Wicking Test per unidirezionali Tessuti: Misure di capillare parametri per valutare capillare pressione nei Processi Liquid Composite Molding

L'obiettivo generale di questa procedura è valutare i valori di pressione capillare delle fibre necessari per la progettazione di processi di stampaggio di compositi liquidi. Questo metodo può aiutare a rispondere a una domanda chiave nel campo della produzione di compositi mediante processi di stampaggio di compositi liquidi, sulla formazione di vuoti e punti secchi in parti composite grandi e complesse. Il vantaggio di questa tecnica è che può essere utilizzata con un tensiometro standard e qualsiasi tipo di armatura per compositi.

A dimostrare questa procedura sarà Monica Francesca Pucci, dottoranda presso il George Friedel Laboratory, qui all'Ecole Mines Saint-Etienne. Per iniziare la preparazione del campione, tagliare una striscia di tessuto perpendicolare alla grana larga 20 millimetri e con un volume di fibre del 40%Arrotolare la striscia in un cilindro stretto, assicurandosi che sia arrotolata uniformemente dappertutto. Avvolgere il campione in carta da filtro di spessore non superiore a 0,1 millimetri.

Inserire con cautela il campione nel portacampioni, assicurandosi che il tessuto sia uniformemente separato dal supporto dalla carta da filtro. Avvitare i cappucci del supporto del campione per compattare il campione di tessuto sotto il pistone. Dopo aver preparato il campione di tessuto, fissare il supporto del campione al tensiometro.

Riempire un contenitore di vetro borosilicato largo 70 millimetri con n-esano ad un'altezza di 12 millimetri. Posizionare il contenitore sulla piattaforma di elevazione del tensiometro. Nel software del tensiometro, impostare la velocità di traslazione del contenitore del liquido su 0,5 millimetri al secondo e la soglia di rilevamento della superficie su otto milligrammi.

Quindi, inizia il test di malattia. Una volta che il liquido entra in contatto con il campione, monitorare l'aumento di massa del liquido nel tempo nel software dello strumento. Quando il liquido raggiunge la parte superiore del campione, come dimostrato dal fatto che non aumenta ulteriormente la massa, terminare il test.

Adattare il segmento lineare della curva di sicking con l'equazione di Washburn. E determinare la costante geometrica utilizzando zero gradi per l'angolo di contatto in avanzamento. Rimuovere il supporto del campione e il contenitore dell'esano dal tensiometro.

Aprire il portacampioni e rimuovere il campione di tessuto. Quindi, immergere il portacampioni in acido solfocromico per 30 secondi. Sciacquare il portacampioni con acqua distillata e asciugarlo sotto un getto di aria compressa.

Prepara un campione di tessuto arrotolato identico avvolto in carta da filtro. Posizionarlo nel portacampioni pulito e asciutto per la misurazione dell'angolo di contatto in avanti. Chiudere il supporto del campione.

Posizionare un contenitore di vetro borosilicato largo 70 millimetri riempito d'acqua, a una profondità di 12 millimetri, nel tensiometro. E bloccare il portacampione nel tensiometro. Impostare i parametri del tensiometro ed eseguire il test di sicking.

Adattare la curva di sicking all'equazione di Washburn utilizzando il fattore geometrico calcolato in precedenza. E determinare l'angolo di contatto in avanzamento. Rimuovere e pulire il portacampioni con acido solfocromico e acqua distillata.

E asciugare il supporto con aria compressa. Posizionare un pezzo di carta da filtro nel portacampioni come controllo per valutare il contributo in peso del liquido dal portacampione e dalla carta da filtro. Fissare il supporto del campione in un contenitore di esano nel tensiometro.

Eseguire il test di sicking e adattare la curva all'equazione di Washburn. Sottrarre il guadagno di massa al quadrato dal valore del test dell'esano precedente. Correggere la costante geometrica dall'aumento di massa dovuto all'assorbimento del liquido da parte della carta da filtro e del portacampioni.

Pulire il portacampioni e inserire un altro pezzo di carta da filtro. Posizionare il portacampione in un contenitore d'acqua nel tensiometro. Eseguire il test di sicking e adattare la curva all'equazione di Washburn.

Sottrarre il valore di guadagno di massa al quadrato dal valore del test dell'acqua precedente e correggere l'angolo di contatto in avanzamento. Il tessuto di carbonio è stato valutato con questa procedura. Sia nel test dell'esano che in quello dell'acqua, la curva di malattia è lineare.

Utilizzando l'angolo di contatto di avanzamento apparente e i valori determinati dal fattore geometrico, è possibile determinare la pressione capillare. Quando i tessuti di lino trattati e non trattati sono stati valutati con esano, entrambi i tessuti hanno mostrato una tendenza lineare alla malattia. Tuttavia, quando valutati con acqua, i campioni di lino non trattati non hanno seguito un andamento lineare, impedendo la determinazione dell'angolo di contatto in avanzamento.

Questa differenza è stata attribuita al rigonfiamento delle fibre non trattate durante il processo di malattia, influenzando il peso di equilibrio finale e la velocità di malattia. Un'equazione di Washburn modificata che tiene conto del gonfiore, è stata utilizzata per determinare la pressione capillare nel lino non trattato. Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come stimare la pressione capillare al fine di prevenire la formazione di vuoti o punti secchi nelle parti composite prodotte con processi di stampaggio di compositi liquidi.

Una volta padroneggiata, questa tecnica può essere eseguita in 30 minuti se eseguita correttamente. Durante il tentativo di questa procedura, è importante prestare attenzione all'orientamento delle fibre. Seguendo questa procedura, possono essere eseguiti test nell'altra direzione delle fibre per rispondere a ulteriori domande come l'interazione tra l'autotrofia dei rinforzi del tessuto e l'autotrofia degli effetti capillari.

Dopo questo sviluppo, questa tecnica ha aperto la strada alla ricerca nel campo della caratterizzazione dell'effetto capillare, per esplorare i salti di pressione capillare nei compositi ibridi. Non dimenticare che lavorare con l'acido solfocromico può essere estremamente pericoloso. E precauzioni come un'adeguata ventilazione, guanti e occhiali di sicurezza devono essere sempre prese durante il tentativo di questa procedura.