Wpływ metody wytwarzania na właściwości laminatów poliestrowo/ szklanych do budowy małych jednostek pływających

• Autorzy: Landowski M. , Budzik M. K. , Imielińska K.

Warianty tytułu

EN

Effect of manufacturing method on the mechanical behaviour of glass/ polyester marine laminates

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy porównano jakość laminatów poliestrowo/szklanych (pod względem mikrostrukturalnym i wybranych wskaźników wytrzymałościowych) wytworzonych w zakładzie budowy dużych łodzi motorowych za pomocą metod: ręcznej, worka próżniowego i infuzji. Badano jakość struktury pod kątem udziału osnowy żywicznej i liczby pęcherzy za pomocą SEM (rys. 3) i analizy ilościowej obrazu. Próbki wykonane metodą ręczną, worka próżniowego i infuzji wykazały udział objętościowy osnowy odpowiednio: Vm = 51%, 23%, 35%. Zróżnicowany udział żywicy w kompozycie wpłynął na jego grubość: 3,8 mm - metoda ręczna, 2,6 mm - metoda worka próżniowego i 2,7 mm - metoda infuzji. Porównano własności mechanicznena podstawie wyników prób: trzypunktowego zginania (rys. 4), ścinania międzywarstwowego (rys. 5), udarności wyznaczonej metodą Charpy'ego i spadającej masy (rys. 6). Wyniki badań wytrzymałości na zginanie nie ujawniły znaczących różnic w wytrzymałości na zginanie i modułu Younga próbek wykonanych różnymi metodami. Różnica rzędu 10% na niekorzyść metody ręcznej wynika z większego udziału słabej osnowy żywicznej i nieco większej liczby pęcherzy. Zaobserwowano natomiast 20% mniejsze odkształcenie przy pękaniu (rys. 4) i 25% mniejszą udarność (rys. 6) w przypadku metody worka próżniowego w porównaniu z metodą infuzji. Było to spowodowane licznymi mikropęknięciami pomiędzy włóknami (rys. 3d, e.), które pojawiły się w miejscach "suchego" styku włókien w laminacie na skutek lokalnie nadmiernego odessania żywicy. Ogólnie stwierdzono, że biorąc pod uwagę uzyskane wyniki, lepszą wydajność oraz mniejszą szkodliwość dla zdrowia pracowników jest uzasadnione propagowanie metody infuzji w polskim przemyśle okrętowym.

EN

Microstructural SEM characteristics (Fig. 3) and mechanical behaviour were compared for glass/polyester laminates manufactured in the boatbuilding plant using three methods: hand lay-up, vaccum bagging, infusion. Microstructure was assessed in terms of matrix Vm and void volume fraction using quantitative image analysis. Vm was found 51%, 23%, 35%, respectively. Differences in Vm affected laminate thickness which was fund 3.8 mm for hand lay-up method, 2.6 mm for vacuum bagging and 2.7 mm for infusion. Mechanical behaviour was characterized using three point bending test (Fig. 4), interlaminar shear strength (Fig. 5), Charpy impact and drop weight tests (Fig. 6). Bending test results did not vary much between the methods. Maximum difference of flexural strength and Young's modulus of about 10% in favour of the two vacuum methods (Fig. 4) was due lesser Vm and VV. However, significantly (20%) reduced deformation at fracture and 25% reduced impact strength were observed (Fig. 6) for vacuum bagging method compared to infusion. This was due to numerous debondings and microcracks which formed between the fibres (Fig. 3d, e) in the "dry" spots where fibres were not separated by the resin layer because of locally excessively small matrix content. Based on the results of experiments and knowledge about the impact of polymer laminate manufacturing methods on the environment it has been concluded that infusion method should be recommended to the Polish boat building plants not only due to improved efficiency and harmlessness to the workers' health but also because of improved mechanical behaviour of the materials.

Słowa kluczowe

PL

materiały kompozytowe; laminaty poliestrowo-szklane; właściwości mechaniczne; mikrostruktura

EN

composite materials; glass fibre-reinforced laminates; mechanical characterization; microstructure

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 32, nr 5
• Strony: 868--872
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys.

Twórcy

autor

Landowski M.

autor

Budzik M. K.

autor

Imielińska K.

• Katedra Inżynierii Materiałowej i Spajania, Wydział Mechaniczny, Politechnika Gdańska,

Bibliografia

• [1] Bader M. G.: Selection of composite materials and manufacturing routes for cost effective performance. Composites Part A. 33 (2002) 913÷934.
• [2] Alvarez V., Vazquez A., De La Osa O.: Cyclic water absorption behaviour of glass-vinylester and glass-epoxy composites. Journal of Composite materials 41 (10) (2007) 1275÷1289.
• [3] Kozłowski J., Wilczopolski M., Wituszyński K.: Konstrukcje okrętowe z kompozytów polimerowych. Gdańsk (1982).
• [4] Mouritz A. P. Gellert E. Burchill P., Challis K.: Review of advanced composite structures for naval ships and submarines. Composite Structures 53 (2001) 21÷41.
• [5] Imielińska K.: Degradation and damage of advanced laminate polimer composites due to environmental effects and low velocity impact. Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej, Gdańsk (2005).
• [6] Turnbull A., Broughton W. R.: Environmental degradation of polymers and polymer composites. Proc. Conf. EDEM, 2003, Bordeaux 1-3.07. 2003.
• [7] Marsh G.: Boat builder on a mission with composites. Reinforced Plastics 10 (2008) 18.
• [8] Williams S. L.: The crossover from RTM to resin infusion: Reinforced Plastics 10 (2008) 28.
• [9] Van der Burg T.: Technology dominates Volvo Ocean race. Reinforced Plastics 5 (2006) 46.
• [10] Stempa M.: Praca magisterska, Politechnika Gdańska (2007).
• [11] Imielińska K., Wojtyra R.: Udarowe pękanie hybrydowych kompozytów epoksydowych zbrojonych włóknami szklanymi, węglowymi i aramidowymi. Inżynieria materiałowa 3 (134) (2003) 127÷134.
• [12] Sutherland L. S., Soares C. G.: Impact behaviour of typical marine composite laminates. Composites Part B 37 (2006) 89÷100.
• [13] http://www.c-l.pl.