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탄소/탄소 복합재료의 마모특성에 대한 탄소섬유 길이의 영향
하헌승,김동규,박인서,임연수,윤병일,Ha, Hun-Seung,Kim, Dong-Kyu,Park, In-Seo,Im, Yeon-Su,Yun, Byung-Il 한국재료학회 1993 한국재료학회지 Vol.3 No.3
본 연구에서는 탄소/탄소복합재료의 마모특성에 대한 탄소섬유 길이의 영향을 고찰하였다. 매트릭스 precursor로 레졸형의 페놀수지와 강화재로 표면처리를 하지않은 PAN계 단섬유형 탄소섬유를 사용하여 액상함침법으로 1회의 고온열처리 공정과 4회의 탄화공정을 통하여 탄소/탄소복합재료를 제조하였다. Disk-on-disk형의 마모시험기를 통하여 상대 마찰재로 AISI 304 stainliss steel을 사용하여 0.6MPa(61 ${\times}{10^3}$Kg/$m^2$)의 압력과 0.71m/sec의 미끄러짐 속도하에서 측정된 탄소/탄소복합재료의 마찰계수는 0.2-0.3이었다. 마찰계수에 대한 섬유의 길이의 영향은 크게 나타나지 않았지만, 마모 속도는 섬유의 길이가 증가함에 따라 증가하는 경향이 나타났다. 본 실헙 결과를 섬유 강화 플라스틱의 마모 모델을 적용하여 고찰하여 본 결과, 섬유의 길이가 증가함에 따라 탄소/탄소복합재료의 마모 속도가 증가되는 경향은 생성된느 마모조각의 크기가 커기기 때문에 나타난 현상으로 판단되었다. In this paper the effects of the length of carbon fiber on the wear properties of carboni carbon composites were investigated. Carbon/carbon composites were fabricated by the liquid impregnation method using the resol-type phenolic resin as a matrix precursor and PAN-based, non-surface treated carbon fiber as a reinforcement. The measured values of the friction coefficient of carbon/carbon composites against AlSl 304 stainless steel ranged from 0.2 to 0.3 under the operating condition used in this study. The effect of the length of carbon fiber on the friction coefficient of carbon/carbon composites were not found. But, it was realized that the wear rate of carbon/carbon composites tends to increase, as the length of carbon fiber increases.
하헌승,육종일,이승구,오인석,김정일,주혁종,Ha, Heon-Seung,Yuk, Jong-Il,Lee, Seung-Gu,O, In-Seok,Kim, Jeong-Il,Ju, Hyeok-Jong 한국재료학회 1997 한국재료학회지 Vol.7 No.11
PVC 핏치를 산소분위기에서 안정화시킬 때 발생되는 화학반응 기구를 열중량 분석 및 FT-IR을 이용하여 규명하였다. PVC 핏치를 안정화시킬 \ulcorner 초기에 가속화현상이 이러나서 핏치내에 반응성이 강한 메칠기(-CH/ sub 3/)나 메칠렌기(-CH$_{2}$-)등이 산소와 반응하여 카보닐기(C=O)를 생성하면서 급격한 무게증가 현상이 발생하였다. 이때의 생성물들은 알데히드(aldehyde), 케톤(ketone), 알코올(alcohol)이며, 물 (H$_{2}$O)이 부산물로 발생된다. 이 가속화 현상에 의해 핏치내의 메칠기와 메칠렌기는 안정화 초기단계에서 대부분 산화되어 없어졌다. 안정화시간이 길어짐에 따라 생성된 알데히드나 일차 알코올의 산화가 발생하여 카르복실산(carboxylic acid)을 생성하고, 에테르 결합도 생성되었다. 이때에도 무게증가 현상이 발생하지만, 초기의 급격한 무게증가와는 달리 그 증가속도가 느리고, 시간이 경과함에 따라 증가속도는 더욱 느려졌다. 그리고, 안정화온도가 높고 안정화시간이 긴경우에는,카르복실산들의 탈수반응으로 인한 방향족 무수화물(aromatic anhydride)이 생성되었다. 29$0^{\circ}C$에서 24시간 안정화시킨 경우, 무게감소가 발생했는데, 이것은 카르복실산의 탈카르복실화(decarboxylation)반응에 의해 CO$_{2}$가 발생되었기 때문이다. 그리고, 안정화 온도가 높을수록 안정화에 무게증가의 최대값과 방향족 무수화물이 발생되는 무게증가 값이 작아지고, 안정화 초기단계에서 나타나는 가속화 현상의 구간도 짧아졌다.
실험계획법을 이용한 탄소섬유/페놀수지의 강화 cycle연구
하헌승,이진용,조동환,윤병일,Ha, Heon-Seung,Lee, Jin-Yong,Jo, Dong-Hwan,Yun, Byeong-Il 한국재료학회 1993 한국재료학회지 Vol.3 No.5
다구찌의 실험계획기법을 이용하여 탄소섬유/페놀수지의 결화싸이클을 연구하였다. 본 연구에서는 1인자 2수준과 7인자 3수준으로 구성된 $L_{18}(2^1 \times 3_7)$ 직교배열표를 사용하였고, 특성치로 굴곡강도와 기공률을 선정하여 실험하였다. 실험계획법의 압축성형 인자로는 8개의 성형인자(승온속도, 가압온도, 성형압력, 경화온도, 경화온도에서의 유지시간, 냉각속도 및 탈기포)가 고려되었으며, 이들 성형인자가 탄소섬유/페놀수지 복합재료의 물성에 미치는 영향을 고찰하였다. 분산분석법으로 실험결과를 분석한 결과, 탄소섬유/패놀수지 복합재료의 굴곡강도에 가장 큰 영향을 미치는 성형인자는 성형압력이고, 기공률에 가장 큰 영향을 미치는 성형인자는 경화온도임이 밝혀졌다. In this paper the cure cycle of carbon fiber/phenolic resin was investigated by the Taguchi Method in an experimental design. Experiments were systematically performed using $L_{18}(2^1 \times 3_7)$ orthorgonal array table of the experimental design. In the experimental design, eight compression molding parameters (heating rate, pressing temperature, pressing rate, molding pressure, curing temperature, dwell time at curing temperature, cooling rate and degassing) were considered and the effects of the parameters on the flexural strength and the apparent porosity of carbon fiber/phenolic composites were investigated. The analysis of variance for the experimental results indicated that molding pressure and curing temperature are the most significant parmeters in the flexural strength and the apparent porosity of carbon fiber/phenolic resin composites, respectively.