• 제목/요약/키워드: 섬유 방향

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단섬유보강 플라스틱 사풀성형제품의 섬유방향성에 따른 기계적성질 예 (Study for Predicting Mechanical Properties Depending on Fiber Orientation in Injection Molded Short-Fiber-Reinforced Plastic Parts)

  • 권태헌
    • 유변학
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    • 제8권2호
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    • pp.78-91
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    • 1996
  • 단섬유 보강 플라스틱 복합재료에 사출성형에서 섬유배향은 금형 충전 공정 중의 유동장에 의해 결정되고 섬유의 배향 상태는 역으로 유동장에 영향을 미친다. 단섬유에 의 한 추가적인 응력을 포함하는 Dinh과 Armstrong의 이방성 구성방정식을 충전유동과 섬유 배향의 연계해석에 도입하였다. 충전유동의 해석은 새로운 압력 지배방정식과 에너지 방정 식을 유한요소법과 유한차분법을 이용하여 풀고 동시에 2차 배향 텐서의 변화방정식을 4차 Runge-kutta 방법으로 풀었다. 섬유의 배향상태를 구한 후에 일방향성 복합재료의 Halpin-Tsai 식과 배향 평균모델을 도입하여 사풀성형품의 이방성 기계적 성질이 예측되었 다. 직사각형 캐비티에서 수치해석결과를 실험결과와 비교하였다. 섬유배향과 유동과의 상호 연계작용을 특히 게이트 근처에서 섬유배향에 영향을 미치며 수치해석 결과는 벽면 근처에 서 유동방향으로 배향하는 shell층을 과대 예측함을 알수 있었는데 이는 배향 텐서 변화 방 정식의 최종근사에서 기인하는 오차로 판단된다. 수정된 복합최종 근사를 바탕으로 예측된 이방성 기계적 성질이 기존의 복합최종 근사에 기초한 예측보다 실험 결과에 정량적으로 보 다 잘 일치하였다.

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두께방향 섬유체적비 불균일이 원통형 복합재 격자 구조의 비틀림 좌굴 하중에 미치는 영향 (The Effect of Fiber Volume Fraction Non-uniformity through Thickness Direction on the Torsional Buckling Load of Cylindrical Composite Lattice Structure)

  • 전민혁;조현준;김연주;이미연;김인걸
    • Composites Research
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    • 제36권2호
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    • pp.80-85
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    • 2023
  • 원통형 복합재 격자 구조는 필라멘트 와인딩 공법으로 제작되며 제작 공정에서 두께방향 섬유체적비 불균일이 발생할 수 있다. 섬유체적비 불균일은 구조의 강성에 영향을 미칠 수 있으며 강성 및 좌굴 특성이 변화할 수 있다. 본 연구에서는 두께방향 섬유체적비 불균일이 복합재 격자 구조의 비틀림 좌굴 하중에 미치는 영향에 대하여 분석하였다. 섬유체적비 변화에 의한 강성 변화를 유한요소 모델에 적용하였고 비틀림 하중을 가한 뒤 좌굴 해석을 수행하였다. 두께방향 섬유체적비 편차에 따른 좌굴 하중을 비교하였다. 섬유체적비 불균일에 의해 비틀림 좌굴 하중이 저하될 수 있음을 확인하였다.

외부 부착 탄소섬유를 사용한 I형 보의 전단 보강 효과 연구 (An Experimental Study on Shear Strengthening Effect of I-girder using Externally Bonded CFRP Strips)

  • 김창혁
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제22권4호
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    • pp.108-113
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    • 2018
  • 기존 구조물의 노후화로 인하여 보수 및 보강에 관한 연구는 활발히 이루어지고 있다. 탄소섬유를 사용한 외부 부착공법은 경제적이고 짧은 시간에 보강 작업이 이루어질 수 있기 때문에 널리 사용되고 있다. 일반적으로 탄소섬유를 사용한 전단 보강에는 일 방향 레이아웃이 많이 사용되고 있으며, 재료의 양, 섬유의 각도 그리고 간격 등에 관한 실험 연구가 많이 진행되었다. 하지만 예비 실험 결과를 통하여 이 방향 전단보강 레이아웃은 일 방향 전단보강보다 좀 더 효율적으로 부재를 구속하는 것을 확인하였다. 따라서, 유사한 재료의 양을 사용하여 일 방향과 이 방향 전단 보강 작업이 이루어진 후 실험을 통하여 두 보강작업의 효과가 검증되었다. 탄소섬유 보강 작업을 할 때는 탄소섬유의 부착파괴를 방지하기 위하여 탄소섬유 앵커가 설치되었다. 탄소섬유 앵커와 탄소섬유 레이아웃의 전단보강 효과는 실험 경간에 발생한 주인장 변형률의 분포를 통하여 검증되었다.

일방향섬유 복합재료의 마찰 및 마모 특성에 관한 연구

  • 정형범;윤재륜
    • 한국윤활학회:학술대회논문집
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    • 한국윤활학회 1998년도 제27회 춘계학술대회
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    • pp.64-68
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    • 1998
  • 본 연구에서는 다양한 종류의 섬유를 일방향으로 배향시켜 제작한 복합재료의 트라이볼로지 연구를 수행하였으며 특히 섬유의 배향과 활주속도가 트라이볼로지 성질에 미치는 영향을 연구하였다. 실험에 쓰인 시편은 유리 섬유, 아라미드 섬유, 그리고 고탄성 탄소 섬유를 보강재료로 에폭시 수지를 모재로 사용한 일방향섬유 복합재료이며 각각의 시편을 스테인레스 강 상대 마찰면에 마찰시켜 마모량과 마찰 계수를 구하였다. 실험조건으로 사용한 여러 활주속도에서 탄소섬유복합재료가 모든 섬유배열방향에서 아라미드섬유복합재료와 유리섬유 복합재료보다 마모율과 마찰계수가 낮은 경향을 보였으며 특히 높은 속도에서는 탄소섬유복합재료의 특성이 뛰어남을 알 수 있었다.

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포플러재(材)의 재질(材質)에 관(關)한 시험(試驗) (Studies on the Properties of Populus Grown in Korea)

  • 조재명;강선구;이용대;정희석;안정모;심종섭
    • Journal of the Korean Wood Science and Technology
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    • 제10권3호
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    • pp.68-87
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    • 1982
  • 우리나라산 포인 이태리 포푸라 I-214, I-476, 미류나무, 양버들, 은수원사시나무, 황철나무, 물황철나무, 사시나무 등 9 수종의 포푸라재에 대한 해부학적 성질, 물리적 성질, 기계적 성질을 구명하여 포푸라재의 재질비교, 적정이용도, 목재가공 및 재질개량 등의 기초자료로 활용하기 위하여 실시 되었다. 1. 포푸라재의 연륜폭은 3.5~12.6 mm 범위에 있고 수종별 연륜폭의 차이는 대단히 심하고 수고부위가 높아짐에 따라 점차 감소하는 경향을 나타내고 있으며 시험결과는 Fig. 2와 같다. 2. 포푸라재의 변재폭은 3.6~8.6cm, 변재율은 64~94%, 심재지름은 4 ~ 18 cm 범위에 있으며, 수종별로 변재폭, 심재지름, 변재율은 각각 상이하고 수고부위별에 따른 변재폭의 변이는 수고가 높아짐에 따라 점차 감소하는 경향을 나타내고 있으며 시험결과는 Table 2 와 같다. 3. 포푸라재의 수피율은 9.0~15.8 % 범위에 있고, 수종별로 차이가 심하다. 4. 포푸라재의 섬유장은 0.920 ~ 1.1 61 mm, 섬유폭은 24~29${\mu}$, 섬유장과 섬유폭의 비는 37 ~ 43 범위에 있으며 수종별로 각각 상이 하였다. 섬유장과 섬유폭의 변이는 수심에서 수피로 향하여 증대하였으며 또한 섬유장은 수고부위가 높아짐에 따라 감소하였으나 섬유폭은 수고부위에 따라 일정한 경향을 나타내지 않았으며 시험결과는 Fig. 4-1~4-2 와 같다. 포푸라재의 섬유막 두께는 1.6~2.3${\mu}$ 범위에 있으며 수종별로 다소 차이가 있다. 5. 포푸라재의 도관의 직경은 경단방향에서 86 - 120${\mu}$, 촉단방향에서 58-77${\mu}$ 범위에 있으며 시험 결과는 Table3 과 같다. 6. 포푸라재의 생재함수율은 82-129 % 범위에 있으며 심재는 변재보다 함수율이 높고 수고부위별에 따른 생재함수율의 변이는 일반적으로 수고가 높아짐에 따라 점차 감소하는 경향을 나타내고 있으며 시험결과는 Fig. 5-1 과 같다. 7. 포푸라재의 생재비중은 0.64-0.69 기건비중은 0.35 - 0.47, 전건 비중은 0.33 - 0.45. 용적밀도수는 290 - 390 kg/$m^3$ 범위에 있고 수종별로 각각 상이하며 시험결과는 Table 4와 같다. 8. 포푸라재의 전수축율은 촉단방향에서 7.15-8.81%, 경단방향에서 2.49 - 3.46 %, 섬유방향에서 0.25 - 0.49 %이였고 기건수축율은 촉단방향에서 0.19 - 0.28 %, 경단방향에서 0.06 - 0.12 %, 섬유방향에서 0.02 %로 수종별로 상이하며 비중이 큰 수종일수록 크고 촉단과 경단과의 수축율의 비는 2.17 - 3.04 였으며 시험결과는 Table 4 와 같다. 9. 포푸라재의 흡수량은 경단면에서 0.06 - 0.08g/$cm^2$, 촉단면에서 0.07-0.11g/$cm^2$, 횡단면이 0.31 - 0.49 g/$cm^2$로 방향별 흡수량은 횡단면이 가장 크고 경단면이 가장 적다. 흡습성은 경단면이 0.009 - 0.012g/$cm^2$, 촉단면이 0.010 - 0.014g/$cm^2$, 횡단면이 0.027 - 0.037g/$cm^2$로 방향별로는 횡단면, 촉단면, 경단면 순이고 수종별 흡수량과 흡습성은 상이하며 시험결과는 Table 5 와 같다. 10. 포푸라재의 종압축강도는 298 - 490 kg/$cm^2$, 횡압축 강도는 34 - 70 kg/$cm^2$, 부분압축강도는 62 - 102 kg/$cm^2$로 수종별로 차이가 있으며, 비중이 큰 수종일수록 증가하는 경향을 나타내었으며, 시험결과는 Table 6 과 같다. 11. 포푸라재의 종인장 강도는 532-1180kg/$cm^2$로 수종간에 차이가 대단히 컸고, 비중이 클수록 종인장 강도가 증가하며 힘 인장 강도는 34 - 55 kg/$cm^2$ 범위에 있고 시 험결과는 Table 7과 같다. 12. 포푸라재의 전단강도는 경단방향이 76-100kg/$cm^2$, 촉단방향이 90-129kg/$cm^2$ 범위에 있고 일반적으로 비중이 큰 수종일수록 증가 하였으며 촉단방향이 경단방향보다 컸다. 시험결과는 Table 8과 같다. 13. 포푸라재의 휨강도는 604 - 959 kg/$cm^2$의 범위에 있으며 수증별로 차이가 심하였으며 일반적으로 비중이 큰 수종일수록 휨강도는 컸다. 시험성적은 Table 9와 같다. 14. 포푸라재의 할열강도는 경단방향이 17-23kg/cm, 촉단방향이 13-25 kg/cm의 범위에 있고, 수종간의 할열강도는 별 차이가 없으며 방향별로는 촉단방향이 경단방향보다 컸으며 시험성적은 Table 10과 같다. 15. 포푸라재의 충격흡수에너지는 10.33-0.67 kg/$cm^2$의 범위에 있고 수종간에 충격흡수에너지의 차이는 대단히 컸고 비중이 큰 수종일수록 컸으며 시험성적은 Table 11과 같다. 16. 포푸라재의 못인발 저항은 경단방향이 11-30 kg/cm, 촉단방향이 13-27 kg/cm, 횡단방향이 9-14 kg/cm로 수종간에는 큰 차이 가 없었는데 단면별로는 촉단면이 가장 크고 경단면, 횡단면 순으로 일반적으로 비중이 큰 수종일수록 못인발 저항은 컸다. 시험 성적은 Table 12 와 같다.

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$TiO_2/PVP$ 나노섬유의 제조 (Fabrication of axially aligned $TiO_2/PVP$ nanofibers)

  • 이세종
    • 한국결정성장학회지
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    • 제17권1호
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    • pp.30-34
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    • 2007
  • [ $TiO_2/PVP$ ] 나노섬유의 배열을 증진시키기 위하여 콜렉터 접지방법을 변화시키면서 전기방사하였다. 한축방향의 배열을 가진 섬유를 만들기 위하여 두개의 전도성 기판을 콜렉터로 사용하여 전기방사하였다. 또한, 두축방향의 섬유배열을 하기 위하여 $90^{\circ}$ 각도로 배치된 콜렉터를 타이머로 조절하면서 방사하였다. 전기방사 시 나노섬유는 콜렉터 전극사이에서 전기장 효과에 의해 퍼지는 현상이 관찰되었다. 실험결과, 후자의 $TiO_2/PVP$ 나노섬유 경우 콜렉터에 정체된 전하의 해소로 인하여 방향성에 더 효과적이었다.

SFRSCC의 섬유 방향성에 미치는 입구 속도와 점성의 영향성에 대한 수치해석 (Numerical Investigation of the Density and Inlet Velocity Effects on Fiber Orientation Inside Fresh SFRSCC)

  • ;이종재;이종한;이건준;안윤규
    • 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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    • 제22권3호
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    • pp.16-20
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    • 2018
  • 강섬유 보강 자기충전 콘크리트(Steel Fiber Reinforced Self-Compacting Concrete, SFRSCC)는 사회기반 시설이나 초고층 빌딩, 원자력 발전 시설, 병원, 댐, 수로 등 전반적으로 널리 사용되어지고 있는 재료이다. SFRSCC는 짧고, 개별적인 보강 섬유로 인해 일반적인 자기충전 콘크리트(Self-Compacting Concrete, SCC) 보다 인장 강도, 연성, 휨 강성 등에서 뛰어난 성능을 보인다. 하지만 SFRSCC의 이러한 성능은 섬유의 방향성에 의해 크게 좌우되는 경향이 있다. 짧고 개별적인 섬유들은 타설 과정에서 섬유의 방향성을 컨트롤 할 수 없기 때문에 무분별하게 콘크리트 내에 위치하게 된다. 섬유의 방향이 제어되지 않은 상태에서 콘크리트의 경화가 진행될 경우 휨 강성과 인장 강도의 저하를 야기하고, 이는 예상 강도 미달의 원인이 될 수 있기 때문에 SFRSCC를 사용할 때 섬유의 정렬은 중요한 요소가 된다. 따라서 본 연구에서는 유한 요소법을 사용하여 타설 공정 중 콘크리트 매트리스의 점도 및 입구 속도가 섬유 방향에 미치는 영향에 대해 분석하였다.

유리섬유 강화 열가소성 복합재료 판재의 소성가공 (Deep Drawing of Glass Fiber Reinforced Thermoplastic Composite)

  • 이중희
    • 한국정밀공학회지
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    • 제13권8호
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    • pp.88-95
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    • 1996
  • 유리섬유가 강화된 열가소성 복합재료 판재의 성형성에 대한 이해를 돕기 위해 이론적 고찰과 실험적 고찰이 행해졌다. 성형시험에서 사용된 형상은 임의의 방향으로 위치한 유리섬유를 중량비로 30% 함유한 폴리프로필렌 재료가 사용되었고, 시험된 형상은 판재의 굽힘성이나 인장성을 측정하는데 널리 사용되는 스위프트컵(Swift flat-bottomed cup)모양이다. 성형시험과 재료시험은 플리프로필렌 Matrix의 유리성 천이온도(Glass transition temperature)와 용융온도 사이에서 행해졌다. 본 연구의 이론과 고찰을 위해서 재료의 평면 방향으로는 동질성을 그리고 그 직각 방향으로는 이질성을 가진 연속체 물질로 가정하여 유도하였다. 이러한 이론적 결과는 실험 결과와 비교되어졌고,이를 통해 시험된 재료의 최적의 성형조건을 제시하였다.

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광촉매 나노입자를 이용한 섬유제품

  • 김성호;곽승엽
    • 섬유기술과 산업
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    • 제8권2호
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    • pp.120-127
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    • 2004
  • 광촉매(photocatalyst)는 빛에 의하여 작용하는 촉매 물질로서 항균, 방취, 유기물 분해, 수질 및 대기개선 등의 환경분야와 물 분해에 의한 청정 에너지생성 등의 다양한 분야에서 많은 주목을 받고 있으며, 이미 기본적인 특성에 대한 많은 연구가 수행되었다[l-3]. 광촉매와 섬유의 연계연구는 기존의 연구를 통해 밝혀낸 광촉매의 많은 유용한 특성들을 섬유에 도입하거나, 기존의 연구의 한계점을 섬유의 고유의 특성을 이용하여 극복하여 광촉매 고유의 특성을 극대화하는 방향으로 연구가 수행되고 있다. 본고에서는 가장 널리 이용되고 있는 이산화티탄(titanium dioxide, TiO$_2$) 광촉매의 기본특성을 이해하고, 광촉매의 특성을 접목한 광촉매ㆍ섬유제품의 현재까지의 연구동향을 알아봄으로써, 섬유분야의 많은 지식을 가지고 있는 독자들에게 새로운 섬유제품 개발의 아이디어의 기회를 제시하고자 한다.

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