This article reports the results of investigations carried out to produce yarns consisting of staple carbon fiber (CF) obtained from process waste for the manufacturing of composites suitable especially for thermoset applications. For this purpose, a comparative analysis is done on processability between 100% staple CF and 60 weight% staple CF mixed with 40 weight% PVA fibers in carding, drawing and spinning process. The hybrid yarns are produced by varying twist level. The PVA fibers of the hybrid yarn are then dissolved using hot water treatment. The mechanical properties of yarns consisting of 100% staple CF and hybrid yarns consisting of staple CF and PVA before and after hot water treatment are investigated. Furthermore, test specimen is also prepared by impregnating 100% staple CF yarn and the hybrid yarns (after the dissolving of PVA) with epoxy resin. The results of the tensile test of the yarns in consolidated state reveals that the hybrid yarn produced with 80 T/m after hot water treatment exhibits approximately 75% of the tensile strength of virgin filament tow, and it is expected that the hybrid yarns can be applied for the manufacturing of thermoset based composites for load bearing structures.
The most common measuring method to characterise the dynamic yarn path in the ring spinning process is to measure the yarn tension, where the yarn path is almost straight. However, it is much more complex to measure the yarn tension at the other positions, for example, between the yarn guide and traveller (balloon zone) and between the traveller and winding point of the cop (winding zone), as the yarn rotates continuously around the spindle axis. In this paper, two new methods of yarn tension measurement in the balloon zone are proposed. In the first method, the balloon shape was first recorded with a high speed camera. The balloon tension was then calculated by comparing the yarn strain (occurring in the balloon zone) measured by a digital image analysis program with the stress-strain curve of the yarn produced. In the second method, the radial forces of the rotating balloon were measured by using modified measurement techniques for measurement of yarn tension. Moreover a customised sensor was developed to measure the winding tension between the traveller and cop. The values measured were validated with a theoretical model and a good correlation between the measured and theoretical values could be revealed.
PL
Najczęściej stosowaną metodą pomiarową dla scharakteryzowania dynamiki przędzy podczas przędzenia obrączkowego jest pomiar naprężenia przędzy w miejscu gdzie jej przebieg jest prawie prostoliniowy. Jednakże znacznie bardziej skomplikowany jest pomiar naprężenia przędzy pomiędzy prowadnikiem i biegaczem (strefa balonu) oraz pomiędzy biegaczem i punktem skręcania przed cewką nawojowa (strefa skręcania) ponieważ przędza wiruje w sposób ciągły wokół osi wrzeciona. W pracy przedstawiono dwie nowe metody pomiaru naprężenia przędzy w strefie balonu. W pierwszej wstępnie określano kształt balonu za pomocą kamery o dużej prędkości powtarzania. Następnie określano naprężenie balonu przez porównanie odkształceń przędzy powstających w strefie balonu a mierzonych za pomocą cyfrowej analizy obrazu i programu wykorzystującego krzywą zależności naprężenie-odkształcenie produkowanej przędzy. W drugiej metodzie promieniowe siły wirującego balonu były mierzone przy zastosowaniu zmodernizowanej techniki pomiaru naprężenia przędzy. Pomierzone wartości były porównywane z wartościami modelu teoretycznego przy czym stwierdzono istnienie bardzo dobrej korelacji.
The aim of this paper was to investigate the effect of carbon fibre (CF) length and preparation prior to carding on the mechanical properties of hybrid yarns as well as composites consisting of CF and polyamide 6 (PA 6). The hybrid yarns are manufactured using an optimised process route of carding and drawing with a flyer machine from virgin staple CF (40/60/80/100 mm) and PA 6. In order to explore the effect of fibre preparation on the mechanical properties of hybrid yarns as well as composites, virgin staple CF and PA 6 fibres were prepared by varying the mixing type prior to the carding process. For this purpose, the fibres were mixed either by a fibre-opening device or supplied directly to the carding machine without prior mixing. The CF content of the card webs produced is kept at 50 volume %. Hybrid yarns were produced with a twist of 102 twist/m and then thermoplastic uni-directional (UD) composites were manufactured from them. The investigations revealed the influence of the input CF length and mixing type on the mechanical properties of hybrid yarns and thermoplastic UD composites.
PL
Celem badań było stwierdzenie wpływu długości włókien węglowych i ich obróbki przed zgrzebleniem na mechaniczne właściwości przędz hybrydowych/włókno węglowe /poliamid 6/ jak również kompozytów z nich wykonanych. Zmieniano skład mieszanki przed zgrzebleniem. Włókna mieszano lub dostarczano bezpośrednio do zgrzeblenia. Zastosowano zoptymalizowany proces zgrzeblenia i rozciągania z użyciem niedoprzędzarki. Przędze hybrydowe posiadały skręt 102 skręty/m. Z przędz hybrydowych produkowano termoplastyczne kompozyty „jednokierunkowe”. Badania wykazały wpływ parametrów wejściowych na końcowe właściwości kompozytów.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Textile-reinforced composites are a leading trend in lightweight structure design. The demand for additional function integration in lightweight structures using multi-material design is growing rapidly. This article reports on the production of hybrid yarns made with the DREF-2000 friction spinning technique using carbon filament yarn (CFY) as the core component and diverse thermoplastic fibres, such as polypropylene (PP) and polyester (PET) fibres, as the sheath component. The yarns are to be used as a reinforcement and as a functional element suitable for textile reinforced thermoplastic composites. Different hybrid yarns were manufactured by varying the air suction pressure, spinning drum speed and distance between the spinning drums at a constant delivery and opening roller speed. The influence of the air suction pressure, spinning drum speed, distance between the spinning drums, sheath type and core sheath volume ratio on the properties of yarn tenacity and elongation was analysed and differentiated by a multi-factorial analysis of the individual variables (ANOVA).
PL
Kompozyty wzmacniane tekstyliami są przedmiotem intensywnych badań. Przedstawiono produkcję przędz hybrydowych przędzionych frykcyjne systemem DREF-2000 z użyciem ciągłych włókien węglowych dla formowanego rdzenia oraz włókien polipropylenowych i poliestrowych jako elementy powłoki. Przędze przeznaczone są na elementy funkcyjne i wzmacniające termoplastyczne kompozyty. Przędze produkowano zmieniając ciśnienie zasysania, prędkość bębna przędzącego oraz odległość pomiędzy bębnem przędzącym a rolkami urządzenia zasilającego. Badano wpływ parametrów procesu na wytrzymałość właściwą i wydłużenie przy zerwaniu stosując system ANOVA.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.