In order to improve the interfacial bonding force and reaction polymerization degree of the carbon fiber reinforced nylon 6 composite material, the surface of the existing epoxy-sizing carbon fiber was desized to remove the epoxy and treated with urethane, nylon and phenoxy sizing agent, was observed. The interfacial bond strength of the resized carbon fiber was confirmed by IFSS (Interfacial Shear Strength) and the fracture surface was observed by scanning electron microscope. The results showed that the interfacial bonding strength of the carbon fiber treated with nylon and phenoxy sizing agents was higher than that of urethane - based sizing. It has been found that the urethane - type resizing carbon fiber has lower interfacial bonding strength than the conventional epoxy - sizing carbon fiber. This result shows that the interfacial bonding between carbon fiber and nylon 6 is improved by removing low activity and smoothness of existing carbon fiber.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.3
no.5
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pp.38-46
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1995
In this paper, an experimental study on the effects of the impact damage and the perforation characteristic of CFRP laminates with different fiber stacking orientation and ply number was done through an observation of interrelations between the impact energy vs. transmitted energy and the impact energy vs. absorbed energy per unit volume. The velocities of the ball before or after impact are measured by the high-speed camera. And when CFRP laminates are subjected to tranverse impact by a steel ball(${\phi}10$), the delamination shapes generated by impact damage are observed by using SAM (Scanning acoustic Microscope).
Park, Soo-Jin;Choi, Woong-Ki;Kim, Byung-Joo;Min, Byung-Gak;Bae, Kyong-Min
Elastomers and Composites
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v.45
no.1
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pp.2-6
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2010
The sizing treatments of PAN-based carbon fiber surfaces were carried out in order to improve the interfacial adhesion in the carbon fibers/nylon6 composite system. The parameter to characterize the wetting performance and surface free energy of the sized fibers were determined by a contact angle method. The mechanical interfacial properties of the composites were investigated using critical stress intensity factor ($K_{IC}$). The cross-section morphologies of sized CFs/nylon6composites were observed by SEM. As the experimental results, it was observed that silane-based sizing treated carbon fibers showed higher surface free energies than other sizing treatments. In particular, the KIC of the sizing-treated carbon fibers reinforced composites showed higher values than those of untreated carbon fibers-reinforced composites. This result indicated that the increase in the surface free energy of the fibers leads to the improvement of the mechanical interfacial properties of carbon fibers/nylon6 composites.
Cha, Jaemin;Kim, Jun Hui;Ryu, Ho Jin;Hong, Soon H.
Composites Research
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v.30
no.5
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pp.316-322
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2017
Carbon fiber is a material with excellent mechanical, electrical and thermal properties, which is widely used as a composite material made of a polymer matrix. However, this composite material has a weak point of interlaminar delamination due to weak interfacial bond with polymer matrix compared with high strength and elasticity of carbon fiber. In order to solve this problem, it is essential to use reinforcements. Due to excellent mechanical properties, graphene have been expected to have large improvement in physical properties as a reinforcing material. However, the aggregation of graphene and the weak interfacial bonding have resulted in failure to properly implement reinforcement effect. In order to solve this problems, dispersibility will be improved. In this study, functionalization of graphene nanoplatelet was proceeded with melamine and mixed with epoxy polymer matrix. The carbon fiber reinforced polymer composites were fabricated using the prepared graphene nanoplatelet/epoxy and flexural properties and interlaminar shear strength were measured. As a result, it was confirmed that the dispersibility of graphene nanoplatelet was improved and the mechanical properties of the composite material were increased.
Carbon fiber reinforced polymer (CFRP) composites consist of carbon fibers in a polymer matrix. Recently, CFRP composites having high thermal stability and low outgassing are finding their use in high performance materials for aerospace and electronics applications under high temperature and high vacuum conditions. Cyanate ester resin is one of the most suitable matrix resins for this purpose. In this study, proper combination of cyanate ester and catalyst, curing behavior, and cure cycle were determined by chemorheology. Optimum condition was found to be catalyst content of 100 ppm and curing temperature of $150^{\circ}C$. Thermal stability and outgassing of cured resin composition were analyzed and the results showed thermal decomposition temperature of $385^{\circ}C$ and total mass loss of 0.29%. The CFRP prepregs and subsequent composites were fabricated by predetermined resin composition and the cure condition. Tensile moduli of the composites were compared with theoretical models and the results were very consistent.
Youe, Won-Jae;Lee, Soo-Min;Lee, Sung-Suk;Kim, Yong Sik
Journal of the Korean Wood Science and Technology
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v.44
no.3
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pp.406-414
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2016
The lignin-based carbon nanofiber reinforced epoxy composite has been prepared by immersing carbon nanofiber mat in epoxy resin solution in order to evaluate the physical and mechanical properties. The thermal and mechanical properties of the carbon nanofiber reinforced epoxy composite were analyzed using thermogravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimeter (DSC) and tensile tester. It was found that the thermal properties of the carbon nanofiber reinforced epoxy composite improved, with its glass-transition temperature ($T_g$) increased from $90.7^{\circ}C$ ($T_g$ of epoxy resin itself) to $106.9^{\circ}C$. The tensile strengths of carbon nanofiber mats made from both lignin-g-PAN copolymer and PAN were 7.2 MPa and 9.4 MPa, respectively. The resulting tensile strength of lignin-based carbon nanofiber reinforced epoxy composite became 43.0 MPa, the six times higher than that of lignin-based carbon nanofiber mats. The carbon nanofibers were pulled out after the tensile test of the carbon nanofiber reinforced epoxy composite due to high tensile strength (478.8 MPa) of an individual carbon nanofiber itself as well as low interfacial adhesion between fibers and matrices, confirmed by the SEM analysis.
In this paper, a composite maintenance robot using carbon fiber spray method was developed that automatically sprays mixture was created for repair to damaged areas to repair them. To develop a robot, a repair process was developed in which a mixture of milled carbon fiber, epoxy resin, and hardener is sprayed and consolidated on the damaged area. To automate the repair process, an EOAT based on a collaborative robot was developed that can automatically suction and spray the mixture onto the damaged area. To evaluate the repair performance of the robot, 0° and 90° unidirectional specimens were manufactured and tested in accordance with ASTM D3039. Tests were performed on undamaged specimen, damaged specimen, and repaired specimen by a robot after damaged. As a result of the specimen test, the tensile strength of the 0° and 90° specimens was recovered by 10% and 90% after repair. Based on the test results, the repair performance of the developed composite maintenance robot was verified.
Heo, Seok-Bong;Kang, Junyoung;Youn, Young-Gil;Goh, Munju;Kim, Nam Hoon
Composites Research
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v.32
no.6
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pp.349-354
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2019
The Aluminum conductor composite core consists of fast-curing thermosetting epoxy used as reinforcements and carbon fiber and glass fiber used as matrix. In this study, we have investigated fast curing epoxy cured products used for composite core(Aluminum Conductor Composite Core, ACCC). Tetrafunctional epoxy(PA 806) was used as a multifunctional epoxy, along with two kinds of curing agents, MNAn(5-Methyl-5-norbornene-2,3-dicarboxylic anhydride) and HHPA(Hexahydrophthalic Anhydride), to make an epoxy cured product and their properties were evaluated. Optimum conditions are confirmed by varying the content of curing accelerator in the selected epoxy and curing agent.
Seung Yun Rhee;Kwangsoo Kim;Young-Ha Yoon;Moo-Keun Yi;Hee Chul Kim
Composites Research
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v.36
no.2
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pp.132-139
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2023
A linerless composite propellant tank was designed and manufactured by using the carbon fiber-reinforced composite materials which have superior strength-to-weight ratio in order to reduce weight of the tank. In this research, we designed a sub-scale composite propellant tank with a diameter of 800 mm to withstand an MEOP of 1.7 MPa. We manufactured the boss of the tank by using the same composite materials to reduce the thermal expansion difference between the boss and the secondary-bonded composite layers of the barrel in the cryogenic environment. We used the collapsible mandrel to manufacture the tank without any liner. The mandrel was made from epoxy-based composite tooling prepregs to reduce weight of the mandrel. We manufactured the test tanks by laying up the carbon fiber fabric prepregs manually on the mandrel and then applying the autoclave cure process. We performed a proof test, a helium tightness test, a repeated pressurization test, and a burst test in room temperature. The test results demonstrate that the proposed design and manufacture process satisfies all strength requirements as well as an anti-leakage requirement.
The tilting pad journal bearing for the turbo compressor application has a role to support high speed and heavy loading rotor. White metal has been widely used for the bearing material but the conventional bearing is immediately suspended and induces serious serious damage to the rotor under the unexpected oil cut situation or the insufficient oil film formation. The carbon fiber reinforced composite having high specific stiffness, specific strength and excellent tribological characteristics can solve these seizure problems. In this work, the study on the durability of high thermal resistance carbon fiber/epoxy composite tilting pad journal bearing under oil cut situation was conducted. The material properties of the composite materials including tensile, compressive and interlaminar properties were measured at room and high temperature of oil cut situation. To investigate the possibility of failure of composite tilting pad journal bearing under oil cut situation, the stress distribution of the composite bearing was analyzed via finite element analysis and the Tsai-Wu Failure index was calculated. To verify the failure analysis results, the oil cut tests for the composite tilting pad journal bearing were conducted using industrial test bench.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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