Properties of fiber-gypsum composite formed on the basis of hemp (Cannabis sativa L.) fibers grown in Poland and natural gypsum

• Autorzy: Trociński Adrian , Wieruszewski Marek , Kawalerczyk Jakub , Mirski Radosław

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0053.8588

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Properties of fiber-gypsum composite formed on the basis of hemp (Cannabis sativa L.) fibers grown in Poland and natural gypsum. The popularity of composites reinforced with natural fibers is constantly growing and therefore, they are a subject of many scientific works as well. An example of interesting concept is the use of hemp fibers to reinforce a gypsum matrix and therefore, presented study was aimed to determine the effect of their content on the properties of resultant composites. Moreover, the influence of setting temperature was also investigated. The scope of the research included determination of properties such as: density, setting time, bending strength, modulus of elasticity and thermal conductivity coefficient. Studies have shown that as the amount introduced fibers increases, the density of manufactured composites decreases. Furthermore, increase in the content of hemp causes a significant extension in setting time of the gypsum matrix. Based on the outcomes of mechanical properties, it was found that the optimal content of fibers is 4% and further increase in their share results in a deterioration of flexural strength characteristics. The increase in a setting temperature leads to the reduction in their bending strength and modulus of elasticity. Composites reinforced with hemp fibers demonstrate significantly improved thermal insulation properties

PL

Właściwości kompozytów włóknisto-gipsowych powstałych na bazie włókien konopi siewnej (Cannabies sativa L.) uprawianych w Polsce i gipsu naturalnego. Popularność kompozytów wzmacnianych włóknami naturalnymi nieprzerwanie rośnie, co sprawia, że są one przedmiotem wielu badań naukowych. Przykładem interesującej koncepcji jest wykorzystanie włókien konopi siewnej w celu wzmocnienia płyt gipsowych. A zatem, przeprowadzone zostały badania dotyczące wpływu ilości dodawanych włókien konopnych oraz temperatury sieciowania wzmocnionej matrycy na właściwości wytworzonych kompozytów gipsowych. Zakres przeprowadzonych eksperymentów obejmował określenie gęstości, czasu sieciowania, wytrzymałości na zginanie, modułu sprężystości oraz współczynnika przewodzenia ciepła. Badania wykazały, iż wraz ze wzrostem udziału włókien czas sieciowania matrycy znacznie się wydłuża, a gęstość otrzymywanych kompozytów maleje. Wykazano również, iż optymalną ilością wzmocnienia konopnego zapewniającą najlepsze właściwości wytrzymałościowe jest 4%, a dalsze zwiększenie jego udziału powoduje znaczne pogorszenie wytrzymałości. Ponadto zwiększenie temperatury podczas sieciowania wpływa negatywnie na charakterystykę wytrzymałościową wyprodukowanych płyt. Właściwości izolacyjne ulegały natomiast znacznej poprawie wraz z rosnącym udziałem włókien konopnych w płycie gipsowej.

Słowa kluczowe

EN

hemp fibers; natural gypsum; hemp fibers-gypsum composites

• Wydawca: Wydawnictwo Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie
• Czasopismo: Annals of Warsaw University of Life Sciences - SGGW. Forestry and Wood Technology
• Rocznik: 2023
• Tom: No. 121
• Strony: 29--36
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Trociński Adrian

• Department of Mechanical Wood Technology, Faculty of Forestry and Wood Technology, Poznań University of Life Sciences

autor

Wieruszewski Marek

• Department of Mechanical Wood Technology, Faculty of Forestry and Wood Technology, Poznań University of Life Sciences

autor

Kawalerczyk Jakub

• Department of Mechanical Wood Technology, Faculty of Forestry and Wood Technology, Poznań University of Life Sciences

autor

Mirski Radosław

• Department of Mechanical Wood Technology, Faculty of Forestry and Wood Technology, Poznań University of Life Sciences

Bibliografia

• 1. BOHOWMIK R., DAS S., MALLICK D., GAUTAM S. 2022: Predicting the elastic properties of hemp fiber – A comparative study on different polymer composite, Materialstoday Proceedings nr. 50(5); 2510-2514.
• 2. CHŁĄDZYŃSKI S., PICHNIARCZYK P. 2006: Gips i wyroby gipsowe w świetle wymagań norm europejskich, Materiały Budowlane nr. 10; 42–46.
• 3. CZAPLUK M., CZERNIAK A. 2020: Rozwój rynku uprawy i przetwarzania konopii przemysłowych w Polsce, Polityka Insight, Research. https://www.politykainsight.pl/_resource/ multimedium /20198941 (accessed on 10 May 2023).
• 4. CZERNIK S., HYNOWSKI M., MICHAŁOWSKI B., PIASECKI M., TOMASZEWSKA J., MICHALAK J. 2021: Analysis of the environmental impact of the production of building gypsum using natural and flue gas desulfurization gypsum in the Polish context, Cement, Wapno, Beton nr. 26; 134–145.
• 5. GONTARZ J., PODGÓRSKI J. 2015: Badanie cech mechanicznych porowatego gipsu, Budownictwo i Architektura nr. 14(4); 43–54.
• 6. HARGITAI H., RACZ I., ANANDJIWALA R. 2008: Development of hemp fiber reinforced polypropylene composites, Journal of Thermoplastic Composite Materials nr. 21(3); 165–174.
• 7. HOSTALKOVA M., VAVRINOWA N., LONGAUEROVA V. 2019: Mechanical properties of the gypsum composite reinforcement with wooden fibers, International Review of Applied Sciences and Engineering nr. 10(1); 15–21.
• 8. KANIA T. 2019: Wykorzystanie ścian z gipsu syntetycznego w budownictwie pasywnym, Przegląd Budowlany, Artykuły problemowe, Ekologia a Budownictwo nr. 90; 107–109.
• 9. LU N., OZA S. 2013: A comparative study of the mechanical properties of hemp fiber with virgin and recycled high density polyethylene matrix, Composites Part B: Engineering nr. 45(1); 1651–1659.
• 10. MUSIELAK Z., WOŹNIAK G., WRÓBLEWSKI B. 2001: Odporność ogniowa ścian działowych na ruszcie stalowym z okładzinami z płyt GKF-badania i obliczenia, Prace Instytutu Techniki Budowlanej nr. 30; 17–26.
• 11. PN-EN 13279-2:2014 Spoiwa gipsowe i tynki gipsowe -- Część 2: Metody badań. PKN, Warszawa.
• 12. PN-EN 310:1999 Płyty drewnopochodne. Oznaczanie modułu sprężystości przy zginaniu i wytrzymałości na zginanie. PKN, Warszawa.
• 13. PN-EN 323:1999 Płyty drewnopochodne. Oznaczanie gęstości. PKN, Warszawa.
• 14. PODAWCA K. 2007: Analiza możliwości wykorzystania płyt gipsowo-kartonowych jako materiału wykończeniowego w budownictwie drewnianym. Przegląd Naukowy, Inżynieria i Kształtowanie Środowiska nr. 16(4); 65–75.
• 15. SONG Y., LEE J., JI D., KIM M., LEE S., YOUN J. 2012: Viscoelastic and thermal behavior of woven hemp fiber reinforced poly (lactic acid) composites, Composites Part B: Engineering nr. 48(3); 856-860.
• 16. STRZELCZYK K., KANIEWSKI R. 2021: Cannabis sativa L., one of the oldest cultivated plant species, Postępy Fitoterapii nr.21(1); 53–60.
• 17. SZUFLICKI M., MALON A., TYMIŃSKI M. 2020: Bilans zasobów złóż kopaliny w Polsce, wg stanu na 31 XII 2020 rok., Państwowy Instytut Geologiczny, Warszawa 2021.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).