Effects of Short-fiber Aspect Ratio and Diameter Ratio on Tensile Properties of Reinforced Rubber

The tensile properties of short nylon6 fiber reinforced NR and SBR have been investigated as functions of fiber aspect ratio(AR), diameter ratio(DR), interphase condition, and fiber content. The tensile strength increased with increasing fiber AR(20 min.) and good interphase conditions. The short-fiber(DR=3 and AR=20 min.) reinforced SBR did not show the dilution effect for all interrhase conditions. And the short-fiber(DR=3 and AR=20min.) reinforced NR did not show the dilution effect except for the no-coating. The tensile moduli were significantly improved due to fiber AR. fiber content, and good interphase at same DR. The better interphase condition showed the higher pull-out force at same DR. Also, the stress analysis near the fiber end carried out using axisymmetric FEA to be convinced of the reinforcing mechanism. It is found that the fiber AR, interphase and DR have an important effect on tensile properties.

단섬유 종횡비 및 직경비가 강화고무의 인장특성에 미치는 영향

나일론6 단섬유를 보강한 NR과 SBR의 인장특성에 대해 섬유 종횡비(AR), 직경비(DR), 계면상 조건, 그리고 섬유 함유률을 함수로 연구하였다. 인장강도는 우수한 계면조건에서 AR(20min.)이 증가할수록 증가하였다 단섬유(DR=3, AR=20min.) 강화 SBR은 모든 계면조건에서 희석효과를 보이지 않았다. 동일한 단섬유를 보강한 NR의 경우도 No Coating을 제외하고는 희석효과를 보이지 않았다. 인장탄성률은 동일한 직경비에서 AR이 증가할수록, 섬유 함유률이 높을수록. 계면조건이 우수할수록 크게 증가하였다. 동일한 직경비에서 계면조건이 우수할수록 이탈 힘은 크게 나타났다. 또한 단섬유 강화 메커니즘을 확인하기 위해 축대칭 모델을 이용 응력해석을 실시하였다. 본 연구를 통해 AR, 계면상 조건. 그리고 DR이 강화고무의 인장특성에 중요한 역할을 항을 확인하였다.