탄소섬유 강화 PA6/PPO 복합재료의 섬유 배향에 따른 충격강도 및 열팽창 거동에 관한 연구

• Published in: Composites Research(구 한국복합재료학회지) 2014, 27(2), , pp.52-58
• Main Authors: 원희정, Hee Jeong Won, 성동기, Dong Gi Seong, 이진우, Jin Woo Lee, 엄문광, Moon Kwang Um
• Format: Article
• Language: Korean
• Subjects: coefficient of thermal expansion; fiber orientation; impact strength; injection molding; 사출성형; 섬유 배향; 열팽창 계수; 재료공학; 충격강도
• ISSN: 2288-2103; 2288-2111

사출 성형을 통해 제조된 단섬유 강화 복합재는 사출 성형 중 발생하는 수지 유동으로 인해 동일 시편 내에서도 다양한 섬유 배향을 갖는다. 이러한 섬유의 배향은 최종 복합재의 기계적, 열적 특성에 많은 영향을 주므로, 본 연구에서는 사출 성형된 탄소단섬유 강화 PA6/PPO 복합재의 섬유 배향을 광학 현미경 분석을 통하여 측정하고 섬유의 배향이 복합재의 충격강도 및 열팽창 계수에 미치는 영향을 분석하였다. 충격강도의 경우에 섬유의 배향이 크랙이 전파되는 방향에 수직으로 배향되어 있을수록 더 높은 충격강도를 보였으며, 이는 섬유의 배향에 따른 충격내성 강화 메커니즘과 밀접한 연관성을 보여주었다. 열팽창 계수의 경우에는 섬유가 열팽창률을 측정하는 방향과 동일한 방향으로 배향되어 있을수록 더 낮은 열팽창계수를 보였으며, 이 결과 역시 섬유의 배향이 열팽창 특성에 미치는 메커니즘과 밀접한 연관성을 보였다. Short fiber reinforced composites manufactured by injection molding have diverse fiber orientations variable with measuring positions even in the same specimen, which is caused by the flow induced fiber orientation. Fiber orientations considerably affect the mechanical and thermal properties of final composite products. In this study, fiber orientation of injection molded carbon fiber reinforced PA6/PPO composite was measured at several points of the specimen by optical microscopy analysis and the corresponding izod impact strength, coefficients of thermal expansion (CTE) were also measured to investigate the influence of local fiber orientation on the mechanical and thermal properties. Izod impact strength where fiber was perpendicular to the direction of crack propagation was higher than where fiber was parallel to the direction, which could be explained be the impact resistance reinforcing mechanism by fiber orientation. CTE was also lower where fiber was parallel to the measurement direction of CTE than where fiber was perpendicular to the direction, which could be also explained by the dimensional stability mechanism by fiber orientation.