Effect of Fiber Orientation and Fiber Contents on the Tensile Strength in Fiber-reinforced Thermoplastic Composites

섬유배향과 섬유함유량이 섬유강화 열가소성수지 복합재료의 인장강도에 미치는 영향

  • 김진우 (조선대학교 대학원 정밀기계공학과) ;
  • 이동기 (조선대학교 메카트로닉스공학과)
  • Published : 2007.10.31

Abstract

Fiber-reinforced thermoplastic composites not only approach almost near to the strength of thermosetting composite but also has excellent productivity, recycling property, and impact resistance, which are pointed as weaknesses of thermosetting composites. The study for strength calculation of one direction fiber-reinforced thermoplastic composites and the study measuring precisely fiber orientation distribution were presented. Need the systematic study for the data base that can predict mechanical properties of composite material and fiber orientation distribution by the fiber content ratio was not constructed. Therefore, this study was investigated what affect the fiber content ratio and fiber orientation distribution have on the strength of composites. Fiber-reinforced thermoplastic composites by changing fiber orientation distribution and the fiber content ratio were made. Tensile strength ratio of $0^{\circ}$ direction of fiber-reinforced composites increased being proportional the fiber content and fiber orientation function as change from isotropy(J=0) to anisotropy(J=1). But, tensile strength ratio of $90^{\circ}$ direction by separation of fiber filament decreased when tensile load is imposed fur width direction of reinforcement fiber length direction.

섬유강화 열가소성수지 복합재료는 열경화성수지 복합재료의 강도 수준에 근접할 뿐만 아니라 열경화성수지 복합재료의 취약점으로 지적되고 있는 생산성, 리사이클, 내충격성 등이 우수하다. 일방향 섬유강화 복합재료의 강도계산을 위한 연구와 섬유배향상태를 측정하여 정량적으로 나타낼 수 있도록 연구하여 발표하였으나, 섬유함유율에 따른 섬유배향상태와 복합재료의 기계적 성질을 예측을 할 수 있는 데이터베이스 구축은 되어있지 않으므로 이에 대한 체계적인 연구가 필요하다 본 연구에서는 섬유함유율에 따른 섬유배향상태를 변화시켜 섬유강화 열가소성수지 복합판재를 제작한 후, 섬유함유율 및 섬유배향상태가 복합판재의 인장강도에 어떠한 영향을 주는지에 대해서 고찰하였다. 섬유강화 열경화성수지 복합재료의 $0^{\circ}$ 방향에서 인장강도 비는 등방성에서 이방성으로 갈수록 섬유배향함수와 섬유함유율에 관계없이 일정하게 나타났으나, $90^{\circ}$ 방향에서 인장강도 비는 인장 하중이 강화섬유 길이방향의 수직방향으로 작용했을 때 섬유필라멘트 분리에 의해 감소하였다.

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