Optimization of organic filler properties by its physical treatment

• Autorzy: Stevulova N. , Schwarzova I. , Terpakova E. , Singovszka E.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rb.2015.207

Warianty tytułu

PL

Optymalizacja własności wypełniaczy organicznych poprzez fizyczne metody oczyszczania

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The current trend in the construction industry is the effort to achieve sustainable development using rapidly renewable materials instead of limited ones. Need for the development of environmentally friendly products is related to the industrial interest in the use of natural plant fibres as reinforcement in composites. The attention is given to hemp fibres as a substitute for synthetic fibres due to their unique mechanical, thermal insulation, acoustic and antiseptic properties. Key problem for successful application of hemp hurds as reinforcement into composites is its high moisture sorption and its heterogeneity what lead to low cohesion of fibres to the matrix. Optimizing the adhesion of plant fibre to inorganic matrix is related to the modification of hemp surface. The objective of this paper is comparison of changes in FTIR spectras caused by combination of physical and chemical modification of hemp material with unmodified sample. Modification of hemp hurds was carried out by ultrasonic treatment and as the cleaning medium were used deionized water and NaOH solution.

PL

Obecne tendencje w branży budowlanej kładą nacisk na zrównoważony rozwój i używanie szybko odnawialnych materiałów, zamiast naturalnych ograniczonych zasobów. Potrzeba stworzenia produktów ekologicznych ukierunkowała zainteresowanie przemysłu na wykorzystanie naturalnych włókien roślinnych jako zbrojenia w kompozytach. Jako zamiennik dla włókien syntetycznych, zwrócono uwagę na włókna konopne, z powodu ich wyjątkowych cech takich jak, właściwości mechaniczne, izolacyjność cieplną i akustyczną, oraz właściwości bakteriobójcze. Kluczowym problemem pomyślnego zastosowania włókien konopnych jako zbrojenie kompozytów jest ich wysoka sorpcja wilgoci i ich heterogeniczność co powoduje niską spójność włókien z matrycą. Optymalizacja przyczepności nieorganicznej matrycy do włókien roślinnych jest powiązana z modyfikacją powierzchni włókien konopnych. Celem artykułu jest porównanie, z niezmienioną próbką, zmian obserwowanych przy użyciu spektroskopi furierowskiej FTIR, parametrów materiału konopnego spowodowanych przez łączną modyfikację materiału zarówno fizyczną jak i chemiczną. Modyfikacja włókien konopnych została przeprowadzona przez zastosowanie ultradźwięków i kąpieli w roztworze czyszczącym gdzie użyto wodnego roztworu NaOH.

Słowa kluczowe

EN

organic filler; optimization of properties; FTIR spectroscopy; hemp fibre; surface modification; ultrasound

PL

wypełniacz organiczny; optymalizacja właściwości; spektroskopia FTIR; włókno konopne; modyfikacja powierzchni; ultradźwięki

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture
• Rocznik: 2015
• Tom: z. 62, nr 4
• Strony: 427--433
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., il.

Twórcy

autor

Stevulova N.

• Faculty of Civil Engineering, Technical University, Kosice

autor

Schwarzova I.

• Faculty of Civil Engineering, Technical University, Kosice

autor

Terpakova E.

• Faculty of Civil Engineering, Technical University, Kosice

autor

Singovszka E.

• Faculty of Civil Engineering, Technical University, Kosice

Bibliografia

• [1] Santos S.F., Tonoli G.H.D., Mejia J.E.B., Fiorelli J., Savastano Jr. H. Non-conventional cement-based composites reinforced with vegetable fibers: A review of strategies to improve durability. Materiales de Construcción Vol. 65, e041, 2015.
• [2] Li Z., Wang X., Wang L. Properties of hemp reinforced concrete composites. Composites: Part A Vol. 37, pp. 497-505, 2006.
• [3] Mwaikambo L.Y., Ansell M.P. Hemp fibres reinforced cashew nut shell liquid composites. Composites science and technology Vol. 63, pp. 1297-1305, 2003.
• [4] Bledzki A.K., Gassan J. Composites reinforced with cellulose based fibres. Prog. Polym. Sci. Vol. 24, pp. 221-274, 1999.
• [5] Poletto M.P., Zattera A.J., Santana R.M.C. Structural differences between wood species: Evidence from chemical composition, FTIR spectroscopy and thermogravimetric analysis. J. Appl. Polym. Sci. Vol. 126, e336-e343, 2012.
• [6] Poletto M., Ornaghi Jr. H.L., Zattera A.J. Native cellulose: Structure, characterization and thermal properties. Materials Vol. 7, pp. 6105-6119, 2014.
• [7] Faruk O., Bledzki A.K., Fink H.P., Sain M. Biocomposites reinforced with natural fibres: 2000-2010. Prog . Polym. Sci. Vol. 37, pp. 1552-1596, 2012.
• [8] Gumuskaya E., Usta M., Balaban M. Carbohydrate components and crystalline structure of organosolv hemp (Cannabis sativa L.) bast fibers pulp. Bioresource Technology Vol. 98, pp. 491–497, 2007.
• [9] Sreekala M.S., Kumaran M.G., Joseph S., Jacob M. Oil palm fiber reinforced phenol formaldehyde composites: Influence of fiber surface modifications on the mechanical performance. Appl. Compos. Mater. Vol. 7, pp. 295–329, 2000.
• [10] Cordeiro N., Ornelas M., Ashori A., Sheshmani S., Norouzi H. Investigation on the surface properties of chemically modified natural fibers using inverse gas chromatography, Carbohydrate Polymers Vol. 87, pp. 2367–2375, 2012.
• [11] Thomsen A.B., Thygesen A., Bohn V., Nielsen K.V., Allesen B., Jorgensen M.S. Effects of chemical and physical pre-treatment processes on hemp fibers for reinforcement of composites and for textiles. Ind. Crop. Prod. Vol. 24, pp. 113–118, 2006.
• [12] Renouard S., Hano Ch., Doussot J., Blondeau J.P., Lainé E. Characterization of ultrasonic impact on coir, flax and hemp fibers. Mater. Lett. Vol. 129, pp. 137–141, 2014.
• [13] Cigasova J., Stevulova N., Schwarzova I., Junak J. Comparison of water absorption behavior of biocomposites based on hemp hurds. Pollack Periodica Vol. 9, pp. 51-58, 2014.
• [14] Fan M., Dai D., Huang B. Fourier transform infrared spectroscopy for natural fibers, Fourier Transform - Materials Analysis, InTech. pp. 45–68, 2012.
• [15] Putnina A., Kukle S. STEX treated and untreated hemp fiber comparative structural analysis. Scientific Journal of Riga Technical University Vol. 6, pp. 36–42, 2014.
• [16] Carilo F., Colom X., Suňol J.J., Saurina J. Structural FTIR analysis and the thermal characterization of lyocell and viscose-type fibers. Eur. Polym. J. Vol. 40, pp. 2229-2234, 2004.
• [17] Biagiotti J., Puglia D., Torre L., Kenny J.M. A systematic investigation on the influence of the chemical treatment of natural fibers on the properties of their polymer matrix composites. Polymer Composites Vol. 25, pp. 470-479, 2004.
• [18] Liu Y. Recent progression Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy study of compositional, structure and physical attributes of developmental cotton fibers. Materials Vol. 6, pp. 299-313, 2013.
• [19] Kostic M., Pejic B., Scundric P. Quality of chemically modified hemp fibers. Bioresour. Technol. Vol. 99, pp. 94-99, 2008.
• [20] Šutka A., Kukle S., Gravitis J., Grave L. Characterization of cellulose microfibrils obtained from hemp. Conference Papers in Material Science, 2013.
• [21] Fackler K., Stevanic J.S., Ters T., Hinterstoisser B., Schwanninger M., Salmén L. FT-IR imaging spectroscopy to loclise and characterise simultaneous and selective white-rot decay within sprude wood cell. Holzforschung Vol. 65, pp. 411-420, 2011.