방사 방향을 갖는 단섬유 강화 고무 복합재료의 성능에 미치는 광폭 다이 구조 매개변수의 영향

초록 이 연구는 컨베이어 벨트 커버용 단섬유 현무암 섬유 강화 고무 복합재료의 미세구조 및 기계적 특성에 광폭 방향성 다이의 유로 방해댐 간격(2–8 mm), 사이징 구간 길이(10–25 mm), 사이징 구간 두께(4–10 mm)라는 다이 설계 매개변수들이 미치는 영향을 조사하였다. 유한요소 해석(ANSYS)과 실험 검증을 병행하여 유동 거동(압력, 속도, 전단 속도 분포)을 분석하고 복합재 성능과의 상관관계를 도출하였다. 그 결과, 최적의 기계적 특성(가교 밀도, 인장 강도, 인열 강도, 내마모성)은 유로 방해댐 간격 2 mm, 사이징 구간 길이 15 mm, 사이징 구간 두께 8 mm에서 달성되었다. 기구학적으로, 이러한 최적 다이 매개변수는 유동 정체를 최소화하고 단섬유 현무암 섬유를 응력 방향을 따라 방사형으로 정렬시키는 특정 전단 유동장을 생성한다. 주사전자현미경(SEM)을 통해 확인된 이 향상된 방사 방향성은 섬유-매트릭스 접착력 및 하중 전달 효율을 크게 향상시켜 복합재 성능을 극대화한다. 본 연구는 단섬유 강화 고무 복합재료에서 원하는 섬유 배열 및 성능 향상을 위한 다이 형상 맞춤에 실용적 지침을 제공한다.