Seul-ki Park ) , 김철환 ( Cheol-hwan Kim ) , 최진호 ( Jin-ho Choi )
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RTM은 작은 크기에서 큰 크기의 복합재료를 생산할 수 있는 대량 생산 공정이다. 최근 경화 시간이 약 10분 이내인 속경화 수지가 자동차 및 항공우주 산업에 사용되고 있다. 수지의 점도는 경화 정도와 관련이 있으며, 금형 내부로 충진되는 과정에서 급격히 점도가 변할 수 있다. 따라서 속경화 수지의 유동 특성과 경화도를 해석적으로 예측하는 데 많은 노력이 필요하므로 실험적으로 측정하고 평가하는 것이 유리하다. 복합재료의 경화도를 측정하는 방법은 대표적으로 DMA, 유전기법 등이 있다. 본 논문에서는 다채널 경화 모니터링 시스템을 이용하여 속경화 수지의 유동과 경화도를 측정하였다. 총 8채널의 유전센서가 사용되었으며, 다양한 압력 조건에 따른 금형 내부의 유동과 경화도를 측정하고 상호 비교하였다.

용융가압함침 공정으로 제조한 TiC-SKD11 복합재료의 미세조직 및 내마모 특성

조승찬 ( Seungchan Cho ) , 조일국 ( Ilguk Jo ) , 이상관 ( Sang-kwan Lee ) , 이상복 ( Sang-bok Lee )
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본 연구에서는 용융가압함침 공정을 통해 고체적율의 TiC 입자가 균일 분산된 SKD11 금속복합재료를 제조하고, 미제조직, 기계적 특성 및 내마모 특성에 대해 분석하였다. 약 60 vol%의 TiC가 균일하게 분산된 TiC-SKD11 복합재료를 제조함으로써 SKD11 대비 약 24% 경량화에 성공하였고 경도 및 압축항복강도는 증가하였다. 내마모 시험 결과 복합소재의 우수한 내마모 특성을 확인하였으며, 이는 높은 경도를 가지는 TiC 입자가 SKD11 기지와 강한 계면 결합력을 가지면서 높은 체적율로 존재함으로 인한 분산강화 효과와 TiC에 의한 SKD11의 산화 억제가 원인으로 판단된다.

CFRP와 금속 재료의 접합을 위한 epoxy/MWCNT의 특성 분석

유성훈 ( Sung-hun Yoo ) , 권일준 ( Il-jun Kwon ) , 신동우 ( Dong-woo Shin ) , 박성민 ( Sung-min Park ) , 염정현 ( Jeong-hyun Yeum )
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에폭시 수지의 열적 특성과 접합 특성에 대해 다중벽 탄소 나노 튜브 (MWCNT)의 효과가 이중 중첩 전단시험에 의해 연구되었다. Epoxy/MWCNT 복합 수지는 에폭시 수지(araldite 2011)에 다양한 질량 분율로 MWCNT를 분산하여 제조되었다. MWCNT의 효과를 확인하기 위해 접합강도 시험이 열특성 변형 만능재료시험기에 의해 진행되었고 충격강도 시험이 ASTM D256에 따라 진행되었다. 금속 판재와 탄소섬유강화복합재료가 실험 재료로써 사용되었으며, 열적 안정성 분석은 열 중량 분석기와 시차 주사 열량기에 의해 진행되었다. 또한 접합강도 시험 후 시편의 형태학적 특성은 주사전자현미경에 의해 관찰되었고 파괴거동을 알아보기 위하여 광학현미경을 사용하였다. 에폭시 수지와 비교하였을 때 epoxy/MWCNT 복합 수지가 물리적 특성이 향상되는 것을 나타내었다.

폴리프로필렌 기반 자기강화 복합재료의 기계적물성 및 난연성 연구

이동우 ( Dong-woo Lee ) , 박승빈 ( Seung-bhin Park ) , 송정일 ( Jung-il Song )
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본 연구에서는 폴리프로필렌(PP), 폴리프로필렌 직조섬유를 이용하여 자기강화 복합재료를 제조하고, 자기강화 복합재료에 암모늄 폴리포스페이트(APP) 및 키토산을 첨가하여 난연 자기강화 복합재료를 개발하였으며, 시험을 통하여 기계적 특성 및 난연성을 확인하였다. 시험결과, 자기강화 복합재료의 기계적 강도는 PP에 비해 크게 향상되었으나, 난연제를 첨가하는 양이 증가함에 따라 강도가 점차 감소하였다. 두 난연제 중에서는 키토산을 첨가한 자기강화복합재료가 APP를 첨가한 자기강화복합재료에 비하여 우수한 강도를 보였다. 난연성의 경우, APP를 첨가할 경우, 키토산을 첨가하는 것 보다 더욱 우수하였다. 본 연구의 결과는 자동차 및 포장산업에서 경량화 및 재활용을 위하여 응용이 가능할 것으로 기대된다.
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