The purpose of this study was to predict the long-term performance using the inter laminar shear strength of carbon fiber/epoxy composites exposed to environmental factors. Interlaminar shear specimens, manufactured by the filament winding method, were exposed to the conditions of drying at 50oC, 70oC, and 100oC and of immersion at 25oC, 50oC, and 70oC for up to 3000 hours, respectively. According to the results, the interlaminar shear strength did not vary significantly with the exposure time for the drying at 50oC and 70oC, but it increased somewhat for the drying at 100oC due to the post curing as the exposure time increased. The inter laminar shear strength of the specimens exposed to the immersion at 25oC did not change significantly at the beginning of exposure, but it decreased with the exposure time and the degree of decrease increased as the environmental temperature increased. The linear regression equations for the environmental temperatures were obtained from the interlaminar shear strength of the specimens exposed to the immersion for up to 3000 hours. Using these linear regression equations, the interlaminar shear strength was estimated to be within 5.5% of the measured value at 25oC and 50oC, and 2.3% of the measured value at 70oC. Therefore, the proposed performance prediction procedures can predict well the long-term interlaminar shear strength of carbon fiber/epoxy composites exposed to environmental factors.

본 연구에서는 환경인자에 노출된 탄소섬유/에폭시 복합재의 층간전단강도를 이용하여 장기 성능을 예측하였다. 필라멘트와인딩 공법으로 제작된 층간전단시편은 분위기 온도가 50oC, 70oC, 100oC인 건조 조건과 분위기 온도가 25oC, 50oC, 70oC인 침수 조건에 각각 3000시간까지 노출시켰다. 연구결과에 따르면 분위기 온도가 50oC와 70oC인 건조 상태에서는 층간전단강도가 노출시간에 따라 크게 변하지 않지만 분위기 온도가 100oC인 건조 상태에서는 노출시간이 길어지면 후경화로 인해 다소 증가한다. 그러나 분위기 온도가 25oC인 침수 상태의 경우 층 간전단강도는 노출 초기에 크게 변하지 않다가 노출시간이 길어지면 감소하고 감소 정도는 분위기 온도가 높아지면 커진다. 각 분위기 온도에 대한 층간전단강도 선형회귀식은 침수 상태에 3000시간까지 노출된 시편에서 얻은 층간전단강도에서 구할 수 있었다. 이들 선형 회귀식을 이용하면 층간전단강도는 분위기 온도가 25oC와 50oC인 경우 측정값의 5.5% 이내, 분위기 온도가 70oC인 경우 측정값의 2.3% 이내로 예측이 가능하였다. 따라서 제시된 성능 예측 절차는 환경인자에 노출된 탄소섬유/에폭시 복합재의 장기 층간전단강도를 잘 예측할 수 있다.

Keywords: Environmental factors, Carbon fiber/epoxy composites, Interlaminar shear specimens, Linear regression equation, Long-term interlaminar shear strength

Keywords: 환경인자, 탄소섬유/에폭시 복합재, 층간전단시 편, 선형회귀식, 장기 층간전단강도