단방향 직물에 대한 테스트를 심지 : 모세관 매개 변수의 측정은 액체 복합 성형 공정에서 모세관 압력을 평가하는

요약

실험 방법은 기하학적 파라미터 제안 단방향 합성 및 천연 섬유의 모세관 위킹을 설명 겉보기 전진 접촉각을 측정 하였다. 이러한 매개 변수는 액체 복합 성형 (LCM) 응용 프로그램에 대한 고려되어야한다 모세관 압력의 결정을위한 필수입니다.

초록

액체 복합 성형 (LCM) 공정에서 섬유 강화 함침 동안 모세관 효과는 복합 부품에 보이드 형성에 미치는 영향을 확인하기 위해 이해되어야한다. 워시번 방정식에 의해 설명 섬유 매체에 위킹은 다씨 법에 따른 모세관 압력의 영향 하에서 흐름에 동등한 것으로 간주 하였다. 위킹의 특성에 대한 실험 시험은 모두 탄소와 아마 섬유 보강으로 실시 하였다. 준 단방향 패브릭이어서 섬유 방향을 따라 형태 및 습윤 파라미터를 결정하는 장력에 의해 시험 하였다. 절차는 직물의 형태는 모세관 위킹 동안 변하지 때 유망한 것으로 나타났다. 탄소 섬유의 경우에는, 모세관 압력이 계산 될 수있다. 아마 섬유는 수분 흡수에 민감 물에 팽윤. 이 현상은 습윤 파라미터를 평가하기 위해 고려되어야한다. 나는해당 수분 흡수에 섬유가 덜 민감하게하기 위해, 열 처리는 아마 강화재를 행했다. 이 치료는 섬유 형태 안정성을 향상시키고 물 붓기 방지. 이는 직물 모세관 압력의 측정을 가능하게 탄소 섬유에서 발견되는 것과 유사한 선형 위킹 경향이 처리 것으로 나타났다.

서론

액체 복합 성형 (LSM) 공정에서, 섬유 강화재 함침 동안, 수지 흐름은 압력 구배에 의해 구동된다. 모세관 효과는 공정 파라미터에 따라 압력 구배와 경쟁 할 수있는 부가적인 효과를 갖는다. 프로세스에 미치는 영향은 따라서 ^{2,1 평가되어야한다.} 이것은 초기 압력 구배 ³ 수정 겉보기 모세관 압력 P _캡을 형성함으로써 수행 될 수있다. 이 파라미터는 후속 공정 중에 유동을 시뮬레이션하기 위해 수치 모델에 삽입 될 수 있고 정확하게 공극 형성 ⁽⁴⁾ 예측.

액체 (심지)에 의한 직물의 자발 함침은 워시번 방정식 ^(5)에 의해 설명 될 수있다. 원래는 워시번 방정식 튜브에서 액체의 모세관 상승을 설명했다. 이 방정식 WAS는 모세관 네트워크로 근사화 될 수있는 섬유 강화재로서 다공질 구조를 위해 확장했다. ⁽⁶⁾ 다음과 같은 다공성 물질로 채워진 반경 R, 원통형 샘플 홀더를 감안 워시번 방정식 시간 경과 제곱 질량 ....

프로토콜

주의 : 모든 관련 물질 안전 보건 자료를 참조하십시오. 시험에 사용되는 화학 물질은 독성 및 발암 성이다. 개인 보호 장비 (안전 안경, 장갑, 실험실 코트, 전체 길이 바지와 폐쇄 발가락 신발)를 사용합니다.

테스트 1. 설치

1. 시료의 준비
   1. (섬유 방향 흡상 테스트하기 위해), 섬유에 직교하는 방향으로 직물의 스트립을 절단.
      주 : 스트립의 길이가 정의 된 섬유 체적 비율을 얻기 위해 계산된다. 탄소 섬유의 경우, V = _F의 40 %를 얻기 위해 상기 스트립의 길이는 150mm이었다. 치료 및 치료 아마 들어, 동일한 V _{f를 달성하기} 위해, 길이는 365mm이었다. 각 스트립의 폭은 20mm (도 1)은 샘플 홀더의 높이와 동일 할 것이다.
   2. R <원통형의 시료 홀더로 그들의 삽입을 허용하도록 단단히 스트립 롤/ EM> = 6mm.
   3. (심지의 샘플 홀더의 영향을 억제하기 위해) 샘플 홀더 샘플 보강재 사이의 얇은 종이 필터를 추가한다. 종이 필터의 최대 두께는 0.1 mm이어야한다.
   ....

결과

탄소와 치료 및 치료 아마 직물의 장력을 얻을 심지 동안 대량의 이득 곡선은 그림 2와 3에 표시됩니다. 모든 곡선 인해 샘플 홀더 및 필터 종이 외부 메 니스 커스의 양쪽 가중치의 감산 후 나타낸다 0으로 시프트된다.

이 직물은 샘플 홀더에 적절하게 삽입되는 경우에, n- 헥산 및 물을 위킹 실험과 수학 식 (1)의 선형 피팅을 모두 잘 달성된다,도 2의 플롯에서 관찰 할 수있다. 여과지의 사용은 측정의 재현성을 보장하기 위해 필수적이다. 이것은 상수 C를 설정하는 것이 가능하게, 다음 겉보기 전진 접촉각을 _{계산하기 위해,이} θ. 곡선은 샘플의 높이에 의해 주어진다 점근선 평형에 도달20mm로 제한.......

토론

프로토콜의 중요한 단계는 시료의 제조에 관한 것이다. 먼저, 압연 샘플링 균질 섬유 체적비의 가정을 확인하기 위해 꽉한다. 샘플의 기밀성 구배가있는 경우 워시번 방정식 ^{(5, 6)는} 심지 커브에 맞게 사용될 수 없다. 또한, 직물 샘플 홀더의 경계 조건을 제어하기가 어렵다. 따라서, 여과지 (1.1.3) 신중 샘플 홀더 ^(8)에 삽입한다.

기술의 일부 수정이 모세관 압력이 ⁸ 직교 효과를 평가하기 위해 심지 다른 방향을 분석 할 수있다. 예를 들어, 하나는 (보강 평면) 섬유에 수직 인 방향으로 위킹을 시험하기 위하여, 섬유의 방향을 따라 스트립을 절단 수; 나 하나 오 디스크를 줄일 수 있습니다원통형 시료 홀더 반경 F 강화재 및 가로 방향 흡상 시험하는 순서대로 스택.

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
카본 UD 패브릭	Hexcel	48580
Flax UD 직물	Libeco	FLAXDRY UD 180
n-Hexane	Sigma Aldrich
Sulfochromic acid	집에서 만든		독성 및 부식성
여과지	Dataphysic	FP11
장력계	Dataphysic	DCAT11