Surface quality and mechanical properties of epoxy-glass fibre laminates manufactured by VARI method with use of gelcoat

• Autorzy: Kozioł M. , Hekner B. , Wieczorek J.

Warianty tytułu

PL

Powierzchnia oraz właściwości mechaniczne laminatów żywica epoksydowa-włókno szklane wytworzonych metodą infuzji próżniowej z zastosowaniem żelkotu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the study is a preliminary evaluation of the possibility and purposefulness of applying a gelcoat covering on GFRP (glass fibre reinforced polymer) laminates manufactured by the VARI (vacuum assisted resin infusion) method. A set of panels was manufactured on the basis of three types of glass fibre reinforcements: plain-woven fabric, chopped strand mat and 3D non-crimp fabric, while the composite matrix was epoxy resin. Alternatively, panels with and without the gelcoat layer were manufactured. The polyester gelcoat was laid on the mould by hand. Profilographometric tests were applied as the main method of evaluating the laminate surfaces. To evaluate the border area between the gelcoat layer and the laminate, microscopic visualization was performed with use of a scanning electron microscope (SEM) and - for chosen specimens - with use of a light microscope in Nomarski’s contrast conditions. In order to evaluate the influence of the gelcot layer presence on the laminate mechanical properties, tests of static bending were conducted on the laminates with and without the layer. The obtained profilographometric results showed that application of the gelcoat resulted in improvement of surface quality (a decrease in the maximum and average profile height as well) practically in all the tested specimens. Micrographs made of the gelcoat-laminate border area confirm very good coupling between these two elements. The obtained results of the bending tests showed that the presence of the gelcoat layer does not significantly affect the mechanical performance of the laminates. The registered differences in flexural strength between the specimens with the gelcoat covering and those without it are not big - and in most cases they are in favor of the latter ones. The obtained results allow the authors to conclude that VARI technology is very well suited to manufacturing products with a gelcoat layer. The results and conclusions obtained within the study may be useful for manufacturers in planning and optimization of manufacturing processes for elements made of composite laminates.

PL

Celem niniejszej pracy jest wstępna ocena możliwości i celowości stosowania powłoki żelkotowej na laminaty wytwarzane metodą VARI (ang. vacuum assisted resin infusion, pol. infuzja próżniowa). Wytworzono zestaw płyt z laminatów na bazie trzech typów wzmocnień włókna szklanego: tkaniny krzyżowej, maty, tkaniny 3D. Płyty z laminatów formowano metodą VARI z użyciem żywicy epoksydowej. Wytworzono alternatywnie płyty bez oraz z warstwą żelkotu. Żelkot nakładano pędzlem. Jako główny element oceny powierzchni wytworzonych laminatów zastosowano badania profilografometryczne. Do oceny obszaru połączenia żelkotu z laminatem zastosowano wizualizację mikroskopową przeprowadzoną z użyciem mikroskopu skaningowego oraz (dla wybranych próbek) z wykorzystaniem mikroskopu świetlnego w kontraście Nomarskiego. W celu oszacowania wpływu obecności żelkotu na właściwości mechaniczne laminatu przeprowadzono próby zginania statycznego laminatów zi bez warstwy żelkotu. Uzyskane wyniki profilografometryczne pozwalają stwierdzić, że zastosowanie żelkotu praktycznie we wszystkich przypadkach spowodowało polepszenie jakości powierzchni laminatu, tzn. spadek zarówno maksymalnej, jak i średniej wysokości profilu tejże powierzchni. Zdjęcia mikroskopowe wykonane na granicy żelkot-laminat świadczą o bardzo dobrym połączeniu między tymi dwoma obszarami. Uzyskane wyniki prób zginania pozwalają stwierdzić, że wpływ żelkotu nie jest istotny dla właściwości mechanicznych laminatów. Zarejestrowane różnice wytrzymałości są niewielkie, przy czym z reguły na korzyść próbek z żelkotem. Na podstawie uzyskanych wyników można stwierdzić, że technologia VARI bardzo dobrze nadaje się do wykonywania wyrobów z warstwą żelkotu. Wyniki te mogą być pomocne przy planowaniu oraz optymalizacji struktur i technologii stosowanych na elementy konstrukcyjne z kompozytów.

Słowa kluczowe

EN

laminate; gelcoat; vacuum assisted resin infusion; VARI

PL

laminat; żelkot; infuzja próżniowa

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Materiałów Kompozytowych
• Czasopismo: Composites Theory and Practice
• Rocznik: 2016
• Tom: R. 16, nr 3
• Strony: 167--173
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kozioł M.

• Silesian University of Technology, Faculty of Materials Engineering and Metallurgy, ul. Z. Krasińskiego 8, 40-019 Katowice, Poland

autor

Hekner B.

• Silesian University of Technology, Faculty of Materials Engineering and Metallurgy, ul. Z. Krasińskiego 8, 40-019 Katowice, Poland

autor

Wieczorek J.

• Silesian University of Technology, Faculty of Materials Engineering and Metallurgy, ul. Z. Krasińskiego 8, 40-019 Katowice, Poland

Bibliografia

• [1] Śleziona J., Podstawy technologii kompozytów, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 1998.
• [2] Castaing P., Lemoine L., Effects of water absorption and osmotic degradation on long-term behavior of glass fiber reinforced polyester, Polymer Composites 1995, 16, 5, 349-356.
• [3] Królikowski W., Polimerowe kompozyty konstrukcyjne, WN PWN, Warszawa 2012.
• [4] Kozioł M., Rydarowski H., Wytwarzanie wyrobów z laminatów żywica utwardzalna-włókno na przykładzie łopaty wentylatora przemysłowego, Wydawnictwo Głównego Instytutu Górnictwa, Katowice 2014.
• [5] http://www.yachtaman.pl/farby_jacht.html (access 21.02.2016).
• [6] http://www.rynekfarb.pl/powloki-zircotec-chronia-kompozyty/ (access 21.02.2016).
• [7] https://www.rtmcomposites.com/process/resin-transfer-molding-rtm (access 21.02.2016).
• [8] Pitarresi G., Tumino D., Mancuso A., Thermo-mechanical behaviour of flax-fibre reinforced epoxy laminates for industrial applications, Materials 2015, 8, 11, 7371-7388, DOI:10.3390/ma8115384.
• [9] Bajer K., Richert A., Bajer D, Korol J., Biodegradation of plastified starch obtained by corotation twin-screw extrusion, Polymer Engineering and Science 2012, 52, 12, 2537-2542.
• [10] Virk A.S., Hall W., Summerscales J., Physical characterization of jute technical fibers: fiber dimensions, Journal of Natural Fibers 2010, 7, 3, 216-228.
• [11] Czaplicka-Kolarz K., Burchart-Korol D., Korol J., Environmental assesment of biocomposites based on LCA, Polimery 2013, 58, 6, 476-481.
• [12] Hyla I., Śleziona J., Kompozyty: elementy mechaniki i projektowania, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2004.
• [13] Boczkowska A., Kapuściński J., Lindemann Z., Witemberg-Perzyk D., Wojciechowski S., Kompozyty, Wydawnictwo Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2013.
• [14] Whitney J.M., Nuismer R.J., Stress fracture criteria for laminated composites containing stress concentrations, Journal of Composite Materials 1974, 8, 3, 253-265.
• [15] Arasan S., Aktas M., Balcioglu H.E., Fracture toughness of woven glass and carbon reinforced hybrid and non-hybrid composite plates, Polymer Composites, article first published online 20 MAR 2016, DOI: 10.1002/pc.23999.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.