과거 항공우주산업을 중심으로 개발되었던 복합재료 기술이 오늘날에는 더욱 가벼워지고 고도화되고 있습니다. 섬유강화 고분자 복합재료는 고분자 매트릭스 재료에 고강도 미세섬유를 함침시켜 생산됩니다. 이때 매트릭스 소재는 섬유를 지지하고 외부 환경으로부터 보호하는 역할을 합니다.
자동차 부품에 사용되는 복합재료는 용도 특성에 따라 에폭시, 폴리에스테르 등 다양한 고분자 화합물에 탄소섬유, 아라미드섬유, 유리섬유를 함침시켜 만든 폴리머를 말한다. 가장 널리 퍼진 것은 복합 재료입니다. 현재 전 세계적으로 복합재료를 이용해 스포츠카, 경주용 차량의 차체, 섀시 등 주요 구조물을 제작하는 것이 일반적이다.
특히 F1(포뮬러 1) 레이싱카의 경우 차체의 3분의 2를 복합재료로 만들어 무게를 줄인다. CFRP(Carbon Fiber Reinforcement Plastics)는 수지에 탄소섬유를 함침시켜 만든 복합재료로 경량, 고강도, 내마모성, 내열성이 우수한 소재입니다. 탄소섬유가 우수한 기계적 성질을 갖는 것은 섬유를 구성하는 탄소원자가 섬유방향으로 강한 공유결합을 형성하고 있기 때문이며, 원자가 얼마나 잘 배열되어 있느냐에 따라 그 성질이 달라진다. 1) 복합재료로서 관심을 끄는 것은 탄소 원자가 육각형 구조로 배열된 흑연화 구조를 가지고 있다는 뜻이다.
두 번째 목적은 금형에 장착된 수지 주입부에서 수지가 프리폼을 통해 원활하게 흐르도록 금형 내부의 압력을 금형 외부의 대기압보다 낮게 만드는 것입니다.
인장시험
VARTMVARTM
- 압축시험
적층체의 압축시험은 인장시험과 동일하게 평판을 제작하고 ASTM D 695에 따라 압축시험을 실시한다. 압축강도와 압축탄성계수를 산출하는 방법은 다음과 같다. 6).
단빔 테스트를 수행하고 아래 공식을 사용하여 층간 전단 강도를 계산할 수 있습니다. 수동으로 눕히고 눕히고 눕히고 눕히고- - -업 업 업 인스턴스 인스턴스 인스턴스 인스턴스.
VARTM VARTM
섬유의 적층 상태를 관찰하기 위해 VARTM 및 핸드 레이업 시편에 대해 인장 시편의 파단면을 각각 100x 및 1000x 배율로 SEM 사진을 촬영했습니다. Hand Laying과 VARTM 공정을 이용하여 제작한 샘플의 극한 인장강도와 모듈러스를 측정한 결과를 Table 4에 나타내었다. 핸드레잉 공정을 통해 제작된 샘플은 약 10% 정도 낮은 강도를 나타냅니다. 골절 패턴은 그림 1에 나와 있습니다. 그림과 같이 14에 나타난 바와 같이, 수동 부설 공정으로 제작한 시험편에서만 파단 전 박리 현상이 발생하였다.
이는 핸드레이잉 공정으로 제작한 시편이 VARTM 공정으로 제작한 시편보다 층간 결합강도가 약하다는 것을 의미한다. 이러한 점을 고려하면 VARTM 공정에서 성형시 가해지는 진공력이 수지와 섬유간의 결합을 강화시키는 힘으로 작용하는 것으로 판단된다. 압축시험 결과를 Table 5에 나타내었으며, 인장시험에서는 VARTM이 약 10% 정도 우수한 특성을 나타냈으며, 핸드레이드 시험체에서는 파단 전 박리현상이 관찰되었다.
파손된 샘플의 모양은 그림 1에 나와 있습니다. 15, 테스트 샘플의 형태. 층간 전단 테스트에서 VARTM을 사용하여 생산된 샘플은 약 2.5mm의 우수한 특성을 나타냈습니다. 14%이며, 손으로 눕혀서 준비한 샘플에서 박리 현상이 더 뚜렷하게 나타났습니다. 층간전단강도가 인장강도, 압축강도보다 낮은 이유는 복합재료의 이방성 때문인 것으로 보인다.
핸드 레이업과 VARTM 샘플에 대한 수지 함침율을 측정한 결과를 Table 7에 나타내었다. 이는 VARTM 공정 중 가해지는 진공압으로 인해 제한된 양의 수지만 함침되기 때문인 것으로 판단된다. VARTM 샘플의 섬유는 핸드 레이드 샘플보다 밀도가 높습니다. VARTM 샘플의 경우 수지가 섬유에 부분적으로 부착되어 있지만 핸드 레이드 샘플의 경우 섬유가 명확하게 뽑혀 있습니다.
본 연구에서는 유리섬유 매트와 폴리에틸렌 수지를 이용하여 수작업으로 제작한 금형을 사용하였다. ⑩ 외부에 설치된 수지유로에서 중앙의 진공포트까지 수지를 함침시킨다. 본 연구에서는 VARTM 공법과 수동 포설 공법을 이용하여 제작한 샘플의 특성을 비교 평가하였다.
이는 VARTM 시료의 층간 결합력이 더 크기 때문인 것으로 여겨진다. 이는 강도 증가에 기여하는 섬유 충전율이 낮다는 것을 의미하며, 따라서 핸드 레이드 시편의 강도가 낮을 것으로 추정된다.
