유리섬유 부직포 사용에 따른 복합재의 기공률 및 물성에의 영향 분석

Abstract

탄소섬유 복합재를 제작하였을 때, 함께 적층 되는 유리섬유 부직포 개수 및 적층 순서에 따른 기공률과 기계적 물성 간의 상관관계를 확인하였다. 탄소섬유 복합재는 고 투과성 물질인 유리섬유 부직포를 함께 적층 하여 진공 수지 이송 성형 법(vacuum assisted resin transfer molding, VARTM)을 통해 제작하였다. 기공률은 시편의 단면을 광학현미경으로 촬영 후 MATLAB의 porosity calculation code를 통해 측정하였고, 기계적 물성은 인장시험을 통해 인장 강도 및 인장 강성, 굽힘 강도, 굽힘 강성을 측정하였다. 또한, 기공률과 기계적 물성 간의 상관관계를 확인하기 위해 두 변수간 Pearson correlation coefficient 계산하였다. 결과적으로 유리섬유 부직포의 개수가 증가할수록, 적층 시 중심에서 멀어질수록 기공률이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 인장 강도 및 인장 강성은 기공률과 약한 양의 상관관계를 보였다. 또한, 인장 강도 및 강성에 기공률만이 미치는 영향을 확인하기 위해 고전 적층 판 이론으로 계산한 기계적 물성과 실험값을 비교하였으며, 인장 강도의 차이는 기공률에 강한 양의 상관관계를 인장 강성은 약한 양의 상관관계를 보였다.

In this study, when the carbon fiber composite was manufactured, the correlation between the porosity and mechanical properties according to the number of glass fiber felts laminated together and the stacking sequence was confirmed. The carbon fiber composite was manufactured by stacking glass fiber felts, which are highly permeable materials, and using vacuum assisted resin transfer molding (VARTM). Porosity was measured by photographing the cross-section of the specimen with an optical microscope and then using porosity calculation code of MATLAB, and mechanical properties were measured for tensile strength, modulus by tensile test. Furthermore, Pearson correlation coefficient between porosity and mechanical properties was calculated to confirm the correlation between two variables. As a result, the number of glass fiber felt increased and the distance from the center of laminated composites increased, the porosity increasing were confirmed. In addition, tensile strength/modulus showed a weak positive correlation with porosity. Also, in order to confirm the effect of only porosity on tensile strength and modulus, mechanical properties calculated by CLPT (Classical Laminate Plate Theory) and experimental values were compared, and the difference in tensile strength showed a strong positive correlation with porosity and the difference in modulus showed a weak positive correlation with porosity.