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핫멜트 프리프레그 공정용 난연성 비닐에스터 수지 필름의 무 스티렌 합성
강지선 ( Jiseon Kang ),김민지 ( Minji Kim ),허몽영 ( Mongyoung Huh ),윤석일 ( Seok Il Yun ) 한국복합재료학회 2022 Composites research Vol.35 No.6
메타크릴산과의 에스터화 반응을 통해 브롬화 에폭시 수지와 일반 에폭시 수지의 혼합물로부터 난연성 비닐에스터 핫멜트 필름을 제조하였고 이를 이용하여 탄소섬유와 비닐에스터 복합 프리프레그를 제조하였다. 저점도 비스페놀-A와 고점도 브롬화 비스페놀-A 에폭시 전구체를 혼합하여 필름 생산에 적합한 VE 수지의 점도를 최적화하였다. 경화된 VE 수지의 브롬 함량 증가는 비 브롬화 VE에 비해 제한 산소 지수(LOI)(39%), 25℃에서의 저장 탄성률(2.4 GPa) 및 잔류 탄화물(16.1%) 값을 더 증가시켰다. 합성한 VE 프리프레그의 수동 레이업과 후속 경화로 인장 및 굴곡 강도가 우수한 CF 강화 복합재를 성공적으로 제작하였다. 본 연구 결과는 스티렌이 없는 친환경적인 VE 복합 재료 공정의 향후 산업화에 대한 높은 가능성을 보여준다. Flame-retardant vinyl ester (VE) resin films were developed from the mixtures of brominated and non-brominated epoxy resins via esterification with methacrylic acid without reactive diluents. The films were used to fabricate carbon fiber (CF) prepregs via a hot melt impregnation process. The viscosity of VE resins suitable for film production was optimized by mixing low-viscosity bisphenol-A and high-viscosity brominated bisphenol-A epoxy precursors. Increasing the bromine content of the cured VE resin further increased the limited oxygen index (LOI) (39%), storage modulus (2.4 GPa) at 25℃ and residual carbonization (16.1%) values compared to non-brominated VE. Manual layup of as-prepared VE prepregs with subsequent curing led to the successful fabrication of CF-reinforced composites with high tensile and flexural strength. The results from the study hold high promise for a styrene-free, environmentally friendly VE composite process in the future.
탄소복합재 접착공정을 위한 CFRP의 레이저 표면처리 기법의 적용
황문영 ( Mun-young Hwang ),강래형 ( Lae-hyong Kang ),허몽영 ( Mongyoung Huh ) 한국복합재료학회 2020 Composites research Vol.33 No.6
접착강도는 표면처리 기술을 통해 향상시킬 수 있다. 가장 일반적인 방법은 기계적인 결합력을 향상시킬 수 있는 접착 표면의 변화이다. 본 연구는 접착면의 레이저 표면 처리가 기계적 결합력에 미치는 영향과 탄소섬유 강화 복합재료(CFRP)의 접착 결합에 대해 설명한다. 1064 nm의 레이저를 활용하여 표면 조도를 패턴화했다. 레이저 샷의 수, 패턴의 방향, 길이가 CFRP/CFRP 단일 조인트의 접착력에 미치는 영향을 인장 시험을 통해 조사했다. ASTM D5868에 따른 시험을 수행하였으며, 파단 후 손상된 표면을 분석하여 결합 메커니즘을 결정했다. 접착 강도의 증가를 위해서는 CFRP 표면에 최적화된 레이저 샷의 수와 조도 깊이가 구성되어야 한다. 인장방향에서의 전단응력을 고려할 때, 접착층의 파단 경로를 길어지게 하는 45°의 방향의 조도가 접착강도의 증가를 야기했다. 그러나 레이저에 의한 조도의 길이는 접착 강도에 크게 영향을 주지 못했다. 레이저를 이용한 접착면의 표면처리는 기계적 결합 메커니즘을 확보하고 CFRP 접착 조인트의 접착 강도를 향상시키는 적합한 방법이라는 결론을 도출할 수 있다. 레이저 처리를 이용한 이점을 완전히 이용하기 위해서는 최적화된 레이저 공정 변수에 대한 연구가 반드시 필요하다. The adhesive strength can be improved through surface treatment. The most common method is to improve physical bonding by varying the surface conditions. This study presents the effect of laser surface treatment on the adhesive strength of CFRP. The surface roughness was patterned using a 1064 nm laser. The effects of the number of laser shots and the direction and length of the pattern on the adhesion of the CFRP/CFRP single joint were investigated through tensile tests. Tests according to ASTM D5868 were performed, and the bonding mechanism was determined by analyzing the damaged surface after a fracture. The optimized number of the laser shots and the optimized depth of the roughness should be required to increase the bonding strength on the CFRP surface. When considering the shear stress in the tensile direction, the roughness pattern in the direction of 45° that increases the length of the fracture path in the adhesive layer resulted in an increase of the adhesive strength. The surface treatment of the bonding surface using a laser is a suitable method to acquire a mechanical bonding mechanism and improve the bonding strength of the CFRP bonding joint. The study on the optimized laser process parameters is required for utilizing the benefits of laser surface processing.
3-Roll Coater를 이용한 핫멜트 에폭시-탄소섬유 토우프레그 제조방법에 관한 연구
박용민(Yongmin Park),정상기(Sangki Chung),윤영주(Youngju Yun),정연중(Yeanjung Jeong),배성우(Sungwoo Bea),허몽영(Mongyoung Huh),이학성(Haksung Lee),최동현(Donghyun Choi) 한국추진공학회 2015 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2015 No.11
경량이면서 고강도인 고성능 탄소섬유 복합재 연소관 제조에 적용 가능한 핫멜트 에폭시 수지 적용탄소섬유 토우프레그 제조공정 연구를 수행하였다. 3-Roll Coater를 이용한 핫멜트 에폭시 수지함침 공정 연구를 수행하여 탄소섬유의 입사각에 따른 토우프레그의 스프레딩 및 함침특성을 연구하였으며, 이에 따른 토우프레그의 성능을 함께 평가하여 보았다. This research has been studied the manufacturing method of hot melt epoxy resin applied carbon-fiber towpreg for light-weight, high strength composite motor case. We checked the characteristics of spreading and impregnation properties of the carbon fiber in accordance with the incident angles of the carbon fiber and evaluated the performance of towpreg as well.
박용민(Yongmin Park),황태경(Tae Kyung Hwang),정상기(Sangki Chung),박노현(Nohyun Park),정연중(Yeanjung Jeong),허몽영(Mongyoung Huh) 한국추진공학회 2016 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2016 No.5
본 논문에서는 필라멘트 와인딩 공정을 통해 제조되는 로켓 모터케이스, 수소연료전지 자동차용 연료탱크, 산업용 고성능 압력용기 등 성능과 신뢰성을 동시에 필요로 하는 부품 제조용 소재로 주목받고 있는 탄소섬유 토우프리프레그의 국내외 최신 연구동향에 대하여 살펴보았다. Carbon fiber towpreg is the one of spotlight materials for high-performance rocket motor cases, fuel tanks for hydrogen vehicles and other high-quality commercial pressure vessels. In this article, we reviewed the recent research trends in carbon fiber towpreg.
고성능 CFRP 압력용기 적용을 위한 고인성 에폭시 Matrix에 관한 연구
박용민(Yongmin Park),정상기(Sangki Chung),정연중(Yeanjung Jeong),박노현(Nohyun Park),김소영(Soyoung Kim),허몽영(Mongyoung Huh),이학성(Haksung Lee) 한국추진공학회 2015 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2015 No.11
고성능 복합재 압력용기 제조에 적용 가능한 토우프레그용 Matrix에 관한 연구를 수행하였다. 복합재 압력용기 Matrix의 요구 물성인 우수한 접착성, 높은 신율, 우수한 피로물성에 부합하는 고인성 수지 개발을 위해 열가소성 Nylon계 수지의 에폭시 수지 강인화제 (Toughener) 적용 가능성을 확인해 보았다. In this Study, in order to improve the performance of composite pressure vessel, we evaluated the applicability of thermoplastic nylon resins as epoxy toughener for carbon fiber towpreg.