Modyfikacja kleju na bazie żywicy poliestrowej rozdrobnionymi odpadami kompozytowymi

• Autorzy: Rutecka M. , Śleziona J.

Warianty tytułu

EN

Modification of adhesive based on polyester resin with composite wastes

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przeprowadzono badania dotyczące modyfikacji powierzchni laminatów, recyklatu, a także badania wpływu temperatury oraz rodzaju napełniacza na wytrzymałość złącza, w celu poprawy jakości połączenia. Wpływ obróbki powierzchniowej na właściwości złącza klejowego weryfikowano na podstawie badań wytrzymałości na ścinanie oraz wytrzymałości na zginanie połączeń. Uzyskano dwa recyklaty poliestrowo-szklane różniące się wielkością cząstek, a następnie dodano je do żywicy poliestrowej stanowiącej podstawowy składnik masy klejowej. Wykonano masy klejowe z zawartością 25% mas. recyklatu (REC I lub REC II) - rys. 1. W celu poprawy jakości połączenia klejowego przeprowadzono modyfikację podłoża laminatu poprzez schropowacenie, aktywowanie octanem winylu, wykorzystanie tkaniny peel ply oraz połączenie obróbki mechanicznej i chemicznej (tab. 1). Stosowanie tkaniny powoduje zwiększenie powierzchni biorącej udział w tworzeniu połączenia. Natomiast stosowanie środka polarnego, powierzchniowo czynnego, jakim jest octan winylu, powoduje wzrost sił wzajemnego przyciągania działających pomiędzy poszczególnymi komponentami. Połączenie metody mechanicznej obróbki powierzchni oraz chemicznej spowodowało wzrost wartości wytrzymałości na ścinanie złącza o 45% i 37%, odpowiednio dla REC I i REC II (rys. 2) oraz wytrzymałości na zginanie (rys. 3). Dominującym sposobem zniszczenia połączeń klejowych był typ LFTF (rys. 4). W pracy przedstawiono badania modyfikacji powierzchniowej recykłatu poliestrowo-szklanego za pomocą obróbki termicznej i chemicznej, w celu poprawy połączenia pomiędzy rozdrobnionymi odpadami kompozytowymi a nową osnową. Obróbka termiczna polegała na wygrzewaniu w temperaturze 60°C przez 3 h. Natomiast obróbka chemiczna polegała na modyfikacji pow. recykłatu octanem winylu (tab. 2). Najlepsze wyniki uzyskano dla modyfikacji chemicznej. Aktywacja powierzchni cząstek recykłatu octanem winylu poprawiła połączenie między składnikami kleju, co przyczyniło się do wzrostu wytrzymałości na ścinanie (rys. 5) oraz zginanie połączenia klejowego (rys. 6). Zastosowanie jednocześnie obróbki powierzchni laminatu oraz obróbki powierzchniowej recykłatu spowodowało podwyższenie wytrzymałości złącza. Wzrost wytrzymałości na ścinanie oraz zginanie złącza w porównaniu do wytrzymałości na ścinanie w przypadku standardowego przygotowania powierzchni przedstawiono w tabeli 3. Wykonano również badania wpływu temperatury na wytrzymałość na ścinanie złącza. Działanie podwyższonej temperatury powoduje obniżanie wytrzymałości na ścinanie złącza (rys. 7). Na uwagę zasługuje fakt, że dla zakresu temperatury 40-70°C nie odnotowano większych zmian wytrzymałości złącza. Z kolei poddanie złącza działaniu temperatury równej 30°C powoduje podwyższenie wartości wytrzymałości na ścinanie. Aby ocenić możliwość zastąpienia krótkich włókien szklanych recyklatem poliestrowo-szklanym przeprowadzono badania wytrzymałości na ścinanie połączeń klejowych uzyskanych za pomocą kompozycji żywicy poliestrowej oraz krótkich włókien szklanych (rys. 8). Porównując właściwości klejów z dodatkiem recyklatów oraz klejów zawierających krótkie włókna szklane można wnioskować, że wytrzymałość złącza jest na podobnym poziomie. Na podstawie wyników badań można stwierdzić, że przedstawione w pracy typy modyfikacji prowadzą do podwyższenia właściwości wytrzymałościowych złącza klejowego. Przedstawione metody aktywacji powierzchni recykłatu nie są skomplikowane, nie wymagają również stosowania specjalistycznej aparatury oraz zmian w procesie przygotowania, co czyni je jeszcze bardziej atrakcyjnymi.

EN

This research was carried out in order to improve quality of adhesive bonding. The investigations concerns modification of laminate and recyclate surface. The influence of temperature and filier type was also investigated. Evaluation of adhesive joints quality was done on the basis of shear and bending strength of adhesive bonding. Two recyclates vary in size of particles were obtained (REC I and REC II) and were added as a filier to polyester resin, basie component of adhesive. Adhesives with addition of 25% wt. of recyclates (REC I and REC II) were madę (Fig. 1). In order to improve the ąuality of adhesive joint modification of laminate surface was carried out. Types of modifications were as follows: grinding, surface activation by vinyl acetate, peel ply fabric and both mechanical and chemical treatment (Tab. 1). Using peel ply causes increase of bonding surface. Whereas using vinyl acetate acts as polar agent and results in increase of attractive forces between bonding components. Appling mechanical (grinding) and chemical (vinyl acetate) treatment at the same time lead to increase of shear strength (45% for REC I and 37% for REC II) - Fig. 2, and bending strength (Fig. 3). Dominant type of adhesive joints failure was LFTF (Fig. 4). In this paper the methods of surface modification of polyester-glass fibrę recyclate by thermal and chemical treatment have been also presented, in order to enhance the bonding strength between the recyclate and new matrix. Thermal treatment consisted in holding the recyclate at a temperaturę of 60°C for 3 hours. Whereas chemical treatment consisted in recyclate surface modification with vinyl acetate (Tab. 2). The best results were obtained by using chemical treatment. Polyester-glass fibrę recyclate surface activation by vinyl acetate improved bonding between adhesive components, which add to increase shear (Fig. 5) and bending (Fig. 6) strength of adhesive joints. Using both laminate and recyclate surface modifications leads to significant increase of joint strength. Increase of shear and bending strength of adhesive joints compared to standard surface preparation is presented in Table3. The influence of temperaturę on adhesive joint strength was also investigated. Strength of adhesive joints exposed to higher temperaturę decreased (Fig. 7). It is noteworthy that in temperature range of 40-70°C, there were no significant changes of joint strength. Moreover, temperature action of 30°C on adhesive joint leads to increase of the shear strength. To estimate the possibilities of using polyester-glass fiber as filier instead of short, virgin fibers, researches of shear strength of adhesives containing recyclate or short glass fibers were carried out (Fig. 8). It follows from the experiments that adhesive joints shear strengths are on the same level, and the recyclate can be used instead of virgin glass fibers. The results of investigations indicate that type of surface modifications presented at work leads to significant improvement of mechanical properties of adhesive joints. Using these methods of treatment, polyester-glass fiber recyclate can be successfully used as a filier of adhesive for composite parts bonding. Types of modifications presented in this paper are not complicated, they do not require special eąuipment and changes in preparation process of composites, which make them even more attractive.

Słowa kluczowe

PL

klej; modyfikacja; wpływ temperatury

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 29, nr 5
• Strony: 509--513
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Rutecka M.

autor

Śleziona J.

• Katedra Technologii Stopów Metali i Kompozytów, Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii, Politechnika Śląska,

Bibliografia

• [1] REINFORCEDplastics June (1999) 29-32.
• [2] REINFORCEDplastics February (2001) 22-26.
• [3] REINFORCEDplastics, Buyers’ Guide (2001) 14-17.
• [4] Balkova R., Holcnerova S., Cech V.: International Journal of Adhesion and Adhesives 22 (2002) 291-295.
• [5] REINFORCEDplastics, Buyers’ Guide (2000) 22-25.
• [6] Fenwick N. J, Pickering S. J., Rudd C. D., Kennerley J. R.: The characterization and reuse of glass fibers recycled from scrap composites by the action of a fluidized bed process – Composites 29A (1998) 839-845.
• [7] Pickering S. J., Kelly R. M., Kennerley J. R., Rudd C. D., Fenwick N. J.: A fluidized-bed process for the recovery of glass fibers from scrap thermoset composites, Composites Science and Technology 60 (2000) 509-523.
• [8] Kowalska E., Wielgosz Z., Bartczak T.: Utylizacja odpadów laminatów poliestrowo-szklanych, Polimery 2 (2002) 110-116.
• [9] Rutecka M., Myalski J., Kozioł M.: Wpływ stopnia rozdrobnienia recyklatu poliestrowo-szklanego na właściwości połączenia klejowego, Kompozyty 4 (2007) 200-205.
• [10] Rutecka M., Myalski J., Dyzia M., Kozioł M.: Ocena możliwości wykorzystania odpadów kompozytowych jako napełniaczy klejów, Kompozyty 4 (2006) 206-211.