Las pruebas de mecha para unidireccionales Tejidos: Las mediciones de parámetros para evaluar capilar capilar de presión en los procesos de líquido compuesto de moldeo

El objetivo general de este procedimiento es evaluar los valores de presión capilar en las fibras necesarios para diseñar procesos de moldeo de compuestos líquidos. Este método puede ayudar a responder una pregunta clave en el campo de la fabricación de compuestos mediante procesos de moldeo de compuestos líquidos, relacionada con la formación de poros y manchas secas en piezas compuestas grandes y complejas. La ventaja de esta técnica es que puede utilizarse con un tensiómetro estándar y cualquier tipo de refuerzo para compuestos.

Este procedimiento será demostrado por Monica Francesca Pucci, estudiante de doctorado en el Laboratorio George Friedel, ubicado en la Ecole Mines Saint-Etienne. Para comenzar la preparación de la muestra, corte una tira de tejido perpendicular al hilo que tenga 20 milímetros de ancho y un volumen de fibra del 40 %. Enrolle la tira en un cilindro compacto, asegurándose de que el enrollado sea uniforme en toda su extensión. Envuelva la muestra en papel de filtro que no sea más grueso que 0,1 milímetros.

Inserte cuidadosamente la muestra en el portamuestras, asegurándose de que la tela esté uniformemente separada del portamuestras por el papel filtro. Enrosque las tapas del portamuestras para compactar la muestra de tela bajo el pistón. Después de preparar la muestra de tela, sujete el portamuestras al tensiómetro.

Llene un recipiente de vidrio borosilicato de 70 milímetros de ancho con n-hexano hasta una altura de 12 milímetros. Coloque el recipiente sobre la plataforma de elevación del tensiómetro. En el software del tensiómetro, establezca la velocidad de traslación del recipiente de líquido en 0,5 milímetros por segundo y el umbral de detección de la superficie en ocho miligramos.

A continuación, inicie la prueba de absorción. Una vez que el líquido entre en contacto con la muestra, supervise el aumento de masa del líquido a lo largo del tiempo en el software del instrumento. Cuando el líquido alcance la parte superior de la muestra, indicado por la ausencia de un aumento adicional de masa, finalice la prueba.

Ajuste el segmento lineal de la curva de ascenso capilar con la ecuación de Washburn y determine la constante geométrica utilizando cero grados para el ángulo de contacto en avance. Retire el portamuestras y el recipiente de hexano del tensiómetro.

Abra el portamuestras y retire la muestra de tejido. A continuación, sumerja el portamuestras en ácido sulfocrómico durante 30 segundos. Enjuague el portamuestras con agua destilada y séquelo bajo una corriente de aire comprimido.

Prepare una muestra idéntica de tejido enrollado envuelta en papel filtro. Colóquela en el portamuestras limpio y seco para la medición del ángulo de contacto avanzante. Cierre el portamuestras.

Coloque un recipiente de vidrio borosilicato de 70 milímetros de ancho lleno con agua, hasta una profundidad de 12 milímetros, en el tensiómetro. Y sujete el portamuestras en el tensiómetro. Establezca los parámetros del tensiómetro y realice la prueba de mojado.

Ajuste la curva de absorción a la ecuación de Washburn utilizando el factor geométrico calculado previamente. Y determine el ángulo de contacto en avance. Retire y limpie el portaobjetos con ácido sulfocromico y agua destilada.

Y seque el soporte con aire comprimido. Coloque un trozo de papel de filtro en el soporte de muestra como control para evaluar la contribución del peso del líquido proveniente del soporte y del papel de filtro. Fije el soporte de muestra en un recipiente con hexano en el tensiómetro.

Realice la prueba de absorción y ajuste la curva a la ecuación de Washburn. Reste la masa ganada al cuadrado del valor obtenido en la prueba anterior con hexano. Corrija la constante geométrica a partir de la ganancia de masa debida a la absorción de líquido por el papel filtro y el soporte de la muestra.

Limpie el soporte de la muestra e inserte otro trozo de papel de filtro. Coloque el soporte de la muestra en un recipiente con agua en el tensiómetro. Realice la prueba de absorción y ajuste la curva a la ecuación de Washburn.

Reste el valor de la ganancia de masa al cuadrado del valor anterior de la prueba con agua y corrija el ángulo de contacto avanzante. Se evaluó el tejido de carbono con este procedimiento. En ambas pruebas, con hexano y con agua, la curva de empapado es lineal.

Utilizando el ángulo de contacto aparente en avance y los valores determinados a partir del factor geométrico, se puede determinar la presión capilar. Cuando se evaluaron tejidos de lino tratados y no tratados con hexano, ambos tejidos mostraron una tendencia lineal en la absorción. Sin embargo, al evaluarse con agua, las muestras de lino no tratadas no siguieron una tendencia lineal, lo que impidió la determinación del ángulo de contacto en avance.

Se atribuyó esta diferencia a la hinchazón de las fibras no tratadas durante el proceso de impregnación, lo que afecta el peso de equilibrio final y la velocidad de impregnación. Se utilizó una ecuación de Washburn modificada que tiene en cuenta la hinchazón para determinar la presión capilar en el lino no tratado. Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo estimar la presión capilar con el fin de prevenir la formación de vacíos o zonas secas en piezas compuestas fabricadas mediante procesos de moldeo de compuestos líquidos.

Una vez dominada, esta técnica puede realizarse en 30 minutos si se lleva a cabo correctamente. Al intentar este procedimiento, es importante prestar atención a la orientación de las fibras. Tras seguir este procedimiento, se pueden realizar pruebas en la otra dirección de la fibra para responder preguntas adicionales, como la interacción entre la autotrofía de los refuerzos de tejido y la autotrofía de los efectos capilares.

Tras este desarrollo, esta técnica allanó el camino para la investigación en el campo de la caracterización del efecto capilar, con el fin de explorar los saltos de presión capilar en compuestos híbridos. No olvide que trabajar con ácido sulfocrómico puede ser extremadamente peligroso. Y siempre se deben tomar precauciones como ventilación adecuada, guantes y gafas de seguridad al intentar este procedimiento.