아마 섬유 복합재 제조 공정 비교

식물 섬유와 바이오 기반 수지를 활용한 복합재는 경량화 분야에서 지속 가능한 소재의 가능성을 넓히고 있습니다. 그러나 천연 섬유는 친수성이 높아 제조 과정에서 특별한 취급이 필요하며, 최종 품질과 특성은 적용되는 제조 공정에 크게 좌우됩니다. 본 연구는 단방향 및 직조 아마 섬유와 바이오 기반 에폭시 수지(Sicomin GreenPoxy® 56)로 구성된 복합재를 대상으로 했습니다. 최종 복합재 내 기포 형성을 줄이기 위해 섬유를 진공 및 질소 가스를 사용하여 사전 건조했습니다. 또한, 진공 보조 수지 주입(VARI)과 수지 이송 성형(RTM)의 두 가지 제조 기술을 비교했습니다. 특히, 본 연구는 유압 프레스 없이도 높은 통합도를 달성하는 비용 효율적인 실험실 규모의 RTM 방법과 섬유 수분 및 기포 형성을 효과적으로 완화하는 질소 보조 진공 건조 전략을 개발했다는 점에서 의의가 있습니다. RTM으로 제작된 라미네이트는 VARI로 제작된 샘플에 비해 두께 편차 감소(직조 아마 섬유의 표준 편차가 0.15mm에서 0.05mm로 약 66.7% 감소), 표면 품질 향상, 그리고 48%(단방향 직물)의 우수한 섬유 부피 함량(VARI는 38%)을 보였습니다. 기계적 성능 비교를 위해 인장 및 굽힘 시험을 수행했습니다. 단방향 아마 섬유 복합재는 0° 방향에서 27 GPa의 인장 탄성률과 293 MPa의 인장 강도를 나타냈습니다. 직조 섬유 강화 복합재는 0° 방향에서 각각 13 GPa의 인장 탄성률과 122 MPa의 인장 강도를 보였습니다. 굽힘 시험에서는 단방향 RTM 샘플이 26 GPa의 탄성률과 309 MPa의 강도로 가장 높은 값을 기록했으며, 직조 샘플은 13 GPa와 174 MPa를 달성했습니다. 전반적으로 RTM 공정의 결과 재현성이 우수했습니다.