Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Assessment of the effectiveness of selected coatings for protection against UV radiation in glass fiber reinforced composites (GFRP)

Smoleń Jakub, Bechcińska Karolina, Smok Weronika, Olesik Piotr, Stępień Krzysztof

Composites Theory and Practice

|

2024

|

R. 24, nr 1

65--71

EN

The paper describes the effectiveness of selected protective coatings against ultraviolet radiation in glass fiber reinforced composites. Epoxy resin matrix GFRP composites with 1 mm thick coatings were produced. Four types of coatings were compared: pure epoxy resin, epoxy resin with the addition of a UV stabilizer from the benzophenone group, epoxy resin with an addition of graphite (screening function) and a commercial polyester gelcoat. The composites were irradiated for 1000 h with ultraviolet radiation from three separate radiation ranges: UVA, UVB, UVC. The changes in the surface appearance, flexural strength and chemical structure were described. The results shows that UV radiation caused changes in the surface condition for the reference samples (coating without additives), such as yellowing and matting. Also, a reduction in the flexural strength by over 10% and changes in the chemical structure, mainly caused by oxidation processes and the cracking of chemical bonds were observed. The most beneficial protection was found to be the UV stabilizer from the benzophenone group, the addition of which provides UV protection over the entire radiation range and protects the material against negative changes in the coating’s chemical structure. Also, similar results were obtained for the samples with the graphite coating.

PL

Opisano skuteczność wybranych powłok ochronnych przed promieniowaniem ultrafioletowym w kompozytach wzmacnianych włóknem szklanym. Wytworzono kompozyty GFRP z żywicą epoksydową i powłokami o grubości 1 mm. Porównano cztery rodzaje powłok: czysta żywica epoksydowa, żywica epoksydowa z dodatkiem stabilizatora UV z grupy benzofenonów, żywica epoksydowa z dodatkiem grafitu (funkcja ekranizowania) oraz komercyjny żelkot poliestrowy. Kompozyty poddawano działaniu promieniowania UV przez trzy różne zakresy promieniowania: UVA, UVB, UVC przez 1000 godzin. Opisano zmiany w wyglądzie powierzchni, wytrzymałości na zginanie i strukturze chemicznej. Wyniki pokazują, że promieniowanie UV spowodowało zmiany w stanie powierzchni dla próbek referencyjnych (powłoka bez dodatków), takie jak żółknięcie i matowienie. Zaobserwowano również redukcję wytrzymałości na zginanie o ponad 10% i zmiany w strukturze chemicznej, głównie spowodowane procesami utleniania i pękaniem wiązań chemicznych. Najkorzystniejszą ochroną okazał się stabilizator UV z grupy benzofenonów, dodatek którego zapewnia ochronę UV w całym zakresie promieniowania i chroni materiał przed negatywnymi zmianami w strukturze chemicznej powłoki. Podobne wyniki uzyskano także dla próbek z powłoką z dodatkiem grafitu.

2

Selected properties of polypropylene-TiO2 composites after exposure to UV rays – preliminary study

Olesik Piotr, Peryt Aleksander, Stępień Krzysztof, Frączek Violetta, Mackiewicz Krzysztof, Molka Weronika, Musiał Oliwia, Różańska Weronika, Jesionek Marcin

Composites Theory and Practice

|

2022

|

R. 22, nr 1

21--24

EN

In this study the mechanical properties of polypropylene (PP) with a small amount of TiO2, after UV-C exposure were preliminarily analyzed. The effectiveness of titanium oxide was evaluated in two alternative applications: TiO2 as the polymer filler and TiO2 as a protective outer coating. The samples were exposed to UV-C rays for 1000 hours. It was found that an addition of 5 wt.% TiO2 to PP matrix results in a 60% smaller decrease in Rg after 1000 h of exposure to UV-C than in the case of neat polypropylene. It was also found that the addition of TiO2 to the polypropylene matrix is more effective than TiO2 applied as a coating component. The Rg decrease after exposure is about 35% in this case. The research confirmed that TiO2 submicrometric particles seem to be a very good component in reducing the sustainability of polypropylene to UV radiation.

3

Selected properties of polypropylene-BaSO4 composites after UV exposure

Olesik Piotr, Stępień Krzysztof, Peryt Aleksander, Siejka Piotr, Waluś Szymon, Witczak Karolina, Wójcik Weronika, Wolanin Anna

Composites Theory and Practice

|

2022

|

R. 22, nr 1

50--53

EN

The paper presents a preliminary study on the effect of an addition of barium sulfate (BaSO4) particles on the mechanical properties of polypropylene (PP) and an evaluation of the effectiveness of this additive in protecting the material against UV rays. Tests were carried on PP samples filled with BaSO4 powder and on samples covered with a protective coating based on BaSO4. Samples of the materials were exposed to UV-C rays for 1000 hours. After exposure, specimens were subjected to static three-point bending tests and hardness examination. Based on the obtained results, it was concluded that BaSO4 reduces the decrease in flexural strength and in hardness caused by exposure to UV-C rays by half in comparison with neat PP. The action of BaSO4 particles as a filler of PP and as a component of a coating applied on the surface of the sample results in similar anti-UV protection of the material. BaSO4 seems to be a commonly available and inexpensive anti-UV protector for plastics.

4

Processing and structure of HDPE/glassy carbon composite suitable for 3D printing

Olesik Piotr, Kozioł Mateusz, Jała Jakub

Composites Theory and Practice

|

2020

|

R. 20, nr 2

72--77

EN

The following paper discusses the studies of high-density polyethylene (HDPE) reinforced with glassy carbon (GC) particles. The conducted research focused on the processing properties of the material. Samples were made from extruded HDPE filament reinforced with GC. The granulate for extrusion was made by depositing GC particles on the surface of HDPE granules in ethylene alcohol. The granulate was subsequently extruded in the form of a filament (1.6 mm in diameter). The filament was cut into smaller pieces, which were then prepared and examined using a light microscope. Density measurements and quantitative analysis were performed to examine the amount of glassy carbon in the samples. The measurements showed about a 1% volume of glassy carbon in the reinforced filament. The melt flow index was measured for the HDPE filament and HDPE filament reinforced with GC. The viscosity curves for the neat HDPE and the composite filament were determined. The reinforced HDPE filament was characterized by slightly lower flow parameters; however, the difference between the results was insignificant for material processing. The maximum feed rate of the prepared filament for the FDM 3D printing process was evaluated by mathematical modeling. The results show that both the prepared materials have a similar printing capability as commonly used PLA, only the composite filament should have a 1.4% lower feed rate than the neat HDPE.

PL

Przedstawiona praca dotyczy wstępnych badań nad polietylenem wysokiej gęstości (HDPE) zbrojonym cząstkami węgla szklistego (GC). Przeprowadzone badania skupiały się wokół struktury oraz właściwości przetwórczych uzyskanego kompozytu. Próbki zostały wytworzone z wytłoczonego filamentu HDPE zawierającego węgiel szklisty. Granulat do wytłaczania został przygotowany poprzez osadzanie cząstek GC na powierzchni granul HDPE w alkoholu etylowym, a następnie po wysuszeniu wytłoczony w postaci filamentu o średnicy ok. 1,6 mm. Przygotowany filament został poddany regranulacji, a następnie poddany obserwacji na mikroskopie świetlnym. Za pomocą pomiarów gęstości oraz analizy obrazu zdjęć z mikroskopu oceniono udział węgla szklistego w osnowie HDPE. Pomiary wykazała udział objętościowy zbrojenia na poziomie 1%. Właściwości przetwórcze zostały ocenione poprzez pomiary MFI oraz wyznaczonych na ich podstawie krzywych lepkości. Kompozytowy filament wykazywał nieznacznie mniejsze płynięcie w porównaniu do bazowego tworzywa. Ostatecznie oceniono maksymalny feed rate w procesie drukowania 3D (FDM) za pomocą modeli analitycznych dla wytworzonych filamentów. Wyniki modelowania pokazują, że oba przygotowane materiały mógłby być drukowane przy podobnych prędkościach jak popularne PLA.

5

Preliminary analysis of concept of producing polimer concrete surface for outdoor terraces

Kozioł Mateusz, Żuczek Natalia, Olesik Piotr, Wieczorek Jakub

Composites Theory and Practice

|

2020

|

R. 20, nr 3-4

102--110

EN

The aim of this study is to assess the possibility of using an innovative two-layer polymer concrete system as a complete outdoor terrace surface. The work is a preliminary technical study. For the purpose of the work, two samples differing in aggregate used were produced. One of them was filled with a mixture of gravel (coarse grain) and sand (fine grain) aggregate, the other was filled only with gravel (coarse grain) aggregate. The assessment methodology was based on simple tests of selected basic functional characteristics, which were load resistance, abrasion resistance, water absorption, and resistance to dirt. The obtained results of the evaluation of the produced materials indicate that the concept of using a two-layer polymer concrete system as an external surface is good - the material shows satisfactory behavior both in terms of static and frictional loading, and in terms of water drainage. Polymer concrete with coarse grained aggregate is visually attractive after application, but also susceptible to dirt, which is difficult to remove by simple methods. Hence, it is are difficult to keep clean and aesthetic. Polymer concrete with aggregate containing a fine fraction is easier to keep clean and aesthetic, but it is not as visually attractive as the concrete filled only with the coarser grained aggregate. The applied additional resin protective coating significantly improves the effectiveness of removing dirt from the surface. However, for a coarse-grained surface, the improvement in cleaning performance is probably insufficient. According to the two-layer concept, polymer concrete is an attractive and real alternative material for outdoor terraces. The potential proposal of a two-layer polymer concrete as a terrace surface requires a number of further development works, mainly in terms of the optimization of aesthetics, cleanability and analysis of the issue of water absorption and water freezing inside the material structure.

PL

Celem niniejszego studium jest ocena możliwości zastosowania innowacyjnego dwuwarstwowego systemu polimerobetonu jako kompletnej nawierzchni tarasu zewnętrznego. Praca ma charakter wstępnego studium technicznego. Na potrzebę pracy wytworzono dwie próbki różniące się użytym kruszywem. Jedna z nich została napełniona mieszaniną kruszywa żwirowego (gruboziarnistego) oraz piaskowego (drobnoziarnistego), druga została napełniona tylko kruszywem żwirowym. Metodykę oceny oparto na prostych próbach wybranych podstawowych cech użytkowych, jakimi były: odporność na obciążenie, odporność na ścieranie, pochłanianie wody, odporność na zabrudzenie. Uzyskane wyniki oceny wytworzonych materiałów wskazują, że koncepcja zastosowania dwuwarstwowego układu polimerobetonowego jako nawierzchni zewnętrznej jest dobra – materiał pokazuje zadowalające zachowanie zarówno pod kątem obciążania statycznego i ciernego, jak i pod kątem odprowadzania wody. Polimerobetony z kruszywem o grubszym uziarnieniu są po nałożeniu atrakcyjne wizualnie, ale też podatne na zabrudzenia, które trudno z nich usunąć prostymi metodami. Są więc trudne w utrzymaniu czystości i estetyki. Polimerobetony z kruszywem zawierającym frakcję drobną są łatwiejsze w utrzymaniu czystości i estetyki, ale nie tak atrakcyjne wizualnie, jak te napełnione tylko kruszywem grubszym uziarnieniu. Nałożona żywiczna powłoka ochronna znacząco poprawia skuteczność usuwania brudu z nawierzchni. Dla nawierzchni gruboziarnistej poprawa skuteczności czyszczenia jest prawdopodobnie niewystarczająca. Polimerobetony według koncepcji dwuwarstwowej są atrakcyjnym i realnym alternatywnym materiałem na tarasy zewnętrzne. Potencjalne zaproponowanie dwuwarstwowego polimerobetonu jako nawierzchni tarasowej wymaga szeregu dalszych prac rozwojowych, głównie pod kątem optymalizacji estetyki, podatności na czyszczenie oraz analizy kwestii pochłaniania i zamarzania wody wewnątrz struktury.

6

The use of shredded car windscreen waste as reinforcement of thermoplastic composites for 3D (FDM) printing

Olesik Piotr, Kozioł Mateusz, Konik Daria, Jała Jakub

Composites Theory and Practice

|

2019

|

R. 19, nr 1

30--33

EN

The work presents preliminary attempts to create a filament for 3D printing (FDM technique) based on a low density polyethylene (LDPE) composite reinforced with shredded windscreen glass. The glass powder was obtained by grinding windscreen glass wastes. PVB (polyvinyl butyral), which is an integral part of safety glass car windscreens, was not removed from the obtained powder. The obtained powder had a range of grain diameters 90÷160 µm. The powder was then mixed mechanically and in an ultrasonic chamber with LDPE granulate. The composites were made by extrusion with one regranulation cycle. The filament for FDM printing was produced by extrusion winding with cooling in open air. A filament with a diameter of 1.45±0.05 mm was obtained. The produced filaments were subjected to a static tension test and SHORE hardness tests. In order to compare the material, the maximum stress recorded at 50% elongation was determined for each tested material. It was observed that along with the increase in the glass content, the strength of the filament decreased slightly. The basic stage in evaluation of the produced materials was to carry out trial prints on an FDM printer. The printing temperature was selected experimentally during a series of trials. The best results were obtained at the print temperature of 250°C and table temperature of 90°C. During printing, an unfavorable effect of filament bending was observed in the printer, below the supplying roller. This effect occurred during printing at a supply speed of more than 1 mm/s. Special additional printing tests with supply rates below 1 mm/s were carried out. This made the printing possible, and it showed the evident superiority of the composites over the neat LDPE. The problem with the stability of filament supply during printing was partially solved by mechanical stiffening of the line between the rollers, using specially printed inserts. The trial prints made from the tested composites occurred to be of better quality than those from the neat LDPE. They show less deformation caused by shrinkage. These effects result from stiffening of the material caused by the addition of hard glass particles. It was found that an addition of a minimum of 30% of the glass particles is required to have a significant effect on the LDPE stiffness.

PL

Przedstawiono wstępne próby wytworzenia filamentu do druku FDM na bazie kompozytu LDPE wzmocnionego rozdrobnionym szkłem z szyb samochodowych. Osnową badanych kompozytów był polietylen niskiej gęstości (LDPE). Jako wzmocnienie zastosowano proszek szklany uzyskany poprzez zmielenie stłuczki z windscreen-glass. Z uzyskanego proszku nie usuwano foli PVB, która jest integralną częścią bezpiecznych car windscreens. Uzyskany proszek miał zakres średnic ziaren 90÷160 µm. Proszek został następnie zmieszany z granulatem LDPE, mechanicznie oraz w komorze ultradźwiękowej. Kompozyty wytworzono metodą wytłaczania z jednorazową regranulacją. Filament do druku FDM wytwarzano metodą wytłaczanianawijania z chłodzeniem na wolnym powietrzu. Uzyskano filament o średnicy 1,45±0,05 mm. Wytworzone filamenty zostały poddane próbie statycznego rozciągania oraz próbom twardości metodą Shore'a. W celu porównania materiału wyznaczano maksymalne naprężenia zarejestrowane przy wydłużeniu 50%. Zaobserwowano, że wraz ze wzrostem udziału szkła spada nieznacznie wytrzymałość filamentu. Zasadniczym etapem oceny wytworzonych materiałów było przeprowadzenie próbnych wydruków na drukarce FDM. Temperaturę drukowania dobierano eksperymentalnie w ramach serii prób. Najlepsze efekty uzyskano przy temperaturze druku 250°C i temperaturze stołu 90°C. W trakcie drukowania zaobserwowano niekorzystny efekt wyginania się filamentu w drukarce, poniżej rolki podającej. Efekt ten występował przy drukowaniu z prędkością podawania większą niż 1 mm/s. Zastosowano specjalne dodatkowe próby drukowania z prędkością podawania poniżej 1 mm/s. Umożliwiło to druk, przy czym wykazało ewidentną wyższość kompozytów nad nite LDPE. Problem ze stabilnością podawania filamentu podczas drukowania został częściowo rozwiązany poprzez mechaniczne usztywnienie żyłki między rolkami za pomocą specjalnie wydrukowanych wkładek. Wydruki próbne uzyskane dla badanych kompozytów są lepsze jakościowo niż dla nite. Wykazują mniejszą deformację wywołaną skurczem. Te efekty wynikają z usztywnienia materiału spowodowanego dodatkiem twardych cząstek szkła. Stwierdzono, że znaczący wpływ na sztywność LDPE wymaga zastosowania minimum 30% dodatku cząstek szkła.