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복합 재료는 모두 강화 섬유와 플라스틱 소재로 결합됩니다. 복합 재료에서 수지의 역할은 매우 중요합니다. 수지의 선택은 일련의 특징적인 공정 변수, 기계적 특성 및 기능성(열적 특성, 가연성, 내환경성 등)을 결정합니다. 수지 특성은 복합 재료의 기계적 특성을 이해하는 데 중요한 요소이기도 합니다. 수지를 선택하면 복합 재료의 공정 및 특성 범위를 결정하는 범위가 자동으로 결정됩니다. 열경화성 수지는 제조성이 우수하여 수지 매트릭스 복합 재료에 일반적으로 사용되는 수지 유형입니다. 열경화성 수지는 실온에서 거의 전적으로 액체 또는 반고체 상태이며, 개념적으로 최종 상태의 열가소성 수지보다는 열가소성 수지를 구성하는 단량체와 더 유사합니다. 열경화성 수지는 경화되기 전에는 다양한 형태로 가공할 수 있지만, 경화제, 개시제 또는 열을 사용하여 경화된 후에는 경화 과정에서 화학 결합이 형성되어 다시 성형할 수 없습니다. 작은 분자가 분자량이 더 큰 3차원 가교 결합된 경질 중합체로 변형됩니다.

열경화성 수지에는 여러 종류가 있는데, 일반적으로 페놀수지가 사용된다.에폭시 수지, 비스-호스 수지, 비닐 수지, 페놀수지 등

(1) 페놀 수지는 경화 후 접착력, 내열성, 유전 특성이 우수한 조기 열경화성 수지입니다. 뛰어난 특징으로는 우수한 난연성, 낮은 열 방출률, 낮은 연기 밀도, 그리고 연소성이 있습니다. 방출되는 가스는 독성이 적습니다. 가공성이 우수하며, 복합재 부품은 성형, 와인딩, 핸드레이업, 스프레이, 풀트루전 공정을 통해 제조될 수 있습니다. 페놀 수지 기반 복합재는 민간 항공기의 내장재로 많이 사용됩니다.

(2)에폭시 수지항공기 구조물에 사용되는 초기 수지 매트릭스입니다. 다양한 소재를 특징으로 합니다. 다양한 경화제와 촉진제를 사용하여 실온부터 180℃까지의 경화 온도 범위를 얻을 수 있으며, 기계적 물성이 우수합니다. 섬유 정합성이 우수하고, 내열성 및 내습성이 우수하며, 인성이 우수하고, 제조성이 우수합니다(적절한 피복성, 적절한 수지 점도, 우수한 유동성, 가압 대역폭 등). 대형 부품의 전체 공경화 성형에 적합하며, 가격도 저렴합니다. 에폭시 수지는 우수한 성형 공정과 뛰어난 인성으로 첨단 복합재의 수지 매트릭스에서 중요한 위치를 차지하고 있습니다.

(3)비닐 수지우수한 내식성 수지 중 하나로 인정받고 있습니다. 대부분의 산, 알칼리, 염 용액 및 강한 용매 매체를 견딜 수 있습니다. 제지, 화학 산업, 전자, 석유, 저장 및 운송, 환경 보호, 선박, 자동차 조명 산업 등에서 널리 사용됩니다. 불포화 폴리에스터와 에폭시 수지의 특성을 모두 갖추고 있어 에폭시 수지의 우수한 기계적 특성과 불포화 폴리에스터의 우수한 가공 성능을 모두 갖추고 있습니다. 뛰어난 내식성 외에도 이 유형의 수지는 내열성도 우수합니다. 표준형, 고온형, 난연형, 내충격형 등 다양한 종류가 있습니다. 섬유 강화 플라스틱(FRP)에서 비닐 수지는 주로 수작업 적층 방식으로 적용되며, 특히 부식 방지용으로 사용됩니다. SMC의 개발로 이러한 분야에서의 응용도 눈에 띄게 증가하고 있습니다.

(4) 변성 비스말레이미드 수지(비스말레이미드 수지)는 신형 전투기의 복합 수지 매트릭스 요구 사항을 충족하기 위해 개발되었습니다. 이러한 요구 사항에는 130℃에서 대형 부품 및 복잡한 형상의 부품 제조 등이 포함됩니다. 솽마 수지는 에폭시 수지와 비교하여 우수한 내습성 및 내열성과 높은 작동 온도를 특징으로 합니다. 단점은 에폭시 수지만큼 제조성이 좋지 않고 경화 온도가 높아(185℃ 이상) 200℃ 이상의 온도가 필요하거나 200℃ 이상의 온도에서 장시간 경화해야 한다는 것입니다.
(5)시안화물(청음향)에스테르수지는 유전율이 낮고(2.8~3.2), 유전손실탄젠트가 극히 작고(0.002~0.008), 유리전이온도가 높고(240~290℃), 수축률이 낮고, 흡습성이 낮으며, 기계적 성질과 접합성이 우수하고, 에폭시수지와 유사한 가공기술을 가지고 있습니다.
현재 시아네이트 수지는 주로 고속 디지털 및 고주파용 인쇄 회로 기판, 고성능 전파 전달 구조재, 항공우주용 고성능 구조 복합재 등 3가지 분야에 사용됩니다.

간단히 말해서, 에폭시 수지의 성능은 합성 조건뿐만 아니라 분자 구조에도 크게 좌우됩니다. 에폭시 수지의 글리시딜기는 유연한 부분으로, 수지의 점도를 낮추고 공정 성능을 향상시킬 수 있지만, 동시에 경화된 수지의 내열성을 저하시킵니다. 경화된 에폭시 수지의 열적 및 기계적 특성을 개선하는 주요 방법은 저분자량화 및 다기능화를 통해 가교 밀도를 높이고 강성 구조를 도입하는 것입니다. 물론, 강성 구조의 도입은 용해도 감소 및 점도 증가로 이어져 에폭시 수지의 공정 성능 저하로 이어집니다. 에폭시 수지 시스템의 내열성을 개선하는 방법은 매우 중요합니다. 수지와 경화제 측면에서 작용기가 많을수록 가교 밀도가 높아지고, 유리 전이 온도(Tg)가 높아집니다. 구체적인 작업: 다기능 에폭시 수지 또는 경화제, 그리고 고순도 에폭시 수지를 사용합니다. 일반적으로 사용되는 방법은 경화 시스템에 일정 비율의 o-메틸 아세트알데히드 에폭시 수지를 첨가하는 것으로, 효과가 좋고 비용이 저렴합니다. 평균 분자량이 클수록 분자량 분포가 좁아지고, 유리 전이 온도(Tg)가 높아집니다. 구체적인 조작: 다기능 에폭시 수지나 경화제 또는 분자량 분포가 비교적 균일한 다른 방법을 사용합니다.

고성능 수지 매트릭스는 복합 매트릭스로 사용되므로 가공성, 열물리적 특성, 기계적 특성과 같은 다양한 특성이 실제 응용 분야의 요구 사항을 충족해야 합니다.수지 매트릭스 제조성에는 용매에 대한 용해도, 용융 점도(유동성) 및 점도 변화, 온도에 따른 겔 시간 변화(공정 창)가 포함됩니다.수지 제형의 조성과 반응 온도의 선택은 화학 반응 속도론(경화 속도), 화학적 유변학적 특성(점도-온도 대 시간), 화학 반응 열역학(발열)을 결정합니다.다른 공정은 수지 점도에 대한 다른 요구 사항을 갖습니다.일반적으로 와인딩 공정의 경우 수지 점도는 일반적으로 약 500cPs입니다.풀트루전 공정의 경우 수지 점도는 일반적으로 약 800~1200cPs입니다.진공 도입 공정의 경우 수지 점도는 일반적으로 약 300cPs이고 RTM 공정은 더 높을 수 있지만 일반적으로 800cPs를 초과하지 않습니다. 프리프레그 공정의 경우 점도는 비교적 높아야 하며, 일반적으로 30000~50000cPs 정도입니다. 물론 이러한 점도 요구 사항은 공정, 장비 및 재료 자체의 특성과 관련이 있으며 고정적이지 않습니다. 일반적으로 온도가 상승함에 따라 낮은 온도 범위에서 수지의 점도는 감소합니다. 그러나 온도가 상승함에 따라 수지의 경화 반응도 진행됩니다. 반응 속도론적으로 말하면 온도입니다. 반응 속도는 10℃ 증가할 때마다 두 배가 되며 이러한 근사값은 반응성 수지 시스템의 점도가 특정 임계 점도점까지 증가하는 시점을 추정하는 데 여전히 유용합니다. 예를 들어, 100℃에서 점도가 200cPs인 수지 시스템이 점도를 1000cPs로 증가시키는 데 50분이 걸리고, 동일한 수지 시스템이 초기 점도를 200cPs 미만에서 110℃에서 1000cPs로 증가시키는 데 걸리는 시간은 약 25분입니다. 공정 매개변수를 선택할 때는 점도와 겔화 시간을 충분히 고려해야 합니다. 예를 들어, 진공 주입 공정에서는 작동 온도에서의 점도가 공정에 필요한 점도 범위 내에 있어야 하며, 이 온도에서 수지의 가사 시간은 수지를 수입할 수 있을 만큼 충분히 길어야 합니다. 요약하자면, 사출 공정에서 수지 유형을 선택할 때는 재료의 겔화점, 충진 시간, 그리고 온도를 고려해야 합니다. 다른 공정에서도 상황은 비슷합니다.

성형 공정에서 부품(금형)의 크기와 모양, 보강재의 종류, 그리고 공정 변수는 열 전달률과 물질 전달 과정을 결정합니다. 수지는 화학 결합 형성에 의해 발생하는 발열열을 경화시킵니다. 단위 부피당 단위 시간당 형성되는 화학 결합이 많을수록 더 많은 에너지가 방출됩니다. 수지와 그 중합체의 열 전달 계수는 일반적으로 매우 낮습니다. 중합 중 열 제거 속도는 열 발생 속도와 일치하지 않습니다. 이러한 증가하는 열량은 화학 반응을 더 빠른 속도로 진행시켜 더 많은 열 손실을 초래합니다. 이러한 자체 가속 반응은 결국 부품의 응력 파괴 또는 열화로 이어집니다. 이는 두꺼운 두께의 복합재 부품 제조에서 더욱 두드러지며, 경화 공정 경로를 최적화하는 것이 특히 중요합니다. 프리프레그 경화의 높은 발열률로 인해 발생하는 국소적인 "온도 오버슈트" 문제와 전체 공정 윈도우와 국소 공정 윈도우 사이의 상태 차이(예: 온도 차이)는 모두 경화 공정 제어 방식 때문입니다. 부품(특히 부품 두께 방향)의 "온도 균일성"을 달성하기 위해서는 "제조 시스템" 내 일부 "단위 기술"의 배치(또는 적용)에 따라 달라집니다. 얇은 부품의 경우, 많은 양의 열이 주변으로 방출되기 때문에 온도가 완만하게 상승하여 부품이 완전히 경화되지 않는 경우가 있습니다. 이때 가교 반응을 완료하기 위해 보조 열, 즉 연속 가열이 필요합니다.

복합재 비오토클레이브 성형 기술은 기존 오토클레이브 성형 기술과 비교됩니다. 일반적으로 오토클레이브 장비를 사용하지 않는 모든 복합재 성형 방식을 비오토클레이브 성형 기술이라고 합니다. 현재까지 항공우주 분야에서 비오토클레이브 성형 기술의 적용은 주로 비오토클레이브 프리프레그 기술, 액상 성형 기술, 프리프레그 압축 성형 기술, 마이크로파 경화 기술, 전자빔 경화 기술, 평형압 유체 성형 기술 등을 포함합니다. 이러한 기술 중 OoA(Outof Autoclave) 프리프레그 기술은 기존 오토클레이브 성형 공정에 더 가깝고, 수동 및 자동 적층 공정 기반이 다양하여 대량 생산이 가능한 부직포로 평가받고 있습니다. 오토클레이브 성형 기술. 고성능 복합재 부품에 오토클레이브를 사용하는 중요한 이유 중 하나는 경화 중 모든 가스의 증기압보다 높은 압력을 프리프레그에 공급하여 기공 형성을 억제하는 것입니다. 이는 OoA 프리프레그 기술이 극복해야 할 주요 난제입니다. 부품의 기공률을 진공 압력 하에서 제어할 수 있는지, 그리고 그 성능이 오토클레이브 경화 적층판의 성능에 도달할 수 있는지 여부는 OoA 프리프레그 및 그 성형 공정의 품질을 평가하는 중요한 기준입니다.

OoA 프리프레그 기술의 개발은 수지 개발에서 시작되었습니다. OoA 프리프레그용 수지 개발에는 세 가지 주요 요소가 있습니다. 첫째, 성형품의 기공률을 제어하는 ​​것입니다. 예를 들어, 경화 반응에서 휘발성 물질을 줄이기 위해 부가 반응 경화 수지를 사용합니다. 둘째, 열적 특성 및 기계적 특성을 포함하여 오토클레이브 공정으로 형성된 수지 특성을 달성하기 위해 경화된 수지의 성능을 개선하는 것입니다. 셋째, 대기압의 압력 구배 하에서 수지가 흐를 수 있도록 하고, 긴 점도 수명을 유지하며, 충분한 실온을 유지하는 등 프리프레그의 제조성을 확보하는 것입니다. 원자재 제조업체는 특정 설계 요구 사항 및 공정 방법에 따라 재료 연구 개발을 수행합니다. 주요 방향은 기계적 특성 향상, 외기 시간 증가, 경화 온도 감소, 내습성 및 내열성 향상을 포함해야 합니다. 이러한 성능 개선 중 일부는 상충됩니다. 예를 들어, 높은 인성과 저온 경화가 있습니다. 균형점을 찾아 종합적으로 고려해야 합니다!

수지 개발 외에도, 프리프레그 제조 방법은 OoA 프리프레그의 응용 분야 개발을 촉진합니다. 이 연구는 무공극 적층판 제작에 있어 프리프레그 진공 채널의 중요성을 밝혔습니다. 이후 연구에서는 반함침 프리프레그가 기체 투과성을 효과적으로 향상시킬 수 있음을 보여주었습니다. OoA 프리프레그는 수지로 반함침되며, 건조 섬유는 배기 가스 채널로 사용됩니다. 부품 경화에 관여하는 가스와 휘발성 물질은 최종 부품의 기공률이 1% 미만이 되도록 채널을 통해 배출될 수 있습니다.
진공 백 성형 공정은 비오토클레이브 성형(OoA) 공정에 속합니다. 간단히 말해, 금형과 진공 백 사이에 제품을 밀봉하고 진공으로 가압하여 제품을 더욱 치밀하고 기계적 성질을 향상시키는 성형 공정입니다. 주요 제조 공정은 다음과 같습니다.

먼저, 레이업 몰드(또는 유리 시트)에 이형제 또는 이형 천을 도포합니다. 프리프레그는 사용된 프리프레그의 표준에 따라 검사하며, 주로 표면 밀도, 수지 함량, 휘발성 물질 및 기타 프리프레그 정보를 포함합니다. 프리프레그를 원하는 크기로 자릅니다. 절단 시 섬유 방향에 유의해야 합니다. 일반적으로 섬유 방향 편차는 1° 미만이어야 합니다. 각 블랭킹 유닛에 번호를 매기고 프리프레그 번호를 기록합니다. 적층 시, 적층 기록지에 명시된 적층 순서를 엄격히 준수해야 하며, PE 필름 또는 이형지를 섬유 방향으로 연결하고 기포를 섬유 방향으로 밀어내야 합니다. 스크레이퍼는 프리프레그를 펼치고 가능한 한 많이 긁어내어 층 사이의 공기를 제거합니다. 적층 시, 섬유 방향으로 접합해야 하는 프리프레그의 접합이 필요한 경우가 있습니다. 접합 공정에서는 겹침과 겹침을 줄여야 하며, 각 층의 접합 이음매는 엇갈려 배치해야 합니다. 일반적으로 단방향 프리프레그의 접합 간격은 다음과 같습니다. 1mm; 편조 프리프레그는 겹침만 허용되고 접합은 허용되지 않으며, 겹침 폭은 10~15mm입니다. 다음으로 진공 사전 압축에 주의하고 사전 펌핑 두께는 요구 사항에 따라 다릅니다. 목적은 레이업에 갇힌 공기와 프리프레그에 있는 휘발성 물질을 배출하여 구성 요소의 내부 품질을 보장하는 것입니다. 그런 다음 보조 재료를 깔고 진공 포장합니다. 백 밀봉 및 경화: 마지막 요구 사항은 공기가 누출되지 않도록 하는 것입니다. 참고: 공기 누출이 자주 발생하는 곳은 실란트 접합부입니다.

우리는 또한 생산합니다유리섬유 직접 로빙,유리 섬유 매트, 유리 섬유 메쉬, 그리고유리섬유 직조 로빙.

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