Abstract
During the compression molding process of the continuous fiber-reinforced polymeric composites, two main problems such as fiber-matrix separation and fiber orientation are produced by the difference of flow velocity. Molded parts are lead to be nonhomogeneous and anisotropic. As the mechanical property of the products are dependent on the separation and orientation, it is important to research the fiber mat structure and molding condition. If the fiber mat structure is changed by the increment of needling, the separation decreases and after compression molding the orientation is easily aligned. As it were, the compression moldability is good. But the defects as tears, thin thickness are produced in the products. Therefore, it is important to clarify the moldability in relation to the usage of products and the expenses of produce on the actual process. Therefore we must make the measurement methods that can define the moldability of products. In this research, the effects of the fiber mat structure(NP = 0, 5, 10, 25, 50 punches/$cm^2$) and the mold geometry($r_p$ = 1, 25, 50 mm) on the moldability of products were discussed. We investigated the case of one-dimensional flow in order to obtain the degree of nonhomogeneity and the fiber orientation function. In result, we could gain the correlation coefficient of the continuous fiber-reinforced polymeric composites. Also we experimented on the cup-type compression molding which was appeared the wrinkle on the flange part by the complex stress condition in order to gain the degree of nonhomogeneity and area ratio. In result, the moldability of products was expressed as the correlation coefficient and area ratio.
섬유강화 플라스틱 복합재료를 압축성형할 때 발생하는 문제점은 유동 속도차에 의한 섬유와 모재의 분리 및 섬유 배향이다. 섬유의 분리.배향에 의해 성형품은 불균질해지고 이방성이 되어 기계적 특성 등에 영향을 미치게 된다. 그러므로 분리.배향에 영향을 미치는 섬유구조 및 성형조건을 연구할 필요가 있다. 니들펀칭횟수를 증가시켜 섬유구조를 변화시키면 모재와 강화재간의 함침성은 양호해지고, 압축성형후 섬유의 배향은 잘 이루어진다. 즉, 제품의 성형성은 좋아진다. 그러나 파단, 두께감소 등 결함이 발생할 수 있으므로 실제공정에서 제품의 용도, 생산비 등을 고려하여 제품의 성형성을 명확히 함은 중요하다. 또한, 제품의 성형성을 판단할 수 있는 척도가 마련되어야한다. 본 연구에서는 성형품에 미치는 섬유구조(NP=0, 5, 10, 25, 50 punches/$cm^2$) 및 성형조건($r_p$ = 1, 25, 50 mm)의 영향에 대해 연구하고, 나아가 제품의 성형성에 대한 정의 및 척도를 마련하였다. 일차원 평판 성형품에 대해 섬유함유율을 통해 불균질도를 구하고, 화상처리를 통해 섬유배향을 구한 후 이들의 상관관계를 나타내는 상관계수를 얻었다. 또한 컵형 압축 성형시 복잡한 음력상태에 의해 플랜지부에서 발생하는 주름현상을 불균질도 및 면적비를 통해 나타내었다. 결과적으로 제품의 성형성을 상관계수 및 면적비를 통하여 나타내었다.