Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Synergistic toughening and strengthening of an epoxy resin modified by simultaneous use of two different modifiers

Białkowska Anita, Suroń Patryk, Kucharczyk Wojciech, Hanulikova Barbora, Bakar Mohamed

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2024

|

Vol. 72, nr 3

art. no. e149176

EN

The present work investigates the effect of modifying an epoxy resin using two different modifiers. The mechanical and thermal properties were evaluated as a function of modifier type and content. The structure and morphology were also analyzed and related to the measured properties. Polyurethane (PUR) was used as a liquid modifier, while Cloisite Na+ and Nanomer I.28E are solid nanoparticles. Impact strength (IS) of hybrid nanocomposites based on 3.5 wt% PUR and 2 wt% Cloisite or 3.5 wt% PUR and 1 wt% Nanomer was maximally increased by 55% and 30%, respectively, as compared to the virgin epoxy matrix, exceeding that of the two epoxy/nanoparticle binaries but not that of the epoxy/PUR binary. Furthermore, a maximum increase in IS of approximately 20% as compared to the pristine matrix was obtained with the hybrid epoxy nanocomposite containing 0.5 wt% Cloisite and 1 wt% Nanomer, including a synergistic effect, due most likely to specific interactions between the nanoparticles and the epoxy matrix. The addition of polyurethane and nanoclays increased the thermal stability of epoxy composites significantly. However, DSC results showed that the addition of flexible polyurethane chains decreased the glass transition temperatures, while the softening point and the service temperature range of epoxy nanocomposites containing nanofillers were increased. FTIR analysis confirmed the occurrence of interaction between the epoxy matrix and added modifiers. All SEM micrographs showed significant roughness of the fracture surfaces with the formation of elongated platelets, explaining the increase in mechanical properties of the epoxy matrix.

2

Tribological properties of hybrid aluminium matrix composites reinforced with boron carbide and ilmenite particles for brake rotor applications

Gupta Rahul, Nanda Tarun, Pandey O. P.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2023

|

Vol. 23, no. 1

art. no. e47, 2023

EN

In the present study, stir casting process was employed to incorporate a blend mixture of ilmenite (FeTiO3) and boron carbide (B4C) particles in the matrix of LM13 base alloy. The study demonstrated the effect of individual reinforcement, weight percentage and mixing proportion on wear behaviour of LM13 alloy for brake rotor applications. Composite with 15 wt.% of reinforcement having 75% proportion of boron carbide (15BI-31 composite) shows change in silicon morphology to globular and highest refinement of silicon structure. Highest wear resistance, highest hardness, lowest coefficient of thermal expansion and lowest friction coefficient values were obtained for 15BI-31 composites. The addition of ilmenite particles enhances the properties of BI composites by making the strong interfacial bonding and enhancing the oxidation rate of sliding surface. However, the increase in dislocation density by boron carbide particles helps in enhancing the hardness of composites which contributes in providing the stability to mechanical mixed layer. The comparable wear property (17% higher wear rate), low processing cost and low material cost of 15BI-31 composite make it a suitable material for brake rotor applications. The predominant wear mechanism for composites was observed to be abrasive wear and delamination wear. However, the severity of wear mechanism changes as the applied load increases.

3

Investigating mechanical and physical properties of stir casted Al6061/nano Al2O3/quartz hybrid composite

Tirfe Dagim, Woldeyohannes Abraham, Hunde Bonsa, Batu Temesgen, Geleta Eaba

Advances in Mechanical and Materials Engineering

|

2023

|

Vol. 40, nr 1

189-201

EN

Aluminum alloys are widely used in different engineering application areas, such as aerospace, automotive, and marine industries. However, their properties need some improvement in order to enlarge their application area. Thus, the objective of the study was to improve the physical and mechanical properties of Al6061 aluminum alloy by reinforcing it with nano-Al2O3 and micro-quartz particles. The investigation primarily was focused on studying the impact of quartz particles on the mechanical and physical properties of an Al6061/nano Al2O3/quartz hybrid composite. The hybrid composite was developed using a stir casting technique, by varying the weight percentage of quartz particles at 3%, 6%, and 9%, while maintaining a constant weight percentage of nano-Al2O3 at 3.5%. To evaluate the composite's properties, test samples were prepared according to ASTM E9-09 and ASTM E23 standards for hardness, compressive strength, creep, and impact energy absorption, respectively. The results of the investigation demonstrate that, with the addition of 9 wt.% of micro-quartz particles and 3.5 wt.% of nano-Al2O3 nanoparticles, all mechanical and physical properties of the matrix were improved, except for the impact strength. Based on these results, the developed hybrid composite material can be recommended for light weight automotive spare parts such as brakes and clutch discs.

PL

Stopy aluminium są szeroko stosowane w różnych obszarach zastosowań inżynieryjnych, takich jak przemysł lotniczy, motoryzacyjny i morski. Właściwości stopów aluminium wymagają udoskonaleń, aby zwiększyć zakres ich zastosowań. Celem badań była poprawa właściwości fizycznych i mechanicznych stopu aluminium Al6061 poprzez wzmocnienie nanocząstkami Al2O3 i cząstkami mikrokwarcu. Badania skupiały się przede wszystkim na badaniu wpływu cząstek kwarcu na właściwości mechaniczne i fizyczne kompozytu hybrydowego Al6061/nano Al2O3/kwarc. Kompozyt hybrydowy opracowano techniką odlewania z mieszaniem, zmieniając udział wagowy cząstek kwarcu na 3%, 6% i 9%, utrzymując natomiast stały udział wagowy nanocząstek Al2O3 (3,5%). Do oceny właściwości kompozytu, przygotowano próbki testowe zgodnie z normami ASTM E9-09 i ASTM E23 dotyczącymi odpowiednio twardości, wytrzymałości na ściskanie, pełzania i pochłaniania energii uderzenia. Wyniki badań wykazały, że dodatek 9% kwarcu i 3,5% nanocząstek Al2O3 spowodował poprawę wszystkich właściwości mechanicznych i fizycznych osnowy, z wyjątkiem udarności. Na podstawie uzyskanych wyników, opracowany hybrydowy materiał kompozytowy może być zalecany do lekkich części zamiennych do samochodów, takich jak tarcze hamulcowe i sprzęgła.

4

Morphology and selected properties of kenaf fiber/cornhusk reinforced corn starch hybrid biocomposites

Hazrol M. D., Sapuan S. M., Ilyas R. A., Zainudin E. S., Zuhri M. Y. M., Abdul Wahab N. I.

Polimery

|

2022

|

Vol. 67, nr 11-12

575--587

EN

The study examined the effect of the cornhusk fibers (CHF) content on the structure, physical, mechanical and water barrier properties of composites obtained on the basis of corn starch (CS) and kenaf fiber (KF), used in the amount of 6 wt%. Sorbitol in the amount of 30 wt% was used as a plasticizer. Hybrid biocomposite films were obtained using the solution casting technique. The addition of CHF reduced the water absorption and solubility of the film in water. Increasing the CHF content in the composite resulted in greater film thickness, weight and density. Thanks to good biocompatibility (FESEM) the composites showed higher tensile strength and Young’s modulus. However, elongation at break was lower. FTIR results confirmed the intermolecular hydrogen bonding between the matrix and the fibers. The best properties were obtained at 6 wt% CHF content.

PL

W pracy zbadano wpływ zawartości włókien z łusek kukurydzy (CHF) na strukturę, właściwości fizyczne, mechaniczne i barierowe dla wody kompozytów otrzymanych na bazie skrobi kukurydzianej (CS) i włókna kenaf (KF), stosowanego w ilości 6% mas. Jako plastyfikator użyto sorbitol w ilości 30% mas. Folie biokompozytów hybrydowych otrzymywano techniką odlewania z roztworu. Dodatek CHF zmniejszał absorpcję wody i rozpuszczalność folii w wodzie. Zwiększenie zawartości CHF w kompozycie skutkowało większą grubością, gramaturą i gęstością folii. Dzięki dobrej biozgodności (FESEM) kompozyty wykazały większą wytrzymałość na rozciąganie oraz moduł Younga. Jednak wydłużenie przy zerwaniu było mniejsze. Wyniki FTIR potwierdziły obecność międzycząsteczkowych wiązań wodorowych między osnową polimerową i włóknami. Najlepsze właściwości uzyskano przy zawartości 6% mas. CHF.

5

Microstructure, mechanical performance and wear behavior of AZ91D-B4C-ZrO2 hybrid composites

Gali Singaiah, Prattipati Prasanna

Composites Theory and Practice

|

2022

|

R. 22, nr 4

219--224

EN

The stir casting process was used to produce AZ91D magnesium alloy hybrid composites reinforced with boron carbide (B4C) and zirconia (ZrO2). The microstructure of the composites revealed heterogeneity in the reinforcing phase distribution. A pin-on-disc test was conducted to investigate the tribological features of the fabricated composites such as the wear and coefficient of friction under dry sliding conditions. Increased hardness was observed for the composites due to the dispersion of the reinforcement. The composite with 2 wt.% ZrO2 + 3 wt.% B4C exhibited a higher yield strength and increased tensile strength compared with the other specimens. It was observed that the addition of B4C and ZrO2 improved the wear resistance of the AZ91D alloy as reflected by the lower wear rate. Among all the specimens, the composite reinforced with 2 wt.% ZrO2 + 3 wt.% B4C has the highest wear resistance. Hence, it can be concluded from the present work that incorporating B4C and ZrO2 is a promising way to achieve better mechanical properties and wear properties of AZ91 composites.

6

Effect of Accelerated Ageing on the Ballistic Resistance of Hybrid Composite Armour with Advanced Ceramics and UHMWPE Fibres

Fejdyś Marzena, Kucharska-Jastrząbek Agnieszka, Kośla Katarzyna

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2020

|

Vol. 28, no. 1 (139)

71--80

EN

The main objective of this complex study was to evaluate the durability of newly developed ballistic inserts designed using ultra-high-molecular-weight polyethylene (UHMWPE) fibres and advanced ceramics (Al2O3 or SiC). The forecasting of changes in the properties of the newly developed ballistic system is related to safe use and reliable construction, and requires ageing tests to be carried out in natural conditions. Due to the length of this process, a program of tests was developed for simulated use of the composite ballistic inserts under conditions of accelerated ageing, taking into account the 6-year lifespan of these products, which is in accordance with the PN-V-87000:2011 standard. As part of the research work, the new ballistic inserts were tested, and also ones subjected to laboratory ageing for 50, 100, 150 days, which corresponded to 2.2, 4.3 & 6.5 years of ageing in real conditions. The samples selected were verified in terms of ballistic and mechanical behaviour as well as changes in their chemical structure. Changes in the microstructure of the ballistic materials were evaluated using DSC analysis as well as infrared spectroscopy (FTIR-ATR).

PL

Głównym celem realizowanych prac była ocena trwałości nowoopracowanych wkładów balistycznych wykonanych z wysokowytrzymałego materiału na bazie polietylenu o bardzo dużym ciężarze cząsteczkowym (UHMWPE) oraz heksagonalnej ceramiki (Al2O3, SiC). Prognozowanie zmian właściwości nowoopracowanych wyrobów balistycznych związane jest z bezpieczeństwem użytkowania oraz niezawodnością konstrukcji i wymaga przeprowadzenia badań starzeniowych w warunkach naturalnych. Ze względu na długotrwałość tego procesu opracowano program badań symulacji użytkowania kompozytowych wkładów balistycznych w warunkach przyspieszonego starzenia, uwzględniający 6-letni okres użytkowania tych wyrobów, zgodnie z normą PN-V-87000:2011. W ramach pracy przeprowadzono badania nowych wkładów balistycznych, jak również poddanych starzeniu laboratoryjnemu. Wkłady balistyczne poddano działaniu przyspieszonego starzenia w czasie 50, 100, 150 dni, co odpowiadało 2,2, 4,3, 6,5 latom naturalnego starzenia. Dla wytypowanych próbek zostały przeprowadzone badania: właściwości balistycznych i mechanicznych oraz zmian ich struktury chemicznej. Zmiany w strukturze materiałów balistycznych oceniono za pomocą metod: analizy termicznej DSC, spektroskopii w podczerwieni (FTIR-ATR).

7

Intrinsic cellulosic fiber architecture and their effect on the mechanical properties of hybrid composites

NagarajaGanesh B., Rekha B.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2020

|

Vol. 20, no. 4

406--417

EN

This study is mainly focused on the intrinsic fiber parameters and their influence on the mechanical properties of the hybrid composites. Cellulosic fibers are extracted from mesocarp of Cocos nucifera fruit and outer mat of Luffa cylindrica fruit. The inherent fiber parameters such as fiber diameter, lumen diameter, cell wall thickness are observed under light microscope. Micro-fibrillar angle is found using X-ray diffraction technique. Three varieties of hybrid polymer composite samples are fabricated using Cocos nucifera and Luffa cylindrica fibers as reinforcements in the ratio 2:1, 1:1 and 1:2 respectively employing hand layup technique with their combined weight maintained as 30%. Significant response in the Load Vs Deflection curve and mechanical properties of the hybrid composites are found attributing to the difference in the respective weight proportion of the constituent fibers in the hybrid composite system. Results exemplify that the hybrid composite sample comprising Cocos nucifera and Luffa cylindrica fibers in the ratio 1:2 capitulates the maximum flexural strength and impact strength of 31.05 MPa and 14.24 kJ/m2 respectively when compared with other hybrid composites. The reason for the difference in mechanical strength of hybrid composite samples containing two different fibers is found to be related to the built-in architecture and physical characteristics of the constituent fibers. The morphology of the fractured samples are examined and reported. It is concluded that properties of hybrid composites can be tailor made depending upon the requirements either by using the Cocos nucifera fibers to impart ductility or Luffa cylindrica fibers to impart brittleness.

8

Influence of the composite modification of the wooden wing skin of the glider on deflection lines and resonance vibrations

Skórski Witold Wojciech, Zawisza Maciej

Polimery

|

2019

|

T. 64, nr 4

267--271

EN

The original wing of the wooden training-glider SZD-9 “BOCIAN”, of the Polish production, was modificated by using the additional carbon composite layer. The influence of the addition of a new carbon layer on the mechanical properties of the wing was investigated. Both objects were subjected to static loads, with measuring deflection lines and deformations of wing skin, and to dynamic loads. In dynamic investigations the vibration responses for broad-band excitations were determined as well as the frequencies of the resonance vibrations were tested. The effect of adding a carbon layer is strong damping of the dominant resonant frequency and reduction of the overall vibration level. This effectively makes it difficult to stimulate the construction for vibrations and therefore positively affects the safety of the wing.

PL

Oryginalne skrzydło drewnianego szybowca szkoleniowego SZD-9 „BOCIAN” polskiej produkcji zmodyfikowano za pomocą dodatkowej warstwy kompozytu węglowego. Zbadano wpływ nowej warstwy na właściwości mechaniczne skrzydła. Skrzydła oryginalne i zmodyfikowane poddano obciążeniom statycznym z pomiarem linii ugięcia i odkształcenia poszycia oraz obciążeniom dynamicznym. W badaniach dynamicznych określano odpowiedź drganiową na wymuszenie szerokopasmowe i wyznaczano częstotliwości drgań rezonansowych. Efektem nałożenia dodatkowej warstwy węglowej było silne stłumienie dominującej częstotliwości rezonansowej oraz obniżenie ogólnego poziomu drgań, co skutecznie utrudniło pobudzanie konstrukcji do drgań, a w konsekwencji zwiększyło bezpieczeństwo użytkowania skrzydła.

9

Failure analysis of laminated composite plate under hygro-thermo mechanical load and optimisation

Choudhury A., Mondal S. C., Sarkar S.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2019

|

Vol. 24, no. 3

509--526

EN

Failure analysis of laminated composite plates for different mechanical, thermo mechanical and hygro-thermo mechanical loads for different ply thicknesses, stacking sequences, fiber orientation angles and composite material systems is presented in the paper. A comparative study of different failure theories is also presented in the paper. The effect of fiber orientation angles on the first ply failure load is also studied. A hybrid composite laminate is developed based on the first ply failure load which minimizes weight and cost. The last ply failure load based on fully discounted method is calculated for different stacking sequences. An optimum composite material system and laminate layup is studied for a targeted strength ratio which minimizes weight.

10

Mechanical Behaviour of Hybrid Composites Developed from Textile Waste

Masood Z., Ahmad S., Umair M., Shaker K., Nawab Y., Karahan M.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2018

|

Vol. 26, no. 1 (127)

46--52

EN

The current study focused on the use of textile industry waste (cotton and jute) and glass fabric for the development of hybrid composites. Composites were fabricated using either a single reinforcement or different fractions of cotton, jute and glass fabric. A good fibre-matrix interface was observed using Scanning Electronic Microscopy (SEM). The mechanical performance of the composites developed was analysed under certain loads. The tensile and flexural properties of the composites developed from waste material was found lower as compared to the glass fiber composites, while hybrid composites had comparable properties. Regression equations were also developed to predict the mechanical properties of the hybrid composites. Dynamic Mechanical Analysis (DMA) results revealed that after some pre-treatment (mercerization and desizing) textile waste materials can be used with virgin material in the reinforcement part of the composite to decrease the cost, but with optimum mechanical properties.

PL

Przeprowadzone badania koncentrowały się na wykorzystaniu odpadów włókienniczych (bawełna i juta) oraz wyrobów z włókien szklanych do rozwoju kompozytów hybrydowych. Otrzymane kompozyty poddano ocenie przy użyciu skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM), a także zbadano ich właściwości mechaniczne. Wytrzymałość na rozciąganie i zginanie kompozytów wytworzonych z materiału odpadowego były niższe w porównaniu z kompozytami z włókna szklanego, podczas gdy kompozyty hybrydowe miały porównywalne właściwości. W celu przewidywania właściwości mechanicznych kompozytów hybrydowych opracowano równania regresji. Wyniki dynamicznej analizy mechanicznej (DMA) wykazały, że po pewnym wstępnym przygotowaniu (merceryzacja i usuwanie klejonki) odpady włókiennicze mogą być z powodzeniem stosowane w połączeniu z nieużywanym materiałem w części wzmacniającej kompozytu, przyczyniając się do zmniejszenia kosztów produkcji, przy zachowaniu optymalnych właściwości mechanicznych kompozytów. Wytwarzanie kompozytów hybrydowych może śmiało przyczynić się do rozwiązania problemów związanych z usuwaniem odpadów tekstylnych.

11

Wpływ technologicznych aspektów wytwarzania włóknistych materiałów kompozytowych przy wtłaczaniu żywicy pod ciśnieniem do wnętrza formy

Chatys R., Szafran K.

Prace Instytutu Lotnictwa

|

2016

|

Nr 3 (244)

41--53

PL

W pracy omóowiono i podjęto próbę analizy wpływu metod technologicznych formowania włóknistych materiałów kompozytowych (WMK) o osnowie epoksydowej (LH 289) na jakość otrzymanych laminatów z różnym udziałem i typem wzmocnienia. Przedstawiono aspekty i różnice w wytwarzaniu WMK metodami wtłaczania żywicy pod ciśnieniem do wnętrza formy na przykładzie metody infuzji i worka próżniowego. W poniższej pracy do szacowania parametrów (τlok, σmax) określających wytrzymałość WMK zastosowano model najsłabszej mikroobjętości bazujacy na nieefektywnej (krytycznej- Lkr) długości wzmocnienia. W modelu założono, iż trzywarstwowy kompozyt składa się z komponentów mających indywidualne fizyko-mechaniczne właściwości. Stwierdzono, że zniszczenie kompozytów hybrydowych odbywa się poprzez ścięcie granicy międzyfazowej i warstwy żywicy pomiędzy dwoma warstwami węglowymi "biaxal" (o kącie ułożenia włókien ±45°), w której znajdowala się warstwa z tkaniny szklanej. Zastosowany model obliczeniowy zapewnia z pozycji zunifikowanej, narzędzie do skoordynowanego opisu wytrzymałości. Pokazano, że model daje relatywnie dobre wyniki. Przytoczono także przykłady zastosowania tychże technologii w nowo projektowanych elementach urządzeń mechanicznych.

EN

The paper discusses and attempts to analyze the impact of technological methods of forming fibrous composite materials τ(FCM) epoxy matrix (LH 289) on the quality of the obtained laminates with different participation and the type of reinforcement. Presented aspects and the differences in production methods FCM injection of resin under pressure into the mold cavity, for example, the infusion methods and vacuum bag. In this paper for estimating parameters (τlok, σmax) defining the strength FCM model was used the weakest micro volume is based on ineffective (critical – Lkr) the length of the gain. The model assumes that the three layer composite consists of components having an individual physico-mechanical properties. It was found that the destruction of hybrid composites made by decapitation and the boundary interface of the resin layer between two layers of carbon "biaxal" (with an angle of ± 45° fiber orientation), which was a layer of glass fabric. The model calculation provides the unified position, a tool for coordinated description of strength. It is shown that the model gives relatively sood results.

12

Wpływ substytucji włókien bazaltowych przez włókna węglowe na właściwości mechaniczne prętów B/CFRP (HFRP)

Protchenko K., Dobosz J., Urbański M., Garbacz A.

Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture

|

2016

|

z. 63, nr 1/I

149--156

PL

W niniejszym artykule przedstawiono analityczne i numeryczne obliczenia mechanicznych właściwości obecnie opracowywanych prętów hybrydowych HFRP (Hybrid Fibre Reinforced Polymer) powstałych poprzez zastąpienie (substytucję) części włókien bazaltowych BFRP (Basalt Fibre Reinforced Polymer) włóknami węglowymi CFRP (Carbon Fibre Reinforced Polymer). W tym aspekcie termin ,,substytucja” rozumiany będzie jako modyfikacja prętów BFRP polegająca na zastąpieniu pewnej części włókien bazaltowych przez włókna węglowe. Celem analizy jest określenie optymalnego modelu prętów hybrydowych HFRP, które stanowiłyby realną alternatywę dla prętów stalowych stosowanych do zbrojenia konstrukcji betonowych. Zamiana włókien bazaltowych, włóknami węglowymi prowadzi do uzyskania lepszych właściwości mechanicznych prętów. Względy ekonomiczne skłaniają do ograniczenia procentowego udziału włókien węglowych w prętach HFRP do rozsądnej wielkości, oraz zastosowaniu włókien węglowych o stosunkowo niedużej wytrzymałości (Low Strength Carbon Fibres) jak na włókna CFRP. W pracy przedstawiony został opis struktury pręta hybrydowego, oszacowanie właściwości mechanicznych wzdłuż i w poprzek włókien, a także wpływ układu włókien w przekroju poprzecznym pręta na jego zachowanie mechaniczne. Analizę przeprowadzono dla różnych proporcji udziału włókien węglowych do włókien bazaltowych (1:9; 1:4; 1:3; 1:2; 1:1) w prętach HFRP. Rozpatrzono dwa przypadki rozmieszczenia włókien w przekroju poprzecznym pręta (Bar Architecture). Pierwszy z włóknami węglowymi zlokalizowanymi w rdzeniu, natomiast drugi z włóknami węglowymi usytuowanymi w powierzchniowej warstwie pręta.

EN

This paper introduces both an analytical and numerical study that investigates the mechanical performance of recently developing HFRP bars, which were created by substitution of the part of basalt fibres BFRP by the part of carbon fibres CFRP. In this aspect the term “substitution” might be understood as modification of BFRP bars, where part of basalt fibres will be replaced by carbon fibres. Substitution is aimed at achieving of better properties in obtained material. The objective of this study is to identify optimal model of HFRP bars, which provides an alternative to steel bars for enhancing concrete structures. Replacing of basalt fibres by carbon fibres provides better properties in mechanical performance of the bars. From economical point of view, for HFRP bars in combination with basalt fibres it is proposed to use carbon fibres with low strength (LS carbon fibres) and relatively small amount of volume fraction of carbon fibres to whole amount of fibres. This work represents description of the hybrid bar structure, estimation of properties of the bar in fibre and transverse directions and influence of fibre arrangement on mechanical properties of the bar. Analysis was performed for bars with different ratio between fibres of carbon and fibres of basalt (1:9; 1:4; 1:3; 1:2; 1:1). Investigations were done for two different bar architecture arrangements, where carbon fibres are estimated in the first case in the region near the edge and in another case in core region.

13

Wytrzymałość na odrywanie elementów hybrydowych metal-polimer wytwarzanych metodą wtryskiwania

Mayer P., Trzaska O., Dzięciołowska M.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2015

|

T. 21, Nr 3 (165)

271--274

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań wytrzymałości na odrywanie elementów hybrydowych typu metal-polimer wytworzonych w technologii wtryskiwania. W celu zwiększenia adhezji powierzchnie stalowe zostaly przygotowane poprzez obróbkę strumieniowo-ścierną i modyfikację chemiczną. Zastosowano również warstwy epoksydowe pomiędzy wtryskiwanym polimerem a blachami stalowymi. Zbadano wpływ różnych kompozycji epoksydowych na wytrzymałość na odrywanie połączenia metal-polimer.

EN

In article are presented results of the peel strength tests of metal-polymer hybrid elements obtained during injection molding process. To increase adhesion the metal surfaces were prepared by abrasive blasting and chemical etching. Also epoxy layers were applied between injected thermoplastic polymer and steel plates. The influence of various epoxy compositions were investigated for peel strength of metal-polymer joints.

14

Badania właściwości mechanicznych żywicy poliestrowej zmodyfikowanej nanobentem i plastyfikatorem

Bakar M., Kostrzewa M., Białkowska A., Łukasiewicz K.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2015

|

T. 21, Nr 3 (165)

196--199

PL

Praca zawiera wyniki badań nad modyfikacją żywicy poliestrowej AROPOL M 105 TB za pomocą Nanobentu ZR-1 oraz ftalanu dibutylu (zmiękczacz). Stwierdzono, że maksymalna poprawa wartości naprężenia przy zniszczeniu podczas zginania trójpunktowego wynosiła około 30% przy dodatku 1% nanobentu ZR-1, natomiast maksymalny wzrost odkształcenia odnotowano przy dodaniu 1% ZR-1 i 20% plastyfikatora. Największą energią zerwania (około 9-krotnie większą w stosunku do czystej żywicy) charakteryzują się próbki zawierające 10% wag. plastyfikatora i 1% ZR-1. Największą udarność miała kompozycja hybrydowa na bazie 1% ZR-1 i 20% plastyfikatora, a wartości współczynnika intensywności naprężeń niezmodyfikowanej żywicy były wyższe od kompozytów hybrydowych.

EN

The present study investigates the mechanical propertics of unsaturated polyester resin modified with Nanobent ZR-1 and dibutyl phthalate (plasticizer). It was shown that composition containing 1% ZR-1 exhibited maximum increase of flexural strength of 30% in comparison with unmodified resin. However, maximum enhancement of flexural strain at break was obtained with composites based on 1% ZR-1 or 20% of plasticizer. Moreover, the energy at break (about 9-fold increase in relation to virgin polymer matrix) was shown by composite based on 1% ZR-1 and 20% plasticizer. However, the critical stress intensity factor values of hybrid composites were lower than that of virgin resin.

15

Właściwości adhezyjne kompozytów hybrydowych żywicy epoksydowej zawierających nanobent i modyfikator polimeryczny

Szymańska J., Bakar M., Kostrzewa M., Białkowska A.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2014

|

[R.] 20, nr 6 (162)

530--533

PL

Epoksydową cykloalifatyczną żywicę Araldite LY 564 poddano modyfikacji, przy użyciu następujących modyfikatorów: nanocząstek NanoBent ZW1, ZR1, ZS1 i modyfikatora polimerycznego kauczuku butadienowo-akrylonitrowego zakończonego reaktywnymi grupami aminowymi (ATBN). Otrzymane kompozycje zostały poddane badaniom w celu określenia właściwości adhezyjnych podczas ścinania i odrywania. Stwierdzono, że dodatek NanoBentu ZW1 i ATBN poprawia wszystkie badane właściwości adhezyjne. W przypadku kompozycji hybrydowych, najlepsze właściwości w porównaniu z żywicą niezmodyfikowaną zanotowano dla układów: z 1% ZW1 i 10% ATBN. Jednak zjawisko synergizmu wystąpiło w układzie 2% ZW1 i 5% ATBN (poprawa o ponad 150%).

EN

Epoxy resin Araldite LY 564 was modified with butadiene acrylonitrile copolymer terminated with amine groups (ATBN) and NanoBent ZW1, ZR1 and ZS1. Tensile and shear adhesive strength were carried out for obtained hybrid composites. It was shown that the addition of ATBN and NanoBent ZW1 improved the adhesive properties. Hybrid epoxy composite based on 1% ZW1 and 10% ATBN exhibited maximum strength in comparison with neat epoxy samples. Moreover, synergistic effect was obtained with composite containing 2% ZW1 and 5% ATBN (strength increase attained more than 150%).

16

Hybrid composites with epoxy resin matrix manufactured with vacuum casting technology

Oleksy M., Heneczkowski M., Oliwa R., Budzik G., Dziubek T., Markowska O., Szwarc-Rzepka K., Jesionowski T.

Polimery

|

2014

|

T. 59, nr 9

677—681

EN

The paper presents the methodology of the process of manufacturing of technical profile models on the example gear wheels made of epoxy composites cast in silicone molds using vacuum casting technology. Research on preparation of epoxy resin composites filled with hybrid modifiers has been carried out. Mechanical and processing properties of composites have been evaluated, particularly in terms of application in rapid prototyping of gear wheels. Considerable improvement of tensile strength (up to 44 %) and unnotched impact strength (up to 93 %) has been observed. Geometric accuracy of gear wheels prepared by casting of the analyzed hybrid composites has been determined using a coordinate measuring machine. Morphology of the brittle fracture of studied composites has been observed on brittle fractures using a scanning electron microscope (SEM).

PL

W artykule przedstawiono metodykę procesu wytwarzania modeli profili technicznych na przykładzie kół zębatych wykonanych z kompozytów epoksydowych metodą odlewania próżniowego w formach silikonowych. Otrzymano kompozyty na osnowie żywicy epoksydowej napełnione modyfikatorami hybrydowymi. Oceniono właściwości użytkowe i przetwórcze kompozytów, zwłaszcza pod względem możliwości ich zastosowania w metodach szybkiego prototypowania do otrzymywania kół zębatych. Stwierdzono wyraźną poprawę wytrzymałości na rozciąganie (do 44 %) oraz udarności bez karbu (do 93 %). Na stanowisku współrzędnościowym określono także dokładność geometryczną odlanych modeli kół zębatych, a za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM) zbadano ich morfologię, obserwowaną na kruchych przełomach.

17

Biodegradowalne kompozyty hybrydowe na implanty medyczne

Owcarz P., Kuciel S.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2013

|

[R.] 19, nr 3 (153)

247--250

PL

W pracy oceniono możliwość wykorzystania proszku wulkanicznego tufu - porowatego glinokrzemianu do kształtowania resorbowalnych implantów na elementy zespoleń kości. Zaproponowano wytworzenie hybrydowego kompozytu resorbowalnego na osnowie polimerowej z dodatkiem hydroksyapatytu pełniącego funkcje materiału wspomagającego zespolenie i odbudowę kości oraz modyfikowanego tufu pełniącego rolę zarówno środka wspomagającego gojenie, jak i nośnika mikroelementów.

EN

In the work estimation of possibilites of using vulcanic tuff - porous aluminosilicate for used to design absorbable interference screw for it proposed for bonefixationelements. Proposed made of the hybrid composite resorbable polymer matrix with hydroxyapatite adding carry out the functions of the material supporting the integration and reconstruction of bone and addionally tuff modified for functional both healing and transmitter of microelements.

18

Hybrid composites with ceramic reinforcing phase modified by solid lubricants destined for vehicle subassemblies

Posmyk A., Myalski J.

Composites Theory and Practice

|

2013

|

R. 13, nr 2

135--140

EN

The new trend in designing and manufacturing machines and devices e.g. for the food and pharmaceutical as well as automotive industry, is replacing lubricating oils with solid lubricants incorporated into the surface layer of engineering materials. Incorporating solid lubricants helps decrease both the friction resistance and wear of rubbing parts as well as reduce the amount of lubricating oils to ensure efficiency and effectiveness at much lower operational costs. Moreover, the use of a solid lubricant as an additional phase in a friction material does not damage the environment by oil penetration through leaks or accumulation of waste oil residues. At the Silesian University of Technology, a novel method of obtaining a new generation composite containing glassy carbon as a solid lubricant has been developed. The uniqueness of the elaborated technology is the fact that glassy carbon is produced directly in a ceramic from a previously introduced liquid precursor. Such a solution, compared to the so far applied methods where the prepared carbon particles are mixed with the alloy matrix, appear to offer some advantages. Firstly, the manufacturing costs are lower because there is no need for the expensive procedure of mixing the reinforcing phase with the liquid metal matrix. Secondly, glassy carbon distribution throughout the entire volume of the composite is uniform, free from sedimentation or agglomeration and particles clustering. The presence of uniformly distributed glassy carbon greatly affects the tribological properties of the composite. This is possible due to the low shear resistance and high hardness as well as excessive thermal stability of the glassy carbon. An additional advantage seems to be its low thermal expansion. The friction coefficient determined during rubbing against cast iron GJL-300 in the conditions of friction in air ranges between 0.08 to 0.14.

PL

Nowym kierunkiem w projektowaniu i wytwarzaniu maszyn i urządzeń, np. dla przemysłu spożywczego, farmaceutycznego czy produkującego podzespoły pojazdów, jest zastępowanie olejów smarowych smarami stałymi wbudowanymi w warstwy powierzchniowe tworzyw konstrukcyjnych. Wbudowanie smarów stałych pozwala zmniejszyć opory tarcia i zużycie współpracujących części oraz zmniejszyć ilość olejów smarowych niezbędnych do zapewnienia niezawodnej współpracy przy utrzymaniu dotychczasowej sprawności, co obniża koszty eksploatacji. Ponadto zastosowanie smaru stałego stanowiącego dodatkową fazę w materiale ciernym zmniejsza obciążenie środowiska olejami przedostającymi się przez nieszczelności oraz pozostałościami po olejach przepracowanych. Na Politechnice Śląskiej opracowano metodę wytwarzania kompozytu nowej generacji zawierającego wbudowany węgiel szklisty pełniący rolę smaru stałego. Nowością w opracowanej technologii jest to, że węgiel szklisty jest wytwarzany bezpośrednio w ceramice z uprzednio wprowadzonego płynnego prekursora. Takie rozwiązanie, w porównaniu z dotychczasowymi metodami, polegającymi na mieszaniu preparowanych cząstek węgla ze stopem osnowy, ma kilka zalet. Pierwszą z nich są mniejsze koszty wytwarzania, ponieważ nie wymaga kosztownego mieszania fazy zbrojącej z ciekłym metalem osnowy. Drugą jest równomierny rozkład węgla szklistego w całej objętości kompozytu, bez sedymentacji lub aglomeracji i grupowania cząstek. Obecność równomiernie rozłożonego węgla szklistego wywiera istotny wpływ na właściwości tribologiczne kompozytu. Jest to możliwe dzięki małej wytrzymałości na ścinanie (30 MPa) i dużej twardości (6÷7 w skali Mohsa, 230÷340 HV) oraz bardzo dużej stabilności termicznej węgla szklistego. Dodatkowym atutem jest mała rozszerzalność cieplna (1,2 do 3,2 x 10-6K-1). Współczynnik tarcia we współpracy z żeliwem GJL-300 w warunkach tarcia technicznie suchego mieści się w przedziale 0,08 do 0,14.

19

Właściwości mechaniczne kompozytów hybrydowych żywicy epoksydowej zawierających krajowy montmorylonit i kauczuk reaktywny

Szymańska J., Bakar M., Kostrzewa M., Kowalska A.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2012

|

[R.] 18, nr 3

285-288

PL

Żywicę epoksydową poddano modyfikacji za pomocą montmorylonitu i kauczuku butadienowo-akrylonitrylowego zakończonego reaktywnymi grupami aminowymi (ATBN). Zbadano wpływ dodatku modyfikatorów na udarność, krytyczny współczynnik intensywności naprężeń oraz wytrzymałość na zginanie żywicy. Stwierdzono, że dodatek montmorylonitu poprawia badane właściwości wytrzymałościowe żywicy, a najlepsze wyniki posiadają kompozycje zawierające 1% NanoBentu ZW1 bądź NanoBentu ZR1. Polepszenie właściwości zaobserwowano też dla kompozycji zawierających kauczuk reaktywny. W przypadku kompozycji hybrydowych, najlepsze właściwości w porównaniu z żywicą niezmodyfikowaną zanotowano dla układów: 1% ZW1 i 5% ATBN, 1% ZW1 i 15% ATBN, 2% ZW1 i 15% ATBN.

EN

Epoxy resin was modified with montmorillonite (MMT) and butadiene acrylonitrile copolymer with amine group (ATBN). Impact strength, critical stress intensity factor and flexural properties were evaluated as function of amount of added modifiers. It was confirmed that the addition of MMT resulted in improvement of mechanical properties of epoxy resin. The composites based on 1% of NanoBent ZW1 or 1% NanoBent ZW1 exhibited the best properties. Moreover, hybrid composites containing 1% ZW1 or 2% ZW1 and ATBN showed improved mechanical properties in relation with unmodified epoxy resin.

20

Wytrzymałość na zginanie epoksydowych kompozytów hybrydowych

Pijanowski M.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2011

|

[R.] 17, nr 5

351-355

PL

W pracy porównano wytrzymałość na zginanie hybrydowych kompozytów epoksydowych w postaci laminatów różniących się rodzajem fazy zbrojącej oraz ilością użytego napełniacza. Zbrojenie stanowiło włókno szklane, w postaci: maty i tkaniny, osnową była żywica epoksydowa oraz mieszanina żywicy epoksydowej z napełniaczem w postaci mączki kwarcowej oraz recyklaty w postaci pyłu epoksydowo-szklanego. Próbki wykonano zgodnie z PN-EN ISO 178, określono wielkości naprężeń zginających dla badanych kompozytów. Wyznaczone wartości będą podstawą w dalszych badaniach do stworzenia algorytmu zmian właściwości kompozytów hybrydowych z udziałem różnych napełniaczy.

EN

The study compared the flexural strength of hybrid epoxy composites in the form of laminates with different reinforcing phase type and the quantity of the filler used. A fiberglass was the reinforcement in the form of: rugs and fabrics, the warp was a mixture of epoxy resin and epoxy resin with filler in the form of powdered quartz and recycled in the form of epoxy-fiberglass dust. Samples taken from the dignity of PN-EN ISO 178, set the size of bending stress for the studied composites. The values will be the basis for further research to develop the algorithm of the changes of the properties of hybrid composites with different fillers.