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핫프레스 공정 기반 CF-PEKK 복합재의 근적외선 고속가열에 의한 열적 열화 반응의 메커니즘 분석
Analysis of Thermal Degradation Mechanism by Infrared High-speed Heating of CF-PEKK Composites in Hot Press Forming 원문보기

Composites research = 복합재료, v.35 no.2, 2022년, pp.93 - 97  

이교문 (Major of Materials Engineering, Dept. of Marine Equipment Engineering, Korea Maritime and Ocean University) ,  박수정 (Department of Ocean Advanced Materials Convergence Engineering, Korea Maritime and Ocean University) ,  박예림 (Department of Ocean Advanced Materials Convergence Engineering, Korea Maritime and Ocean University) ,  박성재 (Major of Materials Engineering, Dept. of Marine Equipment Engineering, Korea Maritime and Ocean University) ,  김윤해 (Major of Materials Engineering, Dept. of Marine Equipment Engineering, Korea Maritime and Ocean University)

초록
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열가소성 복합재의 핫프레스 성형공정에서 근적외선 가열의 적용은 소재를 성형온도까지 고속가열함으로써 공정 전체의 생산성을 확보할 수 있으나, 고에너지, 높은 성형온도, 고속가열에 의해 소재의 열화가 발생하여 재용융 성능 등의 소재 특성이 저하될 수 있다. 이에 본 연구는 고성능 항공소재로 활발히 연구개발되고 있는 Carbon fiber reinforced Polyetherketoneketone(CF/PEKK) 복합재에 적합한 핫프레스 성형공정의 최적화된 공정조건을 확립하기 위하여 근적외선 고속가열을 적용하였을 때, CF/PEKK 복합재에서 발생할 수 있는 열화 메커니즘과 그 특성을 형태학적, 열적 특성 및 기계적 성능 시험을 통해 평가하였다. 열화 반응에 따른 메커니즘 규명은 광학현미경을 활용하여 PEKK의 결정구조의 형태학적 조사를 기반으로 분석하였다. 그 결과, 열화가 진행됨에 따라 구결정의 크기가 감소하며 최종적으로 완전 열화 시 구결정이 소멸되는 것을 확인하였다. 열적 특성은 용융온도, 결정화온도, 발열량이 열화가 진행됨에 따라 감소하는 경향이 관찰되며, 460℃ 장시간 노출에서 결정구조가 소멸된 것을 확인하였다. 랩전단강도(Lap shear strength)시험 결과, 열화된 표면에서는 낮은 접합강도가 관찰되며, 접합면 분석에서 특정 면에서는 열에 의한 용융 특성이 나타나지 않았다. 결론적으로 CF/PEKK 복합재의 근적외선 고속가열 적용에 있어 특정 온도에서 열화 진행되며, 이에 구결정의 형태학적 변화와 열가소성 소재의 재용융 특성의 저하를 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The application of infrared heating in the hot press forming of the thermoplastic composites is conducive to productivity with high-speed heating. However, high energy, high forming temperature, and high-speed heating derived from infrared heating can cause material degradation and deteriorate prope...

주제어

#탄소섬유/PEKK 열가소성 복합재   #적외선가열   #열열화   #핫프레스성형  

표/그림 (9)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 항공 소재로 개발되고 있는 Carbon fiber reinforced Polyetherketoneketone(CF/PEKK) 복합재의 핫프레스 성형공정에서 근적외선 고속가열에 의한 소재의 열화 메커니즘 및 특성을 분석함으로써, 공정 최적화를 위한 기반을 마련하고자 한다.
  • 본 연구에서는 근적외선 고속가열에 의해 CF/PEKK 복합재의 열화의 메커니즘을 확인하기 위하여 형태학, 열적 특성, 기계적 성능을 분석하였다.
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참고문헌 (11)

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  2. Jung, H., Bae, K.J., Jin, J.U., Oh, Y., Hong, H., Youn, S.J., You, N.H., and Yu, J., "The Effect of Aqueous Polyimide Sizing Agent on PEEK Based Carbon Fiber Composites Using Experimental Techniques and Molecular Dynamics Simulations," Functional Composites and Structures, Vol. 2, No. 2, 2020, pp. 025001. 

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  9. Lee, K.M., "Effect of Infrared Heating Process on Surface and Bonding Properties of Thermoplastic Composites in Hot Press Forming", Korea Maritime and Ocean University, 2022. 

  10. Pascual, A., Toma, M., Tsotra, P., and Grob, M.C., "On the Stability of PEEK for Short Processing Cycles at High Temperatures and Oxygen Containing Atmosphere," Polymer Degradation and Stability, Vol. 165, 2019, pp. 161-169. 

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  11. Wei, L., and McDonald, A.G., "Peroxide Induced Cross-linking by Reactive Melt Processing of Two Biopolyesters: Poly (3-hydroxybutyrate) and Poly(l-lactic acid) to Improve Their Melting Processability," Journal of Applied Polymer Science, Vol. 132, No. 13, 2015. 

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