AGS-X, Zkoušky ohybem

Tříbodová zkouška ohybu plastů vyztužených celulózovými nanovlákny

Úvod

Plastová pěna je lehká a má vynikající tepelné vlastnosti. izolační a tlumicí vlastnosti, protože se v ní vnitřek materiálu obsahuje četné dutiny. Na na druhou stranu je pevnost plastové pěny nižší než pevnost pěnové hmoty. než u nepěnových materiálů, protože objem plastů na jednotku hmotnosti je nižší než u nepěnových materiálů. objemu je menší. Přídavek vláken nebo jiných výztuh materiálů je jednou z technik, jak dosáhnout uspokojivého pevnosti v materiálech, u nichž se k získání pevnosti používá pěnění. nízkou hmotnost a tepelně izolační vlastnosti. Ačkoli se jako výztuž často používají skleněná a uhlíková vlákna. materiály, výzkum a vývoj s použitím celulózy nanovláken (dále jen CNF) jako vysoce odolného materiálu rostlinného původu. v poslední době pokročilo. Celulóza, která se skládá převážně z látek, jako jsou rostlinné buněčné stěny a bavlna, je nejběžnější sacharidů na Zemi a již dlouho se používá jako surovina materiál pro výrobu papíru a bavlněných vláken. V poslední době se CNF s vyšší funkčností realizovanou defibrací celulózy na CNF. na nanoúrovni, přitahuje zájem. Jakožto vláknina rostlinného původu má CNF nízký dopad na životní prostředí a také na rostliny. a má řadu žádoucích vlastností, včetně nízké spotřeby energie lineární roztažnost, bariérovou vlastnost vůči plynům a průhlednost. Ve srovnání s železnými materiály, CNF váží pouze 1/5 hmotnosti, ale má vysokou specifickou hmotnost. pevnost, která je 5krát pevnější než ocel, a pevnost stejná nebo vyšší než u běžných ocelí. materiálů lze dosáhnout smícháním CNF s jinými materiály. plasty a pryží. Proto CNF přitahuje jako nový materiál po uhlíkových vláknech. Tento článek představuje tříbodovou zkoušku ohybem s použitím zařízení pro měření průhybu a rychlosti zkoušky v v souladu s normou JIS K 7171, která se obecně používá v praxi. pevnostní hodnocení plastů, a porovnává, jak se při této zkoušce rozdíly v pevnosti v ohybu s CNF a bez CNF. s pěněním/bez pěnění.

Vzorky

polyethylen s vysokou hustotou (dále jen HDPE). Zkušební vzorky *1 byly připraveny přidáním 5 % CNF do HDPE jako matricového plastu. Za účelem zkoumání rozdílů ve vnitřním stavu bylo před zkouškami provedeno vnitřní pozorování vzorků pomocí mikrofokusového rentgenového CT systému inspeXio SMX- 100CT. Na obr. 1 jsou zobrazeny CT snímky vzorků, na kterých se dutiny zobrazují jako černé plochy. Mezi nepěněným plastem bez CNF (①) a nepěněným plastem vyztuženým CNF ( ②) není velký rozdíl. U vypěněných plastů bylo zjištěno, že v plastu vyztuženém CNF (④) se vyskytují jemnější dutiny v rovnoměrně rozptýleném stavu než v plastu bez CNF. Lze tedy předpokládat, že CNF brání růstu a koalescenci dutin.

*1 Vzorky poskytl Městský institut průmyslových technologií a kultury v Kjótu, místní správní agentura.

Měřící systém

Obr. 2 ukazuje stav zkoušky a tab. 1. uvádí podmínky zkoušky. Po měření v ohybu modulu pružnosti byla rychlost zkoušky změněna na aby bylo možné účinně měřit pevnost v ohybu. Pro přesné měření průhybu vzorků byla zkouška provedena pomocí měřicího přístroje. deflektometru při měření posunutí.

Obr. 2 Podmínky zkoušky
Obr. 2 Podmínky zkoušky
Tabulka 1 Zkušební podmínky
Tabulka 1 Zkušební podmínky

Výsledky testů

Obr. 3 ukazuje výsledky testů. S vyztuženým CNF (②, ④) došlo ke křehkému lomu, jak je vidět na obrázku. podle prudkého poklesu zkušební síly po dosažení maximální pevnosti. Plasty bez CNF ( ① , ③ ) vykazovaly tvárné chování, při kterém zkušební síla postupně klesala. Tabulka 2 shrnuje výsledky zkoušek všech vzorků. Modul pružnosti v ohybu byl vypočten ze vzorce sklonu ohybové deformace od 0,05 % do 0,25 %. Porovnáním hodnot pro HDPE bez CNF (①, ③) a plastu vyztuženého CNF ( ② , ④ ) se ukazuje, že CNF vyztužený plast vykazoval vyšší hodnoty jak pro modulu pružnosti v ohybu i pevnosti v ohybu. Kromě toho při porovnání variačních koeficientů pevnosti v ohybu plastové pěny HDPE (③ ) a plastové pěny HDPE (③ ). plastové pěny vyztužené CNF (④) bylo zjištěno, že odchylky u plastu vyztuženého CNF byly menší.

Obr. 3 Výsledky testů
Obr. 3 Výsledky testů
Tabulka 2 Souhrn výsledků testů (průměr n=3)
Tabulka 2 Souhrn výsledků testů (průměr n=3)

Závěr

    Bylo možné zvýšit modul pružnosti v ohybu u materiálu pružnosti a pevnosti v ohybu přidáním CNF. Kromě zlepšení těchto vlastností se v případě plastové pěny bylo také zjištěno, že stabilní plastové pěny, například bez výkyvů v prázdnotě. je možné přidáním CNF. Ačkoli je pro hodnocení nutné provést různé typy použití kompozitních materiálů CNF na pruty, jedním z klíčových bodů je hodnocení pevnosti. V této studii se průhyb vzorků mohl být měřen pomocí vysokou přesností, protože byl použit deflektometr. Přesné vyhodnocení mechanických vlastností materiálů obsahujících CNF je možné pomocí měřicích systémů Shimadzu.

Sdílet tento článek

Stroje pro zkoušení ohybu

Další aplikace

Pravá ikona nabídky