| 초록 |
1960년대 초에 상업화된 레이온계 탄소섬유는 고탄성 PAN계 탄소섬유가 등장하기 전까지 독보적인 우주산업용 소재로서 특히 탄소섬유/페놀수지 복합재료의 개발에 매우 광범위하게 사용되어 왔다. 레이온계 탄소섬유는 PAN계 탄소섬유와 비교할 때 기계적 물성이 떨어지고 탄소수율이 낮다는 단점이 있으나, 저밀도, 고순도, 낮은 열전도도 및 단열성, 우수한 페놀수지와의 계면접착력 등의 장점 때문에 현재도 우주항공 및 국방소재 분야에서 내열 및 내삭마 복합재료의 보강재로 사용되고 있다. 레이온계 탄소섬유를 제조하기 위한 핵심기술은 레이온 프리커서 섬유를 최적의 조건에서 안정화시킨 후 탄화시키는 열처리 공정이다. 그러므로 안정화공정 및 탄화공정 중에 적용되는 열처리온도, 승온속도, 승온단계, 섬유표면의 난연제 처리 및 분위기가스 등의 여러 공정인자에 따라 얻어지는 안정화섬유 및 탄화섬유의 구조와 물성은 크게 영향을 받는다. 그 중에서 안정화 공정 전에 섬유표면에 행하는 난연제 처리는 섬유의 화학구조의 변화와 중량감소가 가장 두드러진 400℃ 이하의 안정화 영역에서 섬유의 탈수반응을 촉진시키고 타르 형성을 더디게 하여 탄소수율을 높일 뿐만 아니라 안정화 시간을 단축시키는데도 기여할 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 레이온 프리커서 섬유에 인화합물을 포함하는 여러 가지 난연제를 농도에 따라 처리한 후, 안정화공정으로부터 얻어진 섬유에 대한 단섬유 인장특성, 열특성 그리고 섬유의 미세구조에 미치는 난연제의 종류 및 농도의 영향을 조사하였다. 레이온섬유의 안정화공정은 스테인레스 튜브형 열처리로 내에서 일정량의 공기가 주입되는 분위기에서 수행하였다. 또한, 안정화공정 중에 섬유에 가해지는 하중의 유·무, 승온속도 등의 공정인자에 대한 영향도 함께 관찰하였다.
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