탄소섬유 PA6 압출 적층 시 열 효과

Characterising thermal effects on ultimate tensile strength, strain, and tensile modulus by material extrusion of carbon fibre reinforced polyamide 6

Emil Blom Ørnes, Christer W. Elverum, Sean H. Sasson 외 1인·Proceedings of the Design Society·발표 2026.07· 2 인용

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한국어 핵심 요약

본 연구는 재료 압출(MEX) 방식으로 제조된 탄소섬유 강화 폴리아미드 6(PA6-CF)의 기계적 특성에 층별 온도가 미치는 영향을 실험적으로 규명했습니다. 특히, 극한 인장 강도(UTS)와 인장 탄성률을 67°C에서 165°C에 이르는 다양한 층 온도 범위에서 평가했습니다. 실험 결과, 층 온도가 증가함에 따라 PA6-CF의 기계적 특성이 크게 향상됨을 확인했습니다. UTS는 67°C에서 7.55 MPa였으나, 165°C에서는 36.04 MPa로 약 4.8배 증가했습니다. 인장 탄성률 또한 67°C에서 1.6 GPa이던 것이 140°C에서는 4.0 GPa로 증가했습니다. 실제 제조된 부품에서는 공정 중 층 온도가 88°C에서 123°C 사이로 측정되었습니다. 이러한 결과는 MEX 기반 PA6-CF 부품의 성능 한계를 정량적으로 제시하며, 기능성 부품 설계에 중요한 시사점을 제공합니다.

섹션 미리보기

연구 배경

재료 압출(MEX) 방식의 탄소섬유 강화 폴리아미드 6(PA6-CF)는 다양한 산업 분야에서 활용 가능성이 높습니다. 그러나 제조 공정 중 층 온도가 최종 제품의 기계적 특성에 미치는 영향에 대한 정량적인 이해는 부족했습니다.

핵심 발견

층 온도가 상승함에 따라 PA6-CF의 극한 인장 강도(UTS)와 인장 탄성률이 크게 향상됨을 확인했습니다. UTS는 67°C에서 7.55 MPa에서 165°C에서 36.04 MPa로, 인장 탄성률은 67°C에서 1.6 GPa에서 140°C에서 4.0 GPa로 증가했습니다.

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