헨켈과 퀵스텝, 항공기 및 헬리콥터용 벤족사진 (Benzoxazine) 성분과 OoA 제조 공정 연구 발표
- 고온 도포용 복합제
BZ 9130 수지를 사용한 모자형 보강 커브드 패널 견본
· 인성(Toughness)
· 고온 성능
· 주입 조건
· 주입 온도의 안정된 점도
· 가공 중 비용 효과가 뛰어난 제어 가열 및 냉각
헨켈과 퀵스텝이 실시한 연구에서 벤족사진(Benzoxazine) 수지는 급속 가열 및 냉각 제조법과 결합하여 온도 내성이 뛰어난 복합 라미네이트와 부품을 생산하고 주기 시간은 크게 단축하였다. 주요 기계 강도 속성을 측정 및 보고되었다. 그런 다음 일체형 곡선 보강 복합 패널에 기법을 적용하여 항공우주 용도에 적합한 복합제 부품을 생산할 수 있는 공정의 능력을 입증하였다.
고온 성능에 적합한 재료
페놀 수지의 화학과 관련이 있는 벤족사진(Benzoxazine)은 탁월한 난연성과 경화 수축률의 현저한 감소를 자랑한다. 벤족사진(Benzoxazine)은 페놀수지에 비해 휘발성 물질을 제거하지 않고 경화되며 경화 재료의 특성은 크게 개선된다. 헨켈은 프리프레그와 접착제, 주입 공정에 적합한 각종 상용 벤족사진(Benzoxazine) 시스템을 출시하였다. 본 연구를 위해 록타이트 BZ 9130 AERO 수지가 선택되었으며 주입 가공을 위해 퀵스텝 공정을 이용하였다. 수지의 핵심 특성은 아래와 같다.
· 저온 보관이 필요 없는 실온 안정성
· 가공자의 배합이 필요 없는 단일 시스템
· 대형 부품과 복잡한 형태에 적합한 광역 가공 창
· 주입 온도에서 안정된 저점도
· 발열 위험을 완화하는 경화 중 발열 감소
· 높은 작동온도(service temperature) 적용을 위한 고온/습윤 속성 유지
· 인성 증가
친환경 가공
예비성형 주입기술은 프리프레그와 오토클레이브 가공을 방지하기 위한 주된 대상이다. 이러한 기술만으로도 사전 함침 공정과 특수 처리 물질의 저온 보관 및 소모에 대한 필요성이 제거된다. 라미네이트와 시연제품 경화를 위해 퀵스텝 공정이 선택되었다. 퀵스텝 공정은 전도 가열 원칙을 토대로 한다. 이러한 공정은 가공 중에 열 전달 유체(HTF)를 활용하여 비경화 부품에 열과 압력을 적용한다. 경화 기질(섬유 및 수지)에 신속하게 전달되는 열에너지는 이 기술의 핵심이다.
가열 유체와 소폭의 압력을 가한 퀵스텝 공정(최대 0.8 bar)은 신속한 상승률과 효과적인 에너지 활용에 힘입어 전체 표면에 필요한 금형 온도를 정확하게 달성한다. 이는 중합체 수지의 물리화학적 성격에 영향을 주지 않고 경화 사이클과 체류 시간을 수정하는데 도움이 된다.
선별 수지의 경화 속도론과 공정 중 OoA 경화 및 온라인 온도 감시를 결합하여 라미네이트 경화를 완료하는데 소요되는 체류시간은 크게 단축할 수 있다. 궁극적으로 이는 제조공정 중에 소비되는 에너지도 절감한다. 뿐만 아니라 연속 생산에 필요한 금형이 감소되고 기계 작업 시간과 유지관리 등도 단축하여 비용을 절감한다.
표준 시범제품의 생산
평판 라미네이트보다 큰 척도에서 수지와 주입/경화 기법의 성능을 시연하기 위해 시범 패널 약 1m2를 예비성형하여 주입하였다. 패널은 외피 두께가 2mm인 외피 파일용 탄소 조직 370 gsm 5HS이 5개 층으로 구성되며, 그 위에 탈착식 맨드렐을 이용하여 모자 모양이나 오메가 형식의 보강재 4개를 일렬로 배치하였다. 조립품은 주입과 경화를 위해 백에 넣고 퀵스텝 경화실에 배치하였다.
유망한 결과
록타이트 BZ 9130 수지의 가공은 퀵스텝 공정에서 “주입 친화적” 공정이라는 것이 입증되었으며 직물 라미네이트에 비해 높다고 간주되는 섬유 용량 범위 55-57%에서 공극이 없는 패널이 생산되었다. 패널의 기계 평가 결과 표준 오븐 기반 VARTM 가공보다 우수한 값이 달성되었다. 퀵스텝 공정은 주입 공정 중에 신속한 라미네이트 가열과 냉각, 균일한 온도를 제공했다. 그 결과 헨켈 벤족사진(Benzoxazine) 주입 수지와 퀵스텝 공정 기술의 시너지가 입증되었다.
헨켈과 퀵스텝은 10월 중순 미국 올랜도에서 열린 CAMX에서 전체 연구를 발표했다.
자세한 정보는 웹사이트 www.henkel-adhesives.com/aerospace 참조.
사진/멀티미디어 갤러리: http://www.businesswire.com/cgi-bin/mmg.cgi?eid=50973894&lang=en
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