선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 따라서. 본 연구의 목적은 이전의 연구(8)⑼에서 유리섬유/나일론 6 복합재료의 계면특성 향상에 가장 효과적인 실란결합제로 제시된 3-chloro- propyltrimethoxysilane을 사용하여. 단섬유 microbonding 시험에 의한 유리섬유/나일론 6 복합재료의 계면전단강도와 short-beam 전단시 험과 동역학적 열특성 분석을 통하여 유리직물/ 나일론 6 복합재료의 층간전단강도 및 저장탄성 뷸에 미치는 결합제 농도의 영향을 각각 조사하는 것이다.
- 본 연구의 목적은 이전의 연구(8)⑼에서 유리섬유/나일론 6 복합재료의 계면특성 향상에 가장 효과적인 실란결합제로 제시된 3-chloro- propyltrimethoxysilane을 사용하여. 단섬유 microbonding 시험에 의한 유리섬유/나일론 6 복합재료의 계면전단강도와 short-beam 전단시 험과 동역학적 열특성 분석을 통하여 유리직물/ 나일론 6 복합재료의 층간전단강도 및 저장탄성 뷸에 미치는 결합제 농도의 영향을 각각 조사하는 것이다.
제안 방법
- 섬유표면은 상업적으로 고유의 사이징 처리 가 되어 있다는 것 이외의 정보는 알려져 있지 않다. 섬유표면에 상업적으로 사이징된 성분을 제거하기 위한 탈사이징(desizing) 공정은 약 400(:에서 45~70분간 행하였다. 나이론 6 수지 (Grade MC100L)는 일본의 Kanebo Gohsen, Ltd.
- 유리직물 층 사이에 펠렛으로부터 미리 준비하 어 놓은 나일론 6 필름을 끼워넣어 나일론 수지 가 충분히 용융되면서 직물 사이로 흘러 들어가 함침과 고화 과정을 거치면서 복합재료가 얻어지는 필름적층(film stacking) 방법과 압축성형 공정을 이용하여 유리직물/나일론 6 복합재료를 제조하였다. 상온에서 228(:까지 가열한 상태에서 5분간 체류 후 1000 psi의 압력을 가하면서 90초간 유지한 후 냉각하는 성형조건에서 50 mmx50 mm크기의 복합재료를 분석에 필요한 만큼 반복하여 제조하였다.
- 유리직물 층 사이에 펠렛으로부터 미리 준비하 어 놓은 나일론 6 필름을 끼워넣어 나일론 수지 가 충분히 용융되면서 직물 사이로 흘러 들어가 함침과 고화 과정을 거치면서 복합재료가 얻어지는 필름적층(film stacking) 방법과 압축성형 공정을 이용하여 유리직물/나일론 6 복합재료를 제조하였다. 상온에서 228(:까지 가열한 상태에서 5분간 체류 후 1000 psi의 압력을 가하면서 90초간 유지한 후 냉각하는 성형조건에서 50 mmx50 mm크기의 복합재료를 분석에 필요한 만큼 반복하여 제조하였다. 복합재료의 두께는 분석방법의 시편조건에 알맞게 조절하였다.
- 유리섬유와 나일론 6 수지 사이의 계면전단강 도를 측정하기 위해서 단섬유에 microdroplet을 형성시켜 측정하는 microbonding 시험을 행하였다. 측정은 만능시험기(UTM-4467.
- 유리직물 라미네이트 사이의 층간전단강도를 측정하기 위하여 만능시험기(UTM-4467. In- stron)의 3점 굴곡시험 치구를 사용하여 ASTM- 2344에 의거하여 short-beam 전단시험을 수행하였다. Crosshead speed는 1.
- 층간전단강도 시험 후. 각 시편의 mid-plane 부 위에서 전단응력에 의해서 debonding 또는 delamination된 ply 사이의 섬유와 수지 상태를 주사전자현미경 (scanning electron microscope (SEM): S-2400, Hitachi)을 이용하여 관찰하였다.
- 동역학적 열분석기(Dynamic Mechanical Analyzer. DMA 983, TA Instrument)# 이용하 어 복합재료의 동역학적 열특성을 관찰하였다. Single cantilever bending mode를 사용하였 으며.
- Figure 3은 시차주사열량계를 이용하여 나일 론 6의 용융점을 측정한 결과이다 약 223~225 t 부근에서 강하고 뾰족한 흡열피크를 보이는 용융거동이 관찰되었다. 이러한 결과는 본 연구 에 사용된 나일론 6 복합재료의 성형조건을 결정 하는데 이용하였다. Figure 4는 나일론 6의 열 안정성을 조사하기 위해 질소분위기 하에서 측정한 열중량분석 결과이다.
- 이전의 연구결과에 근거하여. 말단기에 유 기관능기로 chloropropyl 그룹을 가지고 있는 CTMS를 유리섬유 표면에 사이징하였다. 사이징 두께는 약 0.
- 그러나, 성유표면에 존재하는 히드록실기와 실란결합제의 실라놀 그룹의 히드록실기 사이에 상호작용 때문에 사이징 처리에 의하여 유리섬유 표면에서의 화학특성을 변할 수 있다. CTMS 결합제의 농도 가 복합재료의 계면특성에 미치는 영향을 알아보 기 위하여 단섬유와 나일론 6 microdroplet으로 이루어진 복합재료 모델시편을 만들어 microbonding 시험을 실시하여 계면전단강도를 측정하였다. 각 시편의 계면전단강도(IFSS) 값은 다음 식에 의하여 구하였다.
- 각 농도에 따른 계면전단강도 값의 변화를 Figure 5에 나타내었다. 결과는 상업적으로 이미 사이징된 유리섬유와 나일론 6 microdroplet 으로 준비된 시편에 대한 것과 함께 비교되었다. 사이징된 CTMS 결합제의 농도가 증가할수록 유 리섬유-나일론 6 매트릭스 사이의 계면전단강도 가 증가하는 것을 알 수 있다.
대상 데이터
- 나이론 6 수지 (Grade MC100L)는 일본의 Kanebo Gohsen, Ltd. 제품으로 펠렛 상태로 공급받아 복합재료의 매트릭스 수지로 사용하였다. 본 실험에 사용한 모든 유리섬유와 수지는 복합재료 제조 전에 오 븐에서 충분히 건조한 후 사용하였다.
- 유리섬유와 나일론 6 사이의 계면특성을 향상 시키기 위하여 탈사이징된 유리섬유의 표면은 chloropropyl 유기관능기를 지닌 실란결합제인 3-chloropropyl trimethoxysilane (CTMS)(Z-6 076, Dow Corning Corp.. U.S.A.)을 사용홍} 였다. 계면특성에 미치는 CTMS 농도의 영향을 조사하기 위하여 상업용 사이징제가 제거된 섬유 표면에 다시 CTMS 0.
- 형성된 microdroplet 직정은 약 100~120 um이었으미 거의 구상(sphere)에 가까운 타원형 모양을 유지하고 있었다. 단섬유 microbonding 시험에 적절한 크 기와 형상의 microdroplet형성 과정을 광학현미 경을 이용하여 관찰하면서 유리섬유 필라멘트-나 일론 6 microdroplet으로 구성된 복합재료 모델 시편을 준비하였다. 이 시편은 microbonding 시 험을 위하여 약 15개 정도씩 반복하여 준비하였다.
- 본 연고에 사용된 나일론 6 수지의 용융온도와 열안정성을 조사하기 위해 시차주사열량계(Dif-ferential Scanning Calorimeter. DSC 910, Du Pont)와 열중량분석기(Thermogravimetric Analyzer. TGA 951, Du Pont)를 각각 이용하였다. DSC와 TGA 모두 lOT/min의 승온속도 로 50 cc/min의 질소분위기 하에서 행하였다.
- 본 실험에서는 연속상의 E-유리섬유(Owens Corning. RS2200KT211A)와 평직 형태의 E- 유리직물(강남정공쥐. KN 1800~HS)을 사용하였다. 단섬유의 평균직경은 약 16 um이며 공급 반은 직물의 ply 당 두께는 0.
데이터처리
- Microdroplet과 grip 사이으I 간격은 약 20 mm이었으며, 5 mm/min의 crosshead speed 로 측정하였다. 측정에 사용된 12~15개의 시편 중 성공적으로 실힘이 완료된 약 10개 시편의 측정 결과로부터 계면전단강도의 평균값을 구하였다.
- 3 mm/min. span-to-depth ratio는 5:1로 5개 시편의 측정 결과로부터 층간전단강도의 평균값을 구하였다 . 층간전단강도 시험 후.
성능/효과
- 최근 보고된 Cho et a/.의 연구⑼에 의하면, 유리섬유/나일론 6 복합재료의 계면전단강도(inter- facial shear strength: IFSS)와 유리직물/나 일론 6 복합채료의 층간전단강도(interlaminar shear strength: ILSS) 등 계면특성에 미치는 어러 가지 유기관능기를 가진 실란결합제의 영향을 조사한 결과, chloropropyl 그룹을 가지고 있는 3-chloropropyltrimethoxysilane'l 유리섬 유/나일론 6 복합재료 시스템의 계면결합력 향상 에 가장 효과적으로 기여하는 것으로 나타났다. 이러한 계면특성의 향상은 나일론 6 수지에 있는 아미노 말단기와 실란 분자사슬의 말단에 있는 유기관능기들 사이에 서로 다른 화학반응성 차이 때문인 것으로 보고되었다.
- 결과는 상업적으로 이미 사이징된 유리섬유와 나일론 6 microdroplet 으로 준비된 시편에 대한 것과 함께 비교되었다. 사이징된 CTMS 결합제의 농도가 증가할수록 유 리섬유-나일론 6 매트릭스 사이의 계면전단강도 가 증가하는 것을 알 수 있다. 가장 농도가 낮은 0.
- 결과는 상업적으로 이미 사이징된 유리섬유와 나일론 6 microdroplet 으로 준비된 시편에 대한 것과 함께 비교되었다. 사이징된 CTMS 결합제의 농도가 증가할수록 유 리섬유-나일론 6 매트릭스 사이의 계면전단강도 가 증가하는 것을 알 수 있다. 가장 농도가 낮은 0.
- 사이징된 CTMS 결합제의 농도가 증가할수록 유 리섬유-나일론 6 매트릭스 사이의 계면전단강도 가 증가하는 것을 알 수 있다. 가장 농도가 낮은 0.1 wt%의 경우 상업적으로 사이징된 것에 대한 결과에 비해 IFSS 값이 약 20% 증가한 것으로 보아 섬유-수지 사이의 화학적 상호작용을 고려한 실란결합제의 선택이 낮은 농도라도 계면특성 향상에 효과가 있는 것으로 나타났다. 그리고 1.
- 1 wt%의 경우 상업적으로 사이징된 것에 대한 결과에 비해 IFSS 값이 약 20% 증가한 것으로 보아 섬유-수지 사이의 화학적 상호작용을 고려한 실란결합제의 선택이 낮은 농도라도 계면특성 향상에 효과가 있는 것으로 나타났다. 그리고 1.0 wt%로 사이징했을 때 약 70%가 증가된 계 면전단강도를 보여주었다.
- 유리직물/나일론 6 복합재료의 ILSS 값을 비 교했을 때. 유리섬유-나일론 6 microdroplet 복 합재료 모델시 편으로부터 조사된 계면전단강도의 결과보다 작은 차이를 보였지만 CTMS 농도가 증가할수록 증가하는 경향을 보였다. 사이징한 정도가 0.
- 유리섬유-나일론 6 microdroplet 복 합재료 모델시 편으로부터 조사된 계면전단강도의 결과보다 작은 차이를 보였지만 CTMS 농도가 증가할수록 증가하는 경향을 보였다. 사이징한 정도가 0.1 wt% 경우 상업적으로 사이징된 것과 거의 비슷한 ILSS 값을 보였으며, 0.5 wt%까지 ILSS 값은 크게 증가하지 않았다. 계면전단강도 와 마찬가지로 층간전단강도에서도 1.
- 5 wt%까지 ILSS 값은 크게 증가하지 않았다. 계면전단강도 와 마찬가지로 층간전단강도에서도 1.0 wt%로 사이징했을 때 약 30% 정도의 ILSS값 향상을 보이며 상대적으로 가장 높은 값을 나타내었다.
- 5 wt%까지 ILSS 값은 크게 증가하지 않았다. 계면전단강도 와 마찬가지로 층간전단강도에서도 1.0 wt%로 사이징했을 때 약 30% 정도의 ILSS값 향상을 보이며 상대적으로 가장 높은 값을 나타내었다.
- Debonding된 섬유표면 에 보이는 매트릭스 수지의 존재나 interlaminar failure 정도는 동일한 성형조건에서 제조된 복합재료를 구성하고 있는 섬유와 매트릭스 사이의 접착력을 정성적으로 판단하는데 도움이 된다. 사신에서 보는 바와 같이 전단력에 의해 파단 된 부분의 유리섬유를 살펴보면, 상업적으로 사 이징된 복합재료의 경우(A) debonding된 섬유 의 표면에 나일론 6 매트릭스가 거의 남아있지 않고 섬유와 매트릭스 사이가 비교적 깨끗하게 분리된 것을 확인할 수 있다. 반면.
- 그리고 농도가 높을수록 라미네이트 층 사이에 더욱 치밀한 섬유-매트릭 스 양상을 보여준다. 이러한 결과는 상업적으로 사이징된 것보다 chloropropyl 그룹을 가지는 CTMS로 사이징한 복합재료의 겅우, 결합제 농 도에 따라 섬유-매트리스 사이의 접착력 증가와 함께 복합재료의 층간전단강도 향상에 기여한다.는 것을 간접적으로 제시해 준다.
- 층간전단강도. 현미경 관찰 그리고 동역학적 열특성 결과를 종합해 보면. CTMS 결합제의 농도 변화에 대한 각 특성 결과가 서로 일치하고 있다.
- 사이징된 CTMS 결합제의 농도가 증가할수록 유리섬유-나일론 6 매트릭스 사이의 계면전단강 도가 증가하는 것을 알 수 있다. 유리섬유 표면에 사이징된 결합제의 농도가 약 0.1 ~ 1.0 wt%까 지 변화시킬 때, 유리섬유/나일론 6 복합재료의 IFSS 값은 기존의 상업적인 사이징제로 처리된 유리섬유를 사용한 복합재료보다 약 20%~70% 까지 향상되었다. 유리직물/나일론 6 복합재료의 층간전단강도 또한 CTMS 농도가 증가할수록 증가하는 경향을 보여주었다.
- 0 wt%까 지 변화시킬 때, 유리섬유/나일론 6 복합재료의 IFSS 값은 기존의 상업적인 사이징제로 처리된 유리섬유를 사용한 복합재료보다 약 20%~70% 까지 향상되었다. 유리직물/나일론 6 복합재료의 층간전단강도 또한 CTMS 농도가 증가할수록 증가하는 경향을 보여주었다. 1.
- 0 wt%로 사이징했 을 때 약 30% 정도의 ILSS 값 향상을 보이며 상대적으로 가장 높은 값을 나타내었다. Shortbeam 전단시험 후 발생한 interlaminar failure 영역에서 관찰된 SEM 사진에서 보여주는 debonding 양상으로부터 CTMS 사이징 농도가 높 을수록 섬유-매트릭스 사이에 접착력이 더욱 향 상되었음을 확인하였다. 또한, DMA 결과도 결 합제 농도가 증가함에 따라 저장탄성률이 증가하는 경향을 보여주었다.
- Shortbeam 전단시험 후 발생한 interlaminar failure 영역에서 관찰된 SEM 사진에서 보여주는 debonding 양상으로부터 CTMS 사이징 농도가 높 을수록 섬유-매트릭스 사이에 접착력이 더욱 향 상되었음을 확인하였다. 또한, DMA 결과도 결 합제 농도가 증가함에 따라 저장탄성률이 증가하는 경향을 보여주었다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.