Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Mechanical Properties of Composites Reinforced with Technical Embroidery Made of Flax Fibers

Poniecka Agata, Barburski Marcin, Urbaniak Mariusz

Autex Research Journal

|

2022

|

Vol. 22, no. 4

438--445

EN

The main purpose of the article is to present the new possibilities of producing composite reinforcement with the use of a computer embroidery machine. This kind of production is in line with the principles of sustainable development. The study below presents the results of strength tests of composites containing sevenfold embroidery systems. Each variant included different directions of arrangement of individual layers as a reinforcement. Flax roving was used to strengthen the composite. Flax fibers are characterized by the highest strength among all-natural fibers, at the level of 50–80 cN/tex. The composite was made using the vacuum bag method, using epoxy resin. The embroidery was made on a ZSK embroidery machine, type JCZA 0109-550. The test material was subjected to strength tests-tensile strength, tensile elongation, and bending strength, on the INSTRON machine. Based on the research, it can be concluded that the arrangement of the roving in the direction of the tensile force allowed to obtain the best mechanical properties.

2

Analysis of technologies for producing composites with polyester-glass recyclate

Panasiuk K.

Zeszyty Naukowe Akademii Marynarki Wojennej

|

2018

|

R. 59 nr 3 (214)

63--73

EN

The aim of the article was to present selected methods for the production of layered composites in the aspect of the additive in the form of polyester-glass recyclate. The polyester-glass recyclate was obtained from the original composite material from which the ship’s hull was made in Poland in the 1980s. The article presents the technology of processing polyester-glass waste in order to obtain recyclate. The methods of manual lamination, vacuum bag method and vacuum infusion were described successively. The advantages and disadvantages of particular technologies have been presented in terms of the possibility of their use in the production of polyester-glass recycled composites. From the described and verified technologies, the vacuum bag method can be the most advantageous for composites with recyclate.

PL

Celem artykułu było przedstawienie wybranych metod wytwarzania kompozytów warstwowych z dodatkiem recyklatu poliestrowo-szklanego. Recyklat poliestrowo-szklany został otrzymany z oryginalnego materiału kompozytowego, z którego wykonany jest kadłub statku wyprodukowanego w Polsce w latach osiemdziesiątych XX wieku. Przedstawiono technologię przetwarzania odpadów poliestrowo-szklanych w celu otrzymania recyklatu. Opisano kolejno metody laminowania ręcznego, metodą worka próżniowego oraz infuzji próżniowej na podstawie własnych badań. Scharakteryzowano zalety oraz wady poszczególnych technologii pod kątem kompozytów z recyklatem poliestrowo-szklanym. Z opisanych i zweryfikowanych technologii najkorzystniejsza dla kompozytów z recyklatem wydaje się metoda worka próżniowego.

3

Surface quality and mechanical properties of epoxy-glass fibre laminates manufactured by VARI method with use of gelcoat

Kozioł M., Hekner B., Wieczorek J.

Composites Theory and Practice

|

2016

|

R. 16, nr 3

167--173

EN

The aim of the study is a preliminary evaluation of the possibility and purposefulness of applying a gelcoat covering on GFRP (glass fibre reinforced polymer) laminates manufactured by the VARI (vacuum assisted resin infusion) method. A set of panels was manufactured on the basis of three types of glass fibre reinforcements: plain-woven fabric, chopped strand mat and 3D non-crimp fabric, while the composite matrix was epoxy resin. Alternatively, panels with and without the gelcoat layer were manufactured. The polyester gelcoat was laid on the mould by hand. Profilographometric tests were applied as the main method of evaluating the laminate surfaces. To evaluate the border area between the gelcoat layer and the laminate, microscopic visualization was performed with use of a scanning electron microscope (SEM) and - for chosen specimens - with use of a light microscope in Nomarski’s contrast conditions. In order to evaluate the influence of the gelcot layer presence on the laminate mechanical properties, tests of static bending were conducted on the laminates with and without the layer. The obtained profilographometric results showed that application of the gelcoat resulted in improvement of surface quality (a decrease in the maximum and average profile height as well) practically in all the tested specimens. Micrographs made of the gelcoat-laminate border area confirm very good coupling between these two elements. The obtained results of the bending tests showed that the presence of the gelcoat layer does not significantly affect the mechanical performance of the laminates. The registered differences in flexural strength between the specimens with the gelcoat covering and those without it are not big - and in most cases they are in favor of the latter ones. The obtained results allow the authors to conclude that VARI technology is very well suited to manufacturing products with a gelcoat layer. The results and conclusions obtained within the study may be useful for manufacturers in planning and optimization of manufacturing processes for elements made of composite laminates.

PL

Celem niniejszej pracy jest wstępna ocena możliwości i celowości stosowania powłoki żelkotowej na laminaty wytwarzane metodą VARI (ang. vacuum assisted resin infusion, pol. infuzja próżniowa). Wytworzono zestaw płyt z laminatów na bazie trzech typów wzmocnień włókna szklanego: tkaniny krzyżowej, maty, tkaniny 3D. Płyty z laminatów formowano metodą VARI z użyciem żywicy epoksydowej. Wytworzono alternatywnie płyty bez oraz z warstwą żelkotu. Żelkot nakładano pędzlem. Jako główny element oceny powierzchni wytworzonych laminatów zastosowano badania profilografometryczne. Do oceny obszaru połączenia żelkotu z laminatem zastosowano wizualizację mikroskopową przeprowadzoną z użyciem mikroskopu skaningowego oraz (dla wybranych próbek) z wykorzystaniem mikroskopu świetlnego w kontraście Nomarskiego. W celu oszacowania wpływu obecności żelkotu na właściwości mechaniczne laminatu przeprowadzono próby zginania statycznego laminatów zi bez warstwy żelkotu. Uzyskane wyniki profilografometryczne pozwalają stwierdzić, że zastosowanie żelkotu praktycznie we wszystkich przypadkach spowodowało polepszenie jakości powierzchni laminatu, tzn. spadek zarówno maksymalnej, jak i średniej wysokości profilu tejże powierzchni. Zdjęcia mikroskopowe wykonane na granicy żelkot-laminat świadczą o bardzo dobrym połączeniu między tymi dwoma obszarami. Uzyskane wyniki prób zginania pozwalają stwierdzić, że wpływ żelkotu nie jest istotny dla właściwości mechanicznych laminatów. Zarejestrowane różnice wytrzymałości są niewielkie, przy czym z reguły na korzyść próbek z żelkotem. Na podstawie uzyskanych wyników można stwierdzić, że technologia VARI bardzo dobrze nadaje się do wykonywania wyrobów z warstwą żelkotu. Wyniki te mogą być pomocne przy planowaniu oraz optymalizacji struktur i technologii stosowanych na elementy konstrukcyjne z kompozytów.

4

Comparative evaluation of GFRP laminate panels manufactured by VARI by RTM methods

Kozioł M., Bator M., Rydarowski H., Hekner B.

Composites Theory and Practice

|

2015

|

R. 15, nr 4

196--202

EN

The aim of the study is a comparative evaluation of panels made of GFRP laminate (10 layers of plain-woven 0/90 glass fabric) by RTM and VARI methods. The evaluation was performed on the basis of the analysis of the laminate thickness, fibre volume fraction and flexural strength. An essential element of the evaluation is the repeatability of the analyzed properties, which is estimated by the standard deviation and coefficient of variation of respectively numerous result series. Comparison of the two mentioned technologies may be significant information concerning their alternative applicability. The range of the study covers: preparation of four reinforcement lay-ups (preforms) of plain-woven glass fabric, manufacturing four laminate panels using the preforms - two by RTM and two by VARI, cutting specimens from the panels, evaluation of the thickness and fibre volume fraction of the specimens, and evaluation of the flexural strength of the specimens in 3-point bending tests. Laminates manufactured by the RTM and VARI methods showed a relatively high reinforcing fibre volume fraction. A slightly higher volume fraction and, at the same time, a significantly smaller thickness were observed in the VARI laminates. The laminates manufactured by RTM showed about a 10% higher flexural strength in comparison with the VARI ones. The laminates manufactured by VARI showed a higher volume fraction but it is probably due to gas voids present in areas near the reinforcing fibre strands. The presence of voids was also proved in the structure of the RTM laminates, but they are of a different nature - they are bigger and are located within the resin-rich areas between the reinforcing layers. The quality of the specimen surface (two-side smoothness in the case of the RTM laminates, one-side smoothness in the case of the VARI ones) could also have some effect on the flexural strength. In the case of both the VARI and the RTM laminates as well, a visible thickness "gradient", directed the from outlet to inlet, was observed. It is caused by "relaxation" of the underpressure after passing of the resin flow front during the impregnation process. The "gradient" is bigger and less uniform in the case of the VARI laminates than in case of the RTM ones. The RTM method occurred to be minimally better than the VARI in terms of repeatability of the fibre volume fraction and flexural strength, measured as the variance coefficient of the results of a specimen series. The worse repeatability of the laminates manufactured by the VARI method results from the bigger laminate thickness "gradient".

PL

Celem studium jest ocena porównawcza płyt wykonanych z kompozytu warstwowego żywica poliestrowa-włókno szklane (10 warstw płóciennej tkaniny szklanej) metodami RTM (nasycanie ciśnieniowo-próżniowe) oraz VARI (infuzja próżniowa). Ocena została wykonana na bazie analizy grubości laminatu, udziału objętościowego włókien oraz wytrzymałości na zginanie. Istotnym elementem oceny jest powtarzalność analizowanych właściwości, której miarą jest odchylenie standardowe i współczynnik zmienności odpowiednio dużej serii pomiarów próbek. Porównanie dwóch wymienionych technologii może stanowić istotną informację co do ich alternatywnej stosowalności. Zakres pracy obejmuje: przygotowanie czterech zestawów wzmocnienia (preform) z krzyżowej tkaniny szklanej, wytworzenie na ich bazie płyt - po dwie płyty metodą VARI i RTM, wycięcie próbek, określenie grubości i zawartości objętościowej wzmocnienia w wyciętych próbkach oraz wyznaczenie wytrzymałości na zginanie w trójpunktowej próbie zginania. Laminaty wytworzone metodami RTM oraz VARI wykazały relatywnie wysoki udział objętościowy włókien wzmocnienia. Nieco większy udział włókien oraz znacznie mniejszą grubość uzyskano w laminatach VARI. Laminaty wytworzone metodą RTM wykazały z kolei o ok. 10% większą wytrzymałość na zginanie w porównaniu z laminatami wytworzonymi techniką VARI. Większy udział włókien uzyskany przez laminaty VARI wynika najprawdopodobniej z obecności pustek gazowych w okolicach włókien wzmacniających. Obecność pustek wykazano także w laminatach RTM, jednak mają one inny charakter - są większe i są rozmieszczone w obszarach bogatych w żywicę, między warstwami wzmocnienia. Wpływ na wyniki prób wytrzymałościowych mógł też mieć stan powierzchni laminatów (obustronna gładkość w przypadku laminatów RTM, jednostronna w przypadku laminatów VARI). Zarówno w przypadku laminatów VARI, jak i laminatów RTM wykazano wyraźny „gradient” grubości skierowany w kierunku od ssania do zasilania. Jest on spowodowany „relaksacją” podciśnienia po przejściu frontu żywicy w czasie procesu nasycania. „Gradient” jest większy i mniej równomierny w przypadku laminatów VARI niż w przypadku laminatów RTM. Minimalnie lepsza pod względem powtarzalności udziału objętościowego oraz wytrzymałości na zginanie, mierzonej współczynnikiem zmienności serii pomiarów próbek, okazała się metoda RTM. Gorsza powtarzalność płyt wytworzonych metodą VARI wynika z większego „gradientu” grubości.

5

Evaluation of vacuum resin infusion process on selected glass fibre performs

Kozioł M., Rydarowski H., Myalski J.

Composites Theory and Practice

|

2012

|

R. 12, nr 4

285-290

EN

The scope of the study is to evaluate the behaviour of exemplary glass fibre preforms during the vacuum infusion process. The reinforcing preforms were prepared from: plain weave crimp fabric, chopped strand mat (with two alternative binders -polyester-appropriate and universal), a unidirectional (UD) fabric and a 3 mm PARABEAM® 3D rising fabric. ESTROMAL 14 polyester resin was used as the matrix. All the laminates showed a fibre volume fraction in the range of 49 ÷52%. The permeability analysis was conducted with the use of PAM-RTM software by the ESI GROUP. As the base for the analysis, measured experimental saturation times were used. It is probably the simplest method to determine the permeability of fibrous preforms. The plain weave fabric showed a satisfactory saturation time (less than 9 min for 250 mm preform section) and permeability (5.66 ·10 –10 m2). The infusion process proceeded in a stable way and the resin front ran uniformly along the whole width of the preform. The chopped strand mat showed a saturation time similar to the plain weave fabric. However, it showed a very long time of saturation (over 46 min for 250 mm preform section) and low permeability (1.06 ·10 –10 m2) for the universal binder applied to the fibres. The universal binder probably does not react efficiently with terephthalate resins (ESTROMAL 14). The UD fabric showed evident anisotropy in permeability. When saturated along the main fibre strands, the permeability was by half higher than in the case of the plain weave fabric (8.2 ·10 –10 m2). When saturated transverse to the main fibre strands, it showed a permeability lower by about 40% in comparison to the direction along the main strands (4.65 ·10 –10 m2). The application of a spreading mesh considerably shortens the saturation time of the UD fabric (less than 1.5 min for 250 mm preform section), but it results in a deficient saturation. The PARABEAM ® fabric showed a lack of the "rising" effect in the VIP process. However, further investigations may show some applications for this structure in pressureassisted technological processes. The study showed that PAM-RTM software may be successfully applied to determine the permeability of fibrous preforms and to analyse the saturation processes. The determined values and trends in the K1 and saturation time are the initial assessment of preforms applicability in the vacuum infusion process.

PL

Celem pracy jest ocena procesu infuzji próżniowej na wybranych preformach włókien szklanych, z zastosowaniem żywicy poliestrowej. Preformy zostały przygotowane dla: tkaniny rowingowej płóciennej (krzyżowej), maty (z dwoma alternatywnymi rodzajami lepiszcza - dla poliestrów oraz uniwersalnym), tkaniny jednokierunkowej (UD) oraz tkaniny wstającej 3D PARABEAM ® o grubości 3 mm. Do nasycania użyto żywicy poliestrowej ESTROMAL 14. Wytworzone laminaty cechowały się udziałem objętościowym włókien w zakresie 49 ÷52%. Dla założonego programu eksperymentów przeprowadzono analizę przepuszczalności preform z użyciem oprogramowania PAM-RTM firmy ESI GROUP. Jako podstawę do tej analizy wykorzystano czasy nasycania zmierzone wcześniej w rzeczywistych warunkach laboratoryjnych. Jest to prawdopodobnie najprostsza metoda wyznaczania przepuszczalności preform włóknistych. Preforma płóciennej tkaniny rowingowej wykazała zadowalająco krótki czas nasycania (poniżej 9 min dla 250 mm odcinka) w procesie infuzji i dobrą przepuszczalność (5,66 ·10 –10 m2). Proces postępował stabilnie, a front żywicy przemieszczał się równomiernie wzdłuż całej szerokości preformy. Mata z lepiszczem dla poliestrów wykazała podobny do tkaniny krzyżowej czas nasycania oraz przepuszczalność. W przypadku preformy maty z lepiszczem uniwersalnym zaobserwowano bardzo długi czas nasycania (ponad 46 min dla odcinka 250 mm) i niską przepuszczalność (1,06 ·10 –10 m2). Tkanina UD wykazała ewidentną anizotropię w przepuszczalności. Przy nasycaniu w kierunku zgodnym z ułożeniem pasm włókien jest ona o połowę wyższa niż dla tkaniny krzyżowej (8,2 ·10 –10 m2). Przy nasycaniu w kierunku poprzecznym do pasm włókien przepuszczalność jest o ok. 40% niższa niż dla kierunku wzdłuż pasm (4,65 ·10 –10 m2). Nałożenie na preformę siatki rozprowadzającej znacznie skraca czas nasycania tkaniny UD (poniżej 1,5 min dla odcinka 250 mm), ale skutkuje niedosyceniem przekroju preformy - od 1 do 3 warstw pozostaje częściowo nienasyconych. Tkanina PARABEAM ® nie wykazała efektu "wstawania" podczas procesu infuzji z powodu docisku worka. Jednakże, prawdopodobne jest wykazanie w dalszych badaniach ewentualnej przydatności tej tkaniny dla procesów ciśnieniowych. Niniejsze studium wskazuje, że program PAM-RTM może być z powodzeniem zastosowany do wyznaczania przepuszczalności preform i do analizy procesów nasycania. Wyznaczone wartości i trendy K1 oraz czasu nasycania stanowią wstępne szacowanie przydatności preform dla procesu infuzji.