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제안 방법
- 탄소 장섬유를 함침하기 용이한 LFT-D공법을 이용하여 제작된 CFRP가 구조용 부품으로의 적용성을 파악하기 위하여 강도물성치 분석을 수행할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 탄소 장섬유와 열가소성수지의 함침과 압출공정을 수행 할 수 있는 Lab scale의 소형 압출성형기 시스템을 구성하였으며, 소형 압출기를 사용하여 탄소 장섬유를 열가소성수지에 함침시키고 압출된 탄소 장섬유복합소재를 평판성형하여 시편을 제작하고 소재의 강도물성을 분석하였다. 이를 통해 LFT-D공법을 적용한 탄소 장섬유 강화 열가소성복합재를 소재 특성에 미치는 부품으로의 적용가능성을 확인하였다.
- 최근 자동차 경량화를 위한 신소재 개발이 중요한 이슈로 대두되고 있는 가운데 탄소 섬유를 이용한 복합소재를 구조용 부품으로 사용하기 위해 많은 노력을 하고있다. 본 연구에서는 CFRP제조 공법중 하나로 제품의 생산성과 강도를 향상시킬 수 있는 LFT-D 공법으로 탄소 섬유강화 복합재료를 Lab scale의 성형압출기에서 제작하여 탄소섬유길이, 가압압력 및 탄소섬유 함유량의 변화에 따른 재료특성을 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
- 탄소 섬유를 열가소성수지와 연속적으로 함침 및 혼련하는 LFT-D공정을 구현하기 위하여 탄소섬유와 열가소성수지의 함침과 압출을 수행하는 시스템은 먼저 투입된 열가소성수지를 1차 용융시킨 후, 일정한 길이로 공급되는 탄소 섬유와 2차 믹싱시켜서 압출하여 제품의 프레스성형 공정에 투입될 복합재료를 만드는 압출성형 시스템으로 구성하였다. LFT-D시스템의 개략도는 Fig.
- 5는 시편의 형상을 나타내고 있다. 탄소 장섬유를 사용한 CFRP의 특성을 분석하기 위하여 탄소섬유길이, 프레스압력, 탄소섬유 함량에 따라 제작된 시편으로 INSTRON사의 만능시험기를 사용하여 인장실험을 실시하였다.
대상 데이터
- CFRP소재의 특성을 평가하기 위하여 인장시험 시편은 평판성형 후 복합재료 인장시험 규격 ASTM 3039에 따라 시험편의 길이 250mm, 두께 2.5mm로 제작하였으며 Fig. 5는 시편의 형상을 나타내고 있다.
- 탄소 장섬유 강화 열가소성 복합재를 성형하기 위해 사용한 기지재료는 열가소성수지인 TPU(Thermoplastic Polyurethane)수지를 사용하였으며 물성치는 Table 1에 나타내었다. TPU수지는 마모 및 탄성과 접착성이 높은 특성 등의 여러 가지 우수한 물성으로 Film, Sheet, 기계 부품 및 자동차 외장부품 등의 다양한 용도로 활용되고 있다.
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