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.
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.
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.