Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Improving the mechanical performance of PLA composites with natural, man-made cellulose and glass fibers — a comparison to PP counterparts

Jaszkiewicz A., Bledzki A. K., Franciszczak P.

Polimery

|

2013

|

T. 58, nr 6

435-442

EN

In the first part of this study, the improvement of mechanical performance of composites based on polylactide in comparison to petrochemical polypropylene is presented. This approach focuses on understanding the micromechanical aspects of brittle and ductile failure mechanisms of composites with natural fiber abaca, man-made cellulose and glass fiber. The basic principal is hereby the utilization of cellulosic fibers in a biogenic matrix polymer and the comparison to PP-based composites. The findings obtained in the first sections are the main essentials for the second part of this paper: further improvement of crash resistance of PLA composites. The main objective is to improve the mechanical parameters while the primarily targeting is on the impact strength of the brittle polylactide composites. In the course of this thesis, the ultimate proof of the reinforcing effects of cellulosic fibers was provided. Finally, a selective modification of the interphase was accomplished and accordingly, the highest known values of impact strength for PLA composites were achieved.

PL

W artykule zaprezentowano biokompozyty do zastosowań technicznych, charakteryzujące się właściwościami pozwalającymi na zastąpienie nimi klasycznych kompozytów polipropylen/włókno szklane (PP/GF) i spełniających następujące warunki: zarówno wzmocnienie, jak i osnowa są pochodzenia naturalnego, kompozyt ma mały ciężar właściwy, a jednocześnie zachowuje korzystne właściwości mechaniczne. W charakterze wzmocnienia zastosowano włókna abaki oraz regenerowanej celulozy (Cell). Polilaktyd PLA posłużył jako osnowa kompozytu termoplastycznego, w całości wytworzonego z surowców pozyskiwanych ze źródeł odnawialnych. W celach porównawczych otrzymano kompozyty na bazie surowca petrochemicznego — polipropylenu (PP), a także kompozyty na osnowie PLA wzmocnione włóknem szklanym (GF). Ponadto, za pomocą odpowiednich dodatków modyfikowano warstwę graniczną włókno/osnowa. Szczegółowa ocena właściwości mechanicznych, wykraczająca poza standardowe badania quasi-statyczne w kierunku analizy mikromechaniki pękania oraz mikrostruktury, pozwoliła na oszacowanie cech użytkowych opracowanych biokompozytów. Wyniki badań udarnościowych i odkształcalności kompozytu PLA/Cell wskazują, że materiały takie dorównują, a w zakresie właściwości quasi-statycznych znacznie przewyższają PP/GF. Modyfikowane powierzchniowo włókna celulozowe wpływają na znaczne zwiększenie odporności PLA na kruche pękanie, umożliwiając tym samym zastosowanie tego biopolimeru do produkcji tworzyw konstrukcyjnych. Udarność z karbem kompozytów PLA/Cell osiąga wyraźnie większe wartości niż w przypadku analogów na osnowie PP. Dodatek włókien abaki wpływa na poprawę sztywności PLA, ale w niewielkim tylko stopniu zmienia właściwości wytrzymałościowe i odporność na kruche pękanie.

2

Functional graded self-reinforced polypropylene sheets

Bledzki A. K., Ries A., Passmann D.

Polimery

|

2011

|

T. 56, nr 5

369-374

EN

Self-reinforced polypropylene composites (SR-PP) combine exceptional mechanical properties with an impressive light-weight construction potential and good recycling qualities. This paper focuses on the description of the structural composition and the potential of self-reinforced polypropylene sheets. First of all, the functionality of self-reinforcement is specifically illustrated. The performance of SR-PP sheets in comparison to conventionally reinforced fibre composites is highlighted. In order to gain basic knowledge of SR-PP composites, the processing technology is illustrated in detail. The consolidation process significantly influences the self-reinforcement and, consequently, the final property composition of the SR-PP sheets. Based on the requirements regarding component application, the challenges in transferring the material technology to application series are outlined. Thermo-mechanical gradation provides a good approach to solving the problem of depicting complex demand profiles in order to enable economic viability in broad fields of application. Functional gradation significantly influences the mechanical properties of SR-PP sheets locally, thus, making it possible to produce impact strengths and consistencies compatible adjusted to the component functions.

PL

Artykuł stanowi przegląd literaturowy dotyczący samowzmocnionych kompozytów polipropylenowych (SR-PP) wykazujących wyjątkowe właściwości mechaniczne (tabela 1, rys. 2, 7) w połączeniu z niezwykłą lekkością konstrukcji oraz łatwością recyklingu. Opisano budowę strukturalną i potencjalne możliwości aplikacji samowzmocnionych płyt polipropylenowych. Szczegółowo omówiono proces funkcjonalnego, gradientowego samowzmacniania polipropylenowych płyt (tabela 2, rys. 3-6), wskazując na zasadniczy jego wpływ na właściwości końcowego produktu i porównano metody wytwarzania SR-PP z metodami otrzymywania tradycyjnych kompozytów wzmacnianych włóknami. Scharakteryzowano możliwości zastosowania samowzmocnionych płyt PP wykorzystujące specyficzne cechy tak uzyskiwanego materiału.

3

Cars from renewable materials

Bledzki A. K., Faruk O., Jaszkiewicz A.

Kompozyty

|

2010

|

R. 10, nr 3

282-288

EN

Biofiber and biopolymer based composites are enjoying a renaissance for a variety of reasons and they have developed significantly over the past few years especially due to their renewable nature. The increased fuel efficiency in automotive and a growing awareness in environmental preservation are leading to further developments. Biobased fibers exhibit decent price stability, being less dependent on the price of oil than other materials and their use should be highly encouraged from an economical point of view. Biocomposites are becoming attractive alternatives to glass fibre reinforced polymer composites in automotive industries due to significant weight and cost savings. Many automotive components (interior and exterior) are now made from biofibre reinforced composites materials which are mainly based on polypropylene with reinforcing biofibres jute, flax, hemp, kenaf and wood. However, further research is still required to overcome obstacles such as moisture absorption and increased long-term stability for use as exterior components. This paper has been arranged in a way to illustrate the development of biocomposites use in automotive sector with further opportunities.

PL

Kompozyty o osnowie polimerowej wzmocnione włóknem pochodzenia naturalnego ("biokompozyty") są coraz częściej stosowane również jako materiały konstrukcyjne. Ich główne zalety to odnawialność surowca oraz właściwości materiałowe zbliżone lub polepszone w stosunku do kompozytów konwencjonalnych, otrzymywanych na bazie polimerów syntetycznych wzmocnionych włóknem szklanym. Wyrobami z zastosowaniem surowców odnawialnych zainteresowane są różne gałęzie przemysłu, np. artykuły i sprzęt AGD, przemysł meblowy i samochodowy. Ze względu na znacznie mniejszy ciężar właściwy i wysokie parametry wytrzymałościowe kompozyty te są często stosowane na elementy i części wyposażenia wnętrza pojazdów. Dodatkową zaletą tych materiałów i wyrobów jest znacznie niższy koszt w przeliczeniu na jednostkę wagi oraz fakt, że cena włókien naturalnych jest w dużej mierze niezależna od wahań cen ropy naftowej. Części z biokompozytów są obecnie nieodłącznym elementem wyposażenia każdego nowego pojazdu. Dotychczas najczęściej stosowane są kompozyty na bazie PP wzmocnione włóknami lnu, juty, konopi, bananowca lub napełnione mączką drzewną. Obecne prace rozwojowe dotyczą poprawy wybranych charakterystyk materiałowych, jak chłonność wilgoci lub właściwości długotrwałe kompozytu (np. pełzanie). Nowym trendem jest również zastosowanie polimerów na bazie surowców odnawialnych ("biopolimery").

4

Influence of compounding processes and fibre length on the mechanical properties of abaca fibre-polypropylene composites

Bledzki A. K., Faruk O., Mamun A. A.

Polimery

|

2008

|

T. 53, nr 2

120-125

EN

Abaca fibre reinforced polypropylene composites containing 30 wt.% of fibre content have been prepared with different fibre lengths (5, 25 and 40mm), and the structure and mechanical properties have been evaluated. Influence of compounding processes (mixer-injection molding, mixer-compression molding and direct compression molding process) on the structure, tensile, flexural and Charpy impact properties were investigated. It is observed that, with the increasing fibre length (5mm to 40mm), the tensile and flexural properties are showing an increasing tendency but not significantly. Due to the addition of coupling agent, maleated polypropylene (MAH-PP), the tensile and flexural properties increased around 50% of maximum. Among three different processes compared, the mixer-injection molding process showed better mechanical performance (tensile strength is around 90% higher) than the other processes, except notched Charpy impact strength. Compression molding (direct) process showed higher (around 170%) notched Charpy impact strength, in comparison to other processes and with MAH-PP, it was increased 50% nearly. The mixer-injection molding process exhibited significantly higher odour concentration of the composites compared to the other processes.

PL

Przygotowano kompozyty polipropylenu (PP) wzmocnionego włóknami manila (30% mas.) o trzech różnych długościach (5, 25 lub 40mm) stosując trzy sposoby łączenia składników (mieszanie-wtryskiwanie, mieszanie-wytłaczanie, bezpośrednie wytłaczanie). Oceniano także wpływ na strukturę i właściwości kompozytów użycia jako kompatybilizatora kopolimeru bezwodnik maleinowy-polipropylen. Za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM) badano morfologię otrzymanych kompozytów (rys. 1-3). Wyznaczono także ich właściwości mechaniczne (moduł sprężystości i wytrzymałość na rozciąganie, moduł sprężystości i wytrzymałość na zginanie, udarność Charpy'ego oraz współczynnik tłumienia) badając ich zależność od długości włókien (rys. 4 i 5), sposobu łączenia składników i dodatku kompatybilizatora (rys. 6-9). Stwierdzono, że właściwości mechaniczne przy rozciąganiu i przy zginaniu nieznacznie maleją ze wzrostem długości włókien, rosną natomiast istotnie na skutek zastosowania kompatybilizatora. Spośród trzech badanych metod łączenia składników najlepszą, zapewniającą znaczny wzrost właściwości mechanicznych (z wyjątkiem udarności Charpy'ego), jest mieszanie-wtryskiwanie. Oceniono również za pomocą olfaktometru, że odór zależy od sposobu łączenia składników i jest większy w przypadku próbek otrzymanych metodą mieszanie-wtryskiwanie.

5

Structure and properties of the heterogeneous multiphase polymer systems based on poly(ethylene terephtalate)

Merijs Meri R., Zicans J., Kalnins M., Maksimov R., Bledzki A.K.

Prace Naukowe Instytutu Inżynierii Ochrony Środowiska Politechniki Wrocławskiej. Konferencje

|

2006

|

Vol. 81, nr 12

273-280

EN

Scientifically grounded development of heterogeneous polymer systems - blends -is one of the most effective and most recognized ways of designing of novel thermoplastic polymer materials. Besides increase in bulk production of polymers, experienced in recent years, significant amount of thermoplastic polymer waste is generated. In EU the annual amount of waste is approaching 30 Mt, in Latvia - 1 Mt [1]. Significant part of packaging waste is prescribed to poly(ethylene terephtalate) (PET), one of the fastest growing thermoplastic resins already since 2000. In spite of this, the rates of plastic packaging recycling are comparatively low. Most of EU countries, including Latvia, are far away from EU aims in packaging recycling [1]. Thus searching for new ways of PET recycling is important.

PL

W pracy wykorzystano kompozyty na bazie PET z dodatkami: poliolefin (PP, HDPE, LDPE), elastomerów (EOC, EPDM). Jako kompatybilizator wykorzystano PPgMA. Mieszaniny sporządzono na dwu-ślimakowej wytłaczarce Haake Rheomex PTW 25/32. Określono właściwości mechaniczne, termiczne oraz reologiczne.

6

Effective elastic constants of unidirectional fiber-reinforced composites with the concept of interphase

Rucevskis S., Chate A., Reichhold J., Bledzki A. K.

International Journal of Applied Mechanics and Engineering

|

2003

|

Vol. 8, no spec.

109-115

EN

In this paper we discuss the effect of an interphase on the elastic constants of unidirectional fiber-reinforced composites. The interphase has its own set of elastic properties. The Young's modulus of the interphase is described with the help of a mathematical model. The results of the experiment and the model are compared, and the Young's modulus of the interphase is identified.

7

Technical composities reinforced with natural fibres

Bledzki A.K., Gassan J.

Prace Naukowe Katedry Budowy Maszyn. Seria Konferencje / Politechnika Śląska

|

1998

|

nr 1, t. 1

1-16

EN

This review article deals with natural and man-made cellulose fibre reinforced plastics. The physical properties of natural fibres are mainly affected by the chemical composition and physical structure (degree of crystallinity, cellulose content, spiral angle of fibrils, cross-section, and by the degree of polimerization). The application of natural as reinforcement in composite materials requires a strong adhesion between fibre and matrix. This article gives a survey about physical and chemical treatment methods which improves the fibre matrix adhesion, their results and effects on the physical properties of composites. The processing conditions play a further important role industrial use of these materials. Natural fibres can be processed with the alredy commonly applied methods GMT (glass mat thermoplastic matrix), SMC (sheet moulding compound) or BMC (bulk mouduling compound). For the processing of thermoplastics reinforced with natural fibres, new methods (e.g., the 'EXPRESS' processing) are of main importance.