VaRTM 공정을 이용한 복합재료 성형 시 이물질 밀 압력변화에 의한 Void 형성에 관한 연구

Abstract

본 논문은 VaRTM공정 중 문제될 수 있는 현상을 파악하고 문제점과 해결방법을 고찰하고 있다. 복합재료의 발달로 인해 성형하는 제품의 크기와 형상이 복잡해지고 있다.

성형하는 제품의 크기가 커질수록 적층작업이 복잡하고 어려워지는데 이러한 적층과정에서 불안정하게 프리폼 내부로 삽입되는 이물질은 수지의 함침과정에 방해요소로 작용하며 경화 후 이물질 주위 거대기공 및 미세기공의 발생을 초래하여 재료의 내부에서 응력집중부로 작용하기 때문에 최종 성형품의 기계적 강도를 저하시키는 요소로 작용할 수 있다.

본 논문에서는 VaRTM공정에서 일정치수의 이물질을 삽입하여 이물질의 주위에 미세기공의 발생수와 크기를 조사하였으며 VaRTM공정 중의 가해지는 압력을 조절하여 void 생성의 변화를 조사해 보았다. 연구 결과 1.6 mm이상의 불순물 두께에서 void가 생성되어 두께가 증가함에 따라 분포도가 증가하고 void의 직경이 커지는 것을 알 수 있었다.

두께 1.6 ~ 2.4 mm 범위는 void가 발생하기 시작하여 분포도를 넓혀가는 생성이 활발하게 이루어졌으며 두께가 3.2 mm를 넘어가면서 void의 직경이 확대되는 성장 반응이 활발하게

이루어졌다. 반면에 1.6 mm 크기 이하의 미세 이물질은 복합재료 제작시 Void 발생에 크게 작용하지 않은 것으로 판단되어진다. 이러한 연구의 결과를 통해 불순물의 유입이 복합재료 내부에 void를 생성하여 재료의 결함으로 존재하는 것을 확인할 수 있었다.