Influence of Natural Fibre Treatment on Interfacial Adhesion in Biocomposites

• Autorzy: Širvaitiene A. , Jankauskaite V. , Bekampiene P. , Kondratas A.

Warianty tytułu

PL

Wpływ obróbki włókien naturalnych na międzyfazową adhezję w biokompozytach

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Adhesion interaction in the fibre-matrix interface is important in all composites used in load-bearing applications. To improve interfacial adhesion, various treatment methods of the fibre surface are applied. In this work the influence of chemical and/or mechanical treatment on the adhesion interaction of polyester (UP) resin or poly(lactic acid) (PLA) polymer composites reinforced by flax or cotton yarns was investigated by means of contact angle measurements and uniaxial tensile testing. It was obtained that the tensile strength of UP or PLA biocomposites increases when cotton and flax fibre undergo mercerisation, twisting or pre-tension, while the effect of bleaching was negligible. The combination of treatment methods is especially effective when mercerised or twisted fibres are pre-tensioned. The investigations proved that fibre treatment creates possibilities to obtain natural fibre reinforced biocomposites with mechanical properties comparable to those of glass fibre reinforced composite.

PL

Adhezja w warstwie przejściowej włókno-matryca jest ważna we wszystkich kompozytach stosowanych w warunkach obciążeń mechanicznych. W celu polepszenia adhezji stosuje się różne metody obróbki powierzchni włókna. W pracy badano wpływ obróbki chemicznej, mechanicznej i chemiczno-mechanicznej na adhezję w kompozytach: żywica poliestrowa lub żywica kwasu polimlekowego oraz włókna lniane i bawełniane. Badano kąt zwilżania oraz zachowanie się przy jednoosiowym rozciąganiu. Stwierdzono, że wytrzymałość na rozciąganie zwiększa się jeżeli włókna lniane lub bawełniane podda się merceryzacji, skrętowi lub wstępnemu obciążeniu, podczas gdy efekt bielenia był pomijalny. Specjalnie efektywna jest kombinacja stosowania różnych metod np. jeżeli merceryzowane i skręcane włókna poddaje się wstępnemu obciążeniu. Badania wykazały, że obróbka włókien stwarza możliwości uzyskania biokompozytów wzmacnianych włóknami naturalnymi o właściwościach mechanicznych porównywalnych do kompozytów wzmocnionych włóknami szklanymi.

Słowa kluczowe

EN

polymer-matrix biocomposites; flax and cotton fibre; adhesion interaction; mechanical testing

PL

biokompozyty polimer-matrix; włókna lnu i bawełny; interakcja przyczepności; badania mechaniczne

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Łódzki Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Fibres & Textiles in Eastern Europe
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 21, no. 4 (100)
• Strony: 123--129
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Širvaitiene A.

• Faculty of Design and Technologies, Kaunas University of Technology, Kaunas, Lithuania

autor

Jankauskaite V.

• Faculty of Design and Technologies, Kaunas University of Technology, Kaunas, Lithuania

autor

Bekampiene P.

• SRI Center for Physical Sciences and Technology, Textile Institute, Kaunas, Lithuania

autor

Kondratas A.

• Faculty of Mechanical Engineering and Mechatronics, Kaunas University of Technology, Kaunas, Lithuania

Bibliografia

• 1. Mohanty AK, Misra M, Drzal LT. Sustainable biocomposites from renewable resources: Opportunities and challenges in the green materials world. Journal of Polymers and the Environment 2002; 10 (1-2): 19-26.
• 2. Bledzki AK, Gassan J. Composites reinforced with cellulose based fibres. Progress in Polymer Science 1999; 24 (2): 221-274.
• 3. Gupta B, Revagade N, Hilborn J. Poly(lactic acid) fiber: An overview. Progress in Polymer Science 2007; 32 (4): 455-482.
• 4. Shumigin D, Tarasova E, Krumme A, Meier P. Rheological and mechanical properties of poly(lactic) acid/cellulose and LDPE/cellulose composites. Materials Science (Medžiagotyra) 2011; 17 (1): 32-36.
• 5. Renner K, Moczo J, Vörös G, Pukanszky B. Quantitative determination of interfacial adhesion in composites with strong bonding. European Polymer Journal 2010; 46: 2000-2004.
• 6. Lee HS, Cho D, Han SO. Effect of natural fiber surface treatments on the interfacial and mechanical properties of henequen/polypropylen biocomposites. Macromolecular Research 2008; 16 (5): 411-417.
• 7. Hann MA. Innovation in flax manufacture. Textile Progress 2005; 37 (3): 1-42.
• 8. Sreekala MS., Kumaran MG., Joseph S, Jacob M. Oil palm fibre reinforced phenol formaldehyde composites: Influence of fibre surface modifications on the mechanical performance. Applied Composite Materials 2000; 7: 295-329.
• 9. Matyjas-Zgondek E, Szynkowska MI, Pawlaczyk A, Rybicki E. Influence of bleaching stages and dying process on changes in a selected heavy metal content in flax fibres. Fibres and Textile in Eastern Europe 2012; 20, 2(91): 91-95.
• 10. Ku H, Wang H, Pattarachaiyakoop N, Trada M. A review on the tensile properties of natural fiber reinforced polymer composites. Composites: Part B 2011; 42: 856-873.
• 11. Żyłła R, Sójka-Ledakowicz J, Michalska K, Kos L, Ledakowicz S. Effect of UV/H2O2 oxidation on fouling in textile wastewater nanofiltration. Fibres and Textile in Eastern Europe 2012; 20, 1(90): 99-104.
• 12. Porwal PK, Beyerlein IJ, Phoenix SL. Statistical strength of twisted fiber bundles with load sharing controlled by frictional length scales. Journal of Mechanics of materials and Structures 2007; 4 (2): 773-791.
• 13. Goutianos S, Peijs T, Nystrom B, Skrifvars M. Development of flax fibre based textile reinforcements for composite applications. Applied composite materials 2006; 13: 199-215.
• 14. Pang JWC, Fancey KS. Analysis of the tensile behaviour of viscoelastically prestressed polymeric matrix composites. Composite Science and Technology 2008; 68: 1903-1910.
• 15. Foster JS, Harington R, Greeno R. Structure and Fabric. Part 2. Pearson Education Limited, Harlow, UK, 2007: 182.
• 16. Bekampienė P, Domskienė J, Širvaitienė A. The effect of pre-tension on deformation behaviour of natural fabric reinforced composite. Materials Science (Medžiagotyra) 2011; 17 (1): 56-61.
• 17. John MJ, Anandjiwala RD. Recent developments in chemical modifications and characterization of natural-fibre reinforced composites. Polymer Composites 2008; 29: 187-207.
• 18. Duigou AL, Davies P, Baley Ch. Interfacial bonding of flax fibre/(L-lactide) biocomposites. Composites Science and technology 2010; 70: 231-239.
• 19. Parlevliet P, Bersee H, Beukers H. Residual stresses in thermoplastic composites – a study of the literature. Part 1: Formation of residual stresses. Composites. Part A: Applied Science and Manufacturing 2006; 37 (11): 1847- 1857.
• 20. Baley C, Busnel F, Grohens Y, Sire O. Influence of chemical treatments on surface properties and adhesion of flax fibre/polyester resin. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing 2006; 37 (10): 1626-1637.
• 21. Packham DE. Handbook of adhesion. John Wiley & Sons Ltd, 2005: p. 638.
• 22. Cierpucha W, Czaplicki Z, Mańkowski J, Kołodziej J, Zaręba S, Szporek J. Blended rotor-spun yarns with a high proportion of flax. Fibres and Textiles in Eastern Europe 2006; 14 (5): 80-83.