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소개글

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목차

Ⅰ. 개요

Ⅱ. 재료공학과 재결정
1. 재결정
2. 결정립의 성장
3. 재결정 온도

Ⅲ. 재료공학과 복합재료

Ⅳ. 재료공학과 가공경화

Ⅴ. 재료공학과 고분자
1. Embedding
2. Slush molding
3. Dip molding

Ⅵ. 재료공학과 섬유강화
1. 보강용 섬유
2. 섬유강화 플라스틱
3. 탄소 섬유
4. 아라미드 섬유

참고문헌

본문내용

(Aramid FRP)등의 선진복합재료도, 기본적으로는 GFRP와 동일 성형방법의 채용이 가능하다.
일반적으로는 FRP는, 기지수지, 강화섬유 및 부자재로 구성된다. 이들은 어떤 것이든 성형시 일체화 되는 일이 많은데, 기계성형에서는 미리 혼합해 두는 일도 많으며 이러한 것을 성형 재료(Molding compound) 라고 부른다.
FRP에 이용되는 기지수지의 종류는 많지만 크게 나누어 열경화성 수지(Thermosetting resin, TS)와 열가소성 수지(Thermoplastic resin, TP)가 있고, 이들을 이용한 FRP는 각각 FRTS, FRTP 라고 약칭된다.
3. 탄소 섬유
탄소섬유는 레이온, 폴리아크릴로니트릴(PAN)등의 유기섬유, 또는 석유핏치를 원료로 하여 이들을 precursor로서 소성시켜 만들어진다. 원료에 따라 제조공정은 약간 다르지만, 800～1600℃의 소성온도에서는 고강도의 탄소섬유를 얻을 수 있고, 2500～3000℃ 고온 소성온도에서는 고탄성율의 흑연섬유가 얻어진다.
탄소섬유에는 인장강도가 큰 High Strength(HS) 또는 High Tensile Strength(HT) 와, 인장강도는 적으나 탄성률이 높은 High modulus(HM)가 있다.
흑연섬유는 표면활성도가 낮기 때문에 금속과 복합화한 경우 섬유와 기지계면의 반응을 억제하기 쉽다.
따라서 현재 시판되고 있는 거의 모든 탄소섬유에는 CFRP의 층간전단강도를 크게 하기위한 표면처리가 실시되고 있다. 습식산화, 건식산화, 양극산화 등의 산화에 의한 방법과 여러 가지 화학반응에 의한 탄소섬유의 표면에 각종의 관능기(官能基)나 쇄상분자(鎖狀分子)를 부가시키는 방법, 탄소섬유의 표면에 whisker를 석출시키는 방법, 또는 탄소섬유의 표면을 각종의 고분자와 열분해탄소로 피복하는 방법 등이 보고 되고 있다.
산화처리에 의한 층간전단강도의 향상 기구에 대해서는 고강도사를 초산으로 산화하면 층간전단강도, 굽힘강도는 증가하지만 초산 산화 후 메틸화 처리하면, 미처리사와 같은 정도로 되어 버리기 때문에 탄소섬유표면의 산소를 포함한 관능기가 층간전단강도의 향상에 기여한다는 것이 확인되어 있다.
탄소섬유의 표면을 고분자로 피복하는 방법에 대해서는 검토되어 있으므로 인장강도도 저하시키지 않고 굽힘강도, 층간전단강도를 증가시킬 수 있다.
섬유의 젖음성(wettability)과 층간전단강도의 관계도 검토되어 있어, 탄소섬유 다발을 넣은 튜브에 에폭시수지를 침투시켜, 이 속도와 층간전단강도를 비교하면 젖음성이 우수한 섬유일수록 층간전단강도는 높다.
이 재료는 공업재료로서의 발판을 굳혀서, 매년 꾸준히 수요가 늘고 있다. 현재의 시장은 우주, 항공 및 스포츠용품이 대부분을 차지하고 있지만 자동차, 로보트 그 외의 일반산업기계에 사용하게 되면 수요는 비약적으로 늘어날 것이 틀림없다.
4. 아라미드 섬유
고강도, 고탄성율을 나타내는 몇 종류의 유기섬유에 대해서 특성의 한 예를 나타낸 것이다. 그중에서도 1972년에 Du Pont 사가 개발한 Kevlar는 비강도가 높고, 열안정성, 치수안정성, 내피로강도, 우수한 감쇠특성 등, 많은 특성을 가진 섬유이다.
이것은 p-phenylenediamine 과 terephthalic acid chloride산 chloride와의 저온융액중합에 의해 얻어진다. 테레프타렌산 chloride에 p-페니렌지아민과 34\' diaminophenylether을 반응시켜서 습식방사한 후 열연신한 섬유도, 帝人(株)에서 개발되어 테크노라라고 하는 상품명으로 판매되고 있다.
아라미드섬유의 특성은 인장강도는 크지만, 압축에 대해서는 그렇게 강하지 않으나 감쇠특성이 우수하다. 이 특성을 살려, CFRP 등과 조합해서 hybrid 복합재료로서 사용되는 일이 많고 고무보강용, rope 와 직포용(織布用) 및 FRP기재로서 이용되고 있다.
참고문헌
◎ 김은경 외 5명, 재료공학 실험실습 교육과정 개발, 한국공학교육학회, 2007
◎ 김기석 외 1명, 항공기용 탄소섬유강화 복합재료의 기술동향, 한국고무학회, 2011
◎ 남수우, 우리나라 재료공학교육의 변천과정, 한국공학교육학회, 2000
◎ 성용길 외 2명, 생체의료용 기능성 고분자 재료의 개발, 한국고분자학회, 2006
◎ 양범주 외 2명, 입자강화 복합재료의 크리프거동에 관한 연구, 한국전산구조공학회, 2011
◎ 허훈 외 1명, 유한요소 극한해석을 이용한 가공경화재료의 튜브압출공정 해석, 한국소성가공학회, 1993

키워드

재료공학,   공학,   복합재료,   가공경화,   고분자