AGS-X, Testovanie ohýbania

3-bodová skúška ohybnosti plastov vystužených celulózovými nanovláknami

Úvod

Plastová pena je ľahká a má vynikajúce tepelné vlastnosti izolačné a tlmiace vlastnosti, pretože Vnútro materiálu obsahuje množstvo dutín. Na na druhej strane je pevnosť plastovej peny nižšia ako pevnosť ako nepenových materiálov, pretože objem plastov na jednotku objemu je menší. Pridanie vlákien alebo iných výstuží materiálov je jednou z techník na dosiahnutie uspokojivého pevnosti v materiáloch, v ktorých sa na dodanie pevnosti používa penenie. nízku hmotnosť a tepelnoizolačné vlastnosti. Hoci sklenené a uhlíkové vlákna sa často používajú ako výstuž materiály, výskum a vývoj s použitím celulózy nanovlákien (ďalej len "CNF") ako vysoko odolných materiálov rastlinného pôvodu. v poslednom čase pokročil. Celulóza, ktorá sa skladá najmä z látok, ako sú napr. bunkové steny a bavlna, je najbežnejšou sacharid na Zemi a už dlho sa používa ako surovina materiál na výrobu papiera a bavlnených vlákien. V poslednom čase sa CNF s vyššou funkčnosťou realizovanou defibráciou celulózy na na nanoúrovni, vzbudila záujem. Ako vláknina rastlinného pôvodu má CNF nízky vplyv na životné prostredie a tiež má celý rad žiaducich vlastností, vrátane nízkej lineárnu rozťažnosť, bariérovú vlastnosť voči plynom a transparentnosť. V porovnaní so železnými materiálmi, CNF váži len 1/5 hmotnosti, ale má vysokú špecifickú hmotnosť pevnosť, ktorá je 5-krát pevnejšia ako oceľ, a pevnosť rovnakú alebo vyššiu ako pevnosť bežných materiály možno realizovať zmiešaním CNF s plastov a gumy. Preto CNF priťahuje ako nový materiál po uhlíkových vláknach. V tomto článku sa uvádza trojbodová skúška ohybom s použitím zariadenia na meranie priehybu a skúšobnej rýchlosti v v súlade s normou JIS K 7171, ktorá sa všeobecne používa v pevnostné hodnotenie plastov, a porovnáva rozdiely v pevnosti v ohybe s/bez CNF a s napenením/bez napenenia.

Vzorky

polyetylén s vysokou hustotou (ďalej len HDPE). Skúšobné vzorky *1 boli pripravené pridaním 5 % CNF do HDPE ako matricového plastu. Na skúmanie rozdielov vo vnútornom stave sa pred skúškami vykonalo vnútorné pozorovanie vzoriek pomocou röntgenového systému inspeXio SMX- 100CT s mikroohniskom. Na obr. 1 sú zobrazené CT snímky vzoriek, na ktorých sa dutiny zobrazujú ako čierne plochy. Medzi nepeneným plastom bez CNF (①) a nepeneným plastom vystuženým CNF ( ②) nie je veľký rozdiel. V napenených plastoch sa zistilo, že v plaste vystuženom CNF (④) existujú jemnejšie dutiny v rovnomerne rozptýlenom stave ako v plaste bez CNF. Preto je možné predpokladať, že CNF bráni rastu a koalescencii dutín.

*1 Vzorky poskytol Kjótsky mestský inštitút priemyselných technológií a kultúry, miestna administratívna agentúra.

Merací systém

Na obr. 2 je znázornený stav testu a v tabuľke 1 uvádza podmienky skúšky. Po meraní ohybu modulu pružnosti sa skúšobná rýchlosť zmenila na aby bolo možné účinne merať pevnosť v ohybe. Pre presné meranie priehybu vzoriek sa skúška vykonala pomocou deflektometra pri meraní posunutia.

Obr. 2 Podmienky skúšky
Obr. 2 Podmienky skúšky
Tabuľka 1 Testovacie podmienky
Tabuľka 1 Testovacie podmienky

Výsledky testov

Na obr. 3 sú uvedené výsledky testov. S vystuženou CNF (②, ④) došlo ku krehkému porušeniu, ako je vidieť podľa prudkého poklesu skúšobnej sily po dosiahnutí maximálnej pevnosti. Plasty bez CNF ( ① , ③ ) vykazovali tvárne správanie, pri ktorom skúšobná sila postupne klesala. V tabuľke 2 sú zhrnuté výsledky skúšok všetkých vzoriek. Modul pružnosti v ohybe bol vypočítaný z sklonu ohybovej deformácie od 0,05 % do 0,25 %. Porovnanie hodnôt HDPE bez CNF (①, ③) a plastu vystuženého CNF ( ② , ④ ), CNF vykázali vyššie hodnoty pre oba plasty vystužené CNF modulu pružnosti v ohybe aj pevnosti v ohybe. Okrem toho porovnaním variačných koeficientov pevnosti v ohybe plastovej peny HDPE (③ ) a plastovej peny HDPE (③ ). plastovej peny vystuženej CNF (④) sa zistilo, že odchýlky plastu vystuženého CNF boli menšie.

Obr. 3 Výsledky testu
Obr. 3 Výsledky testu
Tabuľka 2 Súhrn výsledkov testov (priemer n=3)
Tabuľka 2 Súhrn výsledkov testov (priemer n=3)

Záver

    Bolo možné zvýšiť modul pružnosti v ohybe pružnosti a pevnosti v ohybe plastu pridaním CNF. Okrem zlepšenia týchto vlastností sa v prípade plastovej peny sa tiež zistilo, že stabilný plast peny, napríklad bez odchýlok v dutinách je možné pridaním CNF. Hoci sú potrebné rôzne typy hodnotenia pre aplikáciu kompozitných materiálov CNF na prúty, hodnotenie pevnosti je jednou z kľúčových položiek. V tejto štúdii sa priehyb vzoriek mohol byť meraný pomocou vysokou presnosťou, pretože sa použil deflektometer. Presné vyhodnotenie mechanických vlastností materiálov obsahujúcich CNF je možné pomocou meracích systémov Shimadzu.

Zdieľať tento článok

Stroje na testovanie ohýbania

Ďalšie aplikácie

Ikona pravého menu