Long Fiber Injection (LFI) 성형 복합재 밀도가 기계적 및 열적 물성에 미치는 영향 = Effects of density on mechanical and thermal properties of Long Fiber Injection (LFI) molded composites

국문 초록 (Abstract)

전세계 기후 변화에 영향을 미치는 온실가스를 줄이기 위해 운송분야에서는 운송수단의 연료 효율을 높이는 노력이 활발하게 이루어지고 있다. 차량의 경량화는 연료 효율을 높이고 주행 성능을 향상시키는 주요한 방법 중 하나다. 자동차 경량화를 위해 사용되는 소재로는 알루미늄, 고강도철과 같은 금속류와 섬유강화 플라스틱 복합재가 있다. 이 중 섬유강화 플라스틱 복합재는 금속에 비해 비강도가 높고 내부식성 우수하며 복잡한 형상의 제조가 용이하다는 장점을 갖는다.
섬유강화 플라스틱 복합재 제작 공정 중 LFI (Long Fiber Injection)는 강화재로 유리섬유를, 플라스틱으로 폴리우레탄 수지를 사용하여 자동화된 스프레이 공정을 통하여 제품을 제작하는 방법이다. LFI 공법은 폴리우레탄 수지의 발포 특성으로 다른 복합재 제작 방법과 비교하여 제품의 디자인 자유도와 경량화율이 높다. 또한 유리섬유의 함량과 길이를 필요에 따라 조절할 수 있어 위치 별 물성 보강이 가능하다. LFI 공법은 주로 농기계나 상용차 외판, 라디에이터그릴 등과 같이 물성 요구조건이 비교적 낮은 부품의 경량화와 생산성 측면에 초점을 맞추어 적용되었다. 그러나 승용 자동차의 외판에 LFI 공법을 적용하기 위해서는 보다 구체적이고, 실제 어플리케이션에 맞춘 물성 연구가 더 필요하다.
본 연구는 차량 외판 제작에 LFI 공법을 적용하기 위해 4mm 이하의 얇은 두께에서 외판 강성 등 요구 물성을 충족시킬 수 있는 적절한 밀도 조건을 찾는데 목적이 있다. 이를 위해 LFI 공법으로 다양한 밀도 조건의 복합재 판넬을 제작하고 기계적, 열적 특성을 평가하여 차량 외장 판넬에 적용할 수 있는 최적의 밀도 조건을 선정했다.

목차 (Table of Contents)

• 목 차 i
• 그림목차 iii
• 표 목 차 iv
• 국문요지 v
• 제 1 장 서론 1
• 1.1 연구 배경 1
• 1.2 연구 내용 및 범위 4
• 제 2 장 이론적 고찰 7
• 2.1 폴리우레탄 반응 메커니즘 7
• 2.2 유리섬유 9
• 2.3 LFI 공법 11
• 제 3 장 실험계획 및 방법 14
• 3.1 실험계획 14
• 3.2 사용 재료 .14
• 3.2.1 폴리우레탄 15
• 3.2.2 유리섬유 16
• 3.3 평가용 시편제작 계획 17
• 3.4 실험 방법 20
• 3.4.1 밀도 및 섬유 함량 20
• 3.4.2 인장 시험 21
• 3.4.3 굴곡 시험 23
• 3.4.4 점탄성 거동 24
• 3.4.5 형태 분석 (Morphology) 26
• 제 4 장 실험 결과 및 고찰 27
• 4.1 밀도 및 섬유 함량 27
• 4.2 인장 시험 결과 28
• 4.3 굴곡 시험 결과 31
• 4.4 점탄성 거동 결과 33
• 4.5 형태 분석 결과 36
• 제 5 장 결론 38
• References 40
• Abstract 42