A Study on Mechanical Properties of Strand/Particle Composites (II) - Measuring of Young's Moduli and Estimating of Anisotropy Using an Ultrasonic Method -

스트랜드/파티클 복합체의 기계적 성질에 관한 연구(II) - 탄성률 측정 및 초음파법에 의한 이방성의 예측 -

Composites with various layer constructions involving the ratio of S/P were produced from wood strands(S) and particles(P) (Cryptomeria japonica D.Don) to measure various Young's moduli and anisotropy by ultrasonics. As a result, static Young's moduli of composites were almost same as dynamic Young's moduli obtained from natural frequency. However, these were smaller than those evaluated from ultrasonic wave propagation velocity. The differences between propagation velocity of the parallel(${\parallel}$) and perpendicular(${\bot}$) in-plane direction resulted in a tendency of anisotropy. The tendency of anisotropy was larger in three-layer constructions than in seven-layer constructions. The differences of strand surface layers showed larger values than those of particle surface layers. Also, composites with higher weight ratio of strand had a tendency to propagate rapidly in each direction. In contrast to these results, the propagation velocity in the thickness direction had a tendency to propagate rapidly in composites with particle surface layers and the lower weight ratio of strand.

본 연구에서는 배향도가 높은 스트랜드와 무배향성의 파티클을 혼합해서 다양한 층구조의 복합체를 제조하여 각종 탄성률을 측정하여 비교하였으며, 초음파법을 적용하여 이방성 적층재료의 층구조에 기인하는 이방성의 정도를 예측하기 위하여 초음파 전파속도와 복합체 면내의 이방성의 관계에 대하여 검토했다. 그 결과 각층구조 복합체의 정적 휨 탄생률 $E_S$는 동적 탄성률 $E_D$와 거의 일치하였으며 $E_U$는 높게 산출되는 경향을 나타내었다. 초음파법을 이용한 복합체의 최외층 스트랜드의 섬유방향(${\parallel}$)과 직각방향(${\bot}$)의 전파속도의 차는 3층 구조, 7층 구조, PB 순으로 크게 나타나 층구조에 의한 이방성의 정도를 나타내고 있었다. 또한 복합체 면내의 양방향간의 전파속도의 차는 스트랜드 표층구조가 파티클 표층구조보다 큰 값을 나타내었으며 스트랜드의 혼합률이 높을수록 각 방향의 전파속도는 빨라지는 경향이었다. 이와는 반대로, 복합체의 두께방향의 전파속도는 파티클 표층구조와 스트랜드의 혼합률이 작을수록 빨라지는 경향을 나타내었다.