탄소섬유/에폭시 복합체의 경화공정 중 물성변화

류동조; 황재영; 김성철

Korean Journal of Rheology, Vol.6, No.1, 10-19, June, 1994

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탄소섬유/에폭시 복합체의 경화공정 중 물성변화

Property Change during the Curing Process of Carbon Fiber/Epoxy Composite

류동조, 황재영, 김성철

초록

에폭시수지와 CFRP 복합체 구조물의 경화공정 중에 발생하는 잔류응력은 구조물의 기계적 물성에 영향을 미친다. 따라서 잔류응력을 낮추기 위해 여러가지 방법들이 발표되고 있다. 이 연구에서는 잔류응력을 낮추는 방법으로 잔류응력의 발생 mechanism을 이해하고, 반응속도식과 여러가지 기초물성을 기초로 한 computer simulation program을 이용하여 에폭시수지와 복합체 구조물의 잔류응력을 최소화하는 경화공정을 찾는 연구를 진행하였다. 경화과정에서는 대부분의 경화온도가 구조물의 유리전이온도보다 높기 때문에 잔류응력이 발생하지않고 대부분의 잔류응력은 냉각과정에서 발생하였다. 잔류응력을 정량화하는 방법으로 구조물의 표면이 유리전이온도에 도달하였을때, 내부 비체적분포를 상대적인 잔류응력이라 간주하였다. 컴퓨터모사에 의해 최종경화온도와 냉각속도를 바꾸면서 잔류응력을 모사한 결과 최종경화온도가 낮을수록, 냉각속도가 작을수록 잔류응력이 작게 발생하였다.

Residual stress, generated during the curing process of epoxy and CFRP composite structure, exerts significant influences upon their mechanical properties. In this paper, after understanding the generation of residual stress and measuring the reaction kinetics and physical properties, optimun curing process that can minimize the residual stress is investigated. No residual stress was generated during the curing step since the curing temperature was always higher than the T_g Almost all the residual stress were generated during the cooling step. To quantify the residual stress, the area under the specific volume distribution function was considered as the relative residual stress when the surface temperature reached the T_g of the structure. The residual stress decreased with lower curing temperature and slower cooling rate. Keywords : Residual stress, epoxy curing, epoxy reaction kinetics, epoxy curing process, thermal conductivity, heat capacity

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