{"id":15687,"date":"2024-09-18T09:07:57","date_gmt":"2024-09-18T07:07:57","guid":{"rendered":"https:\/\/dev.shimadzu-testing.com\/?p=15687"},"modified":"2025-02-05T11:33:23","modified_gmt":"2025-02-05T10:33:23","slug":"3-point-flexural-test-of-cellulose-nanofibersreinforced-plastics","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/shimadzu-testing.com\/de\/wissen-wie\/biegeprufung\/3-point-flexural-test-of-cellulose-nanofibersreinforced-plastics\/","title":{"rendered":"3-Punkt-Biegepr\u00fcfung von Cellulose-Nanofasern-verst\u00e4rkten Kunststoffen"},"content":{"rendered":"
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Einf\u00fchrung<\/strong><\/h2>\n

Kunststoffschaum ist leicht und hat hervorragende thermische\nisolierende und sto\u00dfd\u00e4mpfende Eigenschaften, da das\ndas Innere des Materials zahlreiche Hohlr\u00e4ume enth\u00e4lt. Andererseits\nAndererseits ist die Festigkeit von Kunststoffschaum geringer als die\nals die von nicht gesch\u00e4umten Materialien, da das Volumen von Kunststoffen pro\nVolumen kleiner ist. Die Zugabe von Fasern oder anderen Verst\u00e4rkungs\nVerst\u00e4rkungsmaterialien ist eine Technik zur Erzielung einer zufriedenstellenden\nFestigkeit in Materialien zu erreichen, bei denen das Sch\u00e4umen dazu dient\nLeichtigkeit und w\u00e4rmeisolierende Eigenschaften zu verleihen. Obwohl\nGlasfasern und Kohlenstofffasern h\u00e4ufig als Verst\u00e4rkungsmaterial verwendet\nMaterialien verwendet werden, ist die Forschung und Entwicklung mit Zellulose\nNanofasern (im Folgenden CNF) als pflanzliches Hochleistungsmaterial\nhochleistungsf\u00e4higes neues Material, hat in letzter Zeit Fortschritte gemacht.\nCellulose, die haupts\u00e4chlich aus Substanzen wie Pflanzen\nZellw\u00e4nden und Baumwolle besteht, ist das h\u00e4ufigste\nKohlenhydrat auf der Erde und wird seit langem als Rohstoff\nRohstoff f\u00fcr Papier und Baumwollfasern verwendet. K\u00fcrzlich wurden CNF mit\nmit h\u00f6herer Funktionalit\u00e4t, die durch Zerfasern von Cellulose auf\nauf Nanoebene realisiert wird, auf Interesse gesto\u00dfen. Als ein aus Pflanzen gewonnenes\npflanzlichen Ursprungs, hat CNF eine geringe Umweltbelastung und\neine Vielzahl w\u00fcnschenswerter Eigenschaften, darunter geringe\nlineare Ausdehnung, eine Gasbarriere und\nTransparenz. Im Vergleich zu eisenhaltigen Materialien,\nCNF wiegt nur 1\/5 des Gewichts, hat aber eine hohe spezifische\nFestigkeit, die 5 Mal h\u00f6her ist als die von Stahl, und\nFestigkeit, die gleich oder h\u00f6her ist als die herk\u00f6mmlicher\nMaterialien kann durch die Verbindung von CNF mit\nKunststoffen und Gummi. Daher hat CNF\nInteresse als neues Material nach der Kohlenstofffaser.\nIn diesem Artikel wird ein 3-Punkt-Biegeversuch unter Verwendung eines\nDurchbiegungsmessger\u00e4tes und der Pr\u00fcfgeschwindigkeit in\nund Pr\u00fcfgeschwindigkeit gem\u00e4\u00df JIS K 7171, die allgemein zur\nFestigkeitspr\u00fcfung von Kunststoffen verwendet wird, und vergleicht die\nUnterschiede in der Biegefestigkeit mit\/ohne CNF und\nmit\/ohne Aussch\u00e4umen.\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Exemplare<\/strong><\/h2>\n

Polyethylen hoher Dichte (im Folgenden HDPE). Die Probek\u00f6rper *1 wurden durch Zugabe von 5 % CNF zu HDPE als Matrixkunststoff hergestellt. Um Unterschiede im inneren Zustand zu untersuchen, wurden die Proben vor den Pr\u00fcfungen mit einem Mikrofokus-R\u00f6ntgen-CT-System inspeXio SMX- 100CT untersucht. Abb. 1 zeigt CT-Bilder der Proben, in denen Hohlr\u00e4ume als schwarze Bereiche erscheinen. Es gibt keinen gro\u00dfen Unterschied zwischen dem ungesch\u00e4umten Kunststoff ohne CNF (\u2460) und dem ungesch\u00e4umten CNF-verst\u00e4rkten Kunststoff ( \u2461). Bei den gesch\u00e4umten Kunststoffen wurde festgestellt, dass im CNF-verst\u00e4rkten Kunststoff (\u2463) feinere Hohlr\u00e4ume in gleichm\u00e4\u00dfig verteilter Form vorhanden waren als im Kunststoff ohne CNF. Somit ist die M\u00f6glichkeit denkbar, dass CNF das Wachstum und die Koaleszenz von Hohlr\u00e4umen behindert. \n

\n*1 Vom Kyoto Municipal Institute of Industrial Technology and Culture, einer lokalen Verwaltungsbeh\u00f6rde, zur Verf\u00fcgung gestellte Exemplare.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Mess-System<\/strong><\/h2>\n

Abb. 2 zeigt den Zustand der Pr\u00fcfung, und Tabelle 1\nzeigt die Pr\u00fcfbedingungen. Nach der Messung des Biege\nElastizit\u00e4tsmoduls wurde die Pr\u00fcfgeschwindigkeit ge\u00e4ndert, um die\num die Biegefestigkeit effizient zu messen. F\u00fcr\ngenaue Messung der Durchbiegung der\nProben wurde die Pr\u00fcfung unter Verwendung eines\nDeflektometer f\u00fcr die Verformungsmessungen verwendet.\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t

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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\"Abb.\t\t\t\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t
Abb. 2 Testbedingungen<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\"Tabelle\t\t\t\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t
Tabelle 1 Testbedingungen<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Test Ergebnisse<\/strong><\/h2>\n

Abb. 3 zeigt die Testergebnisse. Bei den CNF-verst\u00e4rkten\nKunststoffen (\u2461, \u2463) kam es zu einer Spr\u00f6dbruchbildung, wie man\ndurch den starken Abfall der Pr\u00fcfkraft nach Erreichen der\nmaximalen Festigkeit. Die nicht-CNF-Kunststoffe ( \u2460 , \u2462 )\nzeigten ein duktiles Verhalten, bei dem die Pr\u00fcfkraft\nallm\u00e4hlich abnahm.\nIn Tabelle 2 sind die Pr\u00fcfergebnisse f\u00fcr alle Proben zusammengefasst.\nDer Biegeelastizit\u00e4tsmodul wurde berechnet aus\nder Steigung der Biegedehnung von 0,05 % bis 0,25 % berechnet.\nDer Vergleich der Werte des nicht mit CNF verst\u00e4rkten HDPE (\u2460, \u2462)\nund des CNF-verst\u00e4rkten Kunststoffs ( \u2461 , \u2463 ), zeigte der CNF\nverst\u00e4rkte Kunststoff h\u00f6here Werte sowohl f\u00fcr den\nBiegeelastizit\u00e4tsmodul und die Biegefestigkeit.\nDar\u00fcber hinaus ergab ein Vergleich der Variationskoeffizienten der\nder Biegefestigkeit des HDPE-Kunststoffschaums (\u2462) und\ndes CNF-verst\u00e4rkten Kunststoffschaums (\u2463), wurde festgestellt, dass\ndie Variation des CNF-verst\u00e4rkten Kunststoffs geringer war.\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t

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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\"Abb.\t\t\t\t\t\t\t\t<\/a>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t
Abb. 3 Testergebnisse<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Tabelle 2 Zusammenfassung der Testergebnisse (Durchschnitt von n=3)<\/figcaption>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/figure>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Schlussfolgerung<\/h2>\n