초록
수지 이동 성형공정에서 섬유직조가 수지에 의해 함침될 때 발생하는 기공 또는 나쁜 젖음성은 최종 성형품의 물성 저하에 심각한 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 수지이동 성형공정에서의 이러한 문제점을 극복하기 위한 기초 데이터를 제공하기 위하여, 실란 커플링제를 사용한 섬유의 표면 개질이 수지의 유동특성과 수지와 섬유 사이의 젖음성 및 기공함량에 미치는 영향을 조사하였다. 빔 형태의 금형을 대상으로 에폭시 수지와 평직형태의 유리섬유를 사용하여 미시적인 유동가시화 실험 및 경화실험을 수행하였다. 섬유의 표면을 개질함으로써 수지와 섬유 사이의 동적 접촉각이 감소하고 위킹속도는 증가한 것으로 나타났으며, 이러한 결과로부터 본 연구에서 사용한 화학적 표면개질이 섬유직조의 젖음성 및 미시적 흐름 거동을 향상시킬 수 있는 중요한 요인임을 확인할 수 있었다. 또한 수지의 높은 온도와 낮은 침투 속도는 동적 접촉각을 감소시키기 위한 중요한 가공 변수임을 알 수 있었다. 그러나 섬유직조의 투과성은 표면을 개질하였을 경우 오히려 감소하였는데, 이는 젖음성의 향상으로 인하여 수지와 섬유 사이의 접촉시간의 증가에 기인하는 것으로 생각된다. 마지막으로 경화공정을 통해 제조된 시편의 기공 함량을 측정 비교한 결과, 표면개질은 수지이동 성형공정에서의 기공형성에도 중요한 변수로 작용하여, 수지와 섬유 사이의 젖음성을 향상시키고, 최종 성형품의 기공함량을 감소시킴을 확인할 수 있었다.
Flow-induced voids during resin impregnation and poor fiber wetting have known to be highly detrimental to the performance of composite parts manufactured by resin transfer molding(RTM) process. In this study, in order to overcome these serious problems encountered in RTM, the effects of surface modification by using silane coupling agent as a surface modifier on the flow characteristics, the wetting between resin and fiber, and void content were investigated. For the experiments of microscopic flow visualization and curing in a beam mold, glass fiber mats having plain weaving structure and epoxy resin were used. Modifying the fiber surface was found to result in a significant decrease of dynamic contact angle between resin and fiber and increase of wicking rate. Therefore, it was confirmed that the surface modification employed in this study could improve the wettability of reinforcing fibers as well as micro flow behavior. In addition, It was revealed that high temperature and low penetration rate of the resin are more favorable processing conditions to reduce the dynamic contact angle. However, surface modified fiber mat was found to have lower permeability than the unmodified one, which may be explained in terms of the decrease of contact time between resin and fiber owing to improvement of wetting. It was also exhibited that surface modification had a significant influence on void formation in RTM process, resulting in a decrease of overall void content due to the improvement of wetting in cured composite parts.
