Wicking Tests voor Unidirectionele Stoffen: Metingen van capillaire Parameters om capillaire druk in Liquid Composite Molding Processen Evalueer

Het algemene doel van deze procedure is het bepalen van de capillaire drukwaarden van vezels die nodig zijn voor het ontwerpen van vloeistofcomposietgietprocessen. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van een cruciale vraag binnen het vakgebied van de productie van composieten via vloeistofcomposietgietprocessen, met betrekking tot de vorming van holtes en droge plekken in grote en complexe composietonderdelen. Het voordeel van deze techniek is dat deze kan worden gebruikt met een standaard tensiometer en elk type versterking voor composieten.

Deze procedure wordt gedemonstreerd door Monica Francesca Pucci, promovendus aan het George Friedel Laboratory hier aan de Ecole Mines Saint-Etienne. Om te beginnen met de monstervoorbereiding, snij een strook stof loodrecht op de draad die 20 millimeter breed is en een vezelvolume van 40% heeft. Rol de strook op tot een strakke cilinder, waarbij u ervoor zorgt dat deze overal gelijkmatig is opgerold. Wikkel het monster in filterpapier met een dikte van maximaal 0,1 millimeter.

Plaats het monster voorzichtig in de monsterhouder, waarbij u ervoor zorgt dat de stof gelijkmatig van de houder wordt gescheiden door het filterpapier. Draai de doppen van de monsterhouder vast om het stofmonster onder de zuiger samen te persen. Klem na het voorbereiden van het stofmonster de monsterhouder vast aan de tensiometer.

Vul een 70 millimeter breide borosilicaatglazen container met n-hexane tot een hoogte van 12 millimeter. Plaats de container op het verhoogde platform van de tensiometer. Stel in de software van de tensiometer de translatiesnelheid van de vloeistofcontainer in op 0,5 millimeter per seconde en de drempelwaarde voor oppervlaktedetectie op acht milligram.

Start vervolgens de verzadigingstest. Zodra de vloeistof het monster raakt, wordt de toename van de vloeistofmassa in de loop van de tijd gemonitord in de software van het instrument. Wanneer de vloeistof de bovenkant van het monster bereikt, wat blijkt uit het uitblijven van een verdere massatoename, wordt de test beëindigd.

Pas de Washburn-vergelijking toe op het lineaire segment van de verzinkingscurve. Bepaal vervolgens de geometrische constante uitgaande van een contacthoek van nul graden voor de vloeistoflijn. Verwijder de monsterhouder en de container met hexaan uit de tensiometer.

Open de monsterhouder en verwijder het stoffmonster. Dompel de monsterhouder vervolgens gedurende 30 seconden onder in sulfochroomzuur. Spoel de monsterhouder af met gedestilleerd water en droog deze met een stroom perslucht.

Bereid een identiek opgerold stofmonster voor dat in filterpapier is gewikkeld. Plaats dit in de schone, droge monsteraanhanger voor de meting van de voorwaartse contacthoek. Sluit de monsteraanhanger.

Plaats een borosilicaatglazen bekerglas van 70 millimeter breed, gevuld met water tot een hoogte van 12 millimeter, in de tensiometer. Klem vervolgens de monsterhouder in de tensiometer. Stel de parameters van de tensiometer in en voer de zinktest uit.

Pas de verzinkingscurve aan op de vergelijking van Washburn met behulp van de eerder berekende geometrische factor. Bepaal vervolgens de voorwaartse contacthoek. Verwijder de monsterhouder en reinig deze met sulfochroomzuur en gedestilleerd water.

Droog de houder vervolgens met perslucht. Plaats een stuk filterpapier in de monsterhouder als controle om de bijdrage van het gewicht van de vloeistof vanuit de monsterhouder en het filterpapier te evalueren. Bevestig de monsterhouder in een reservoir met hexaan in de tensiometer.

Voer de sickingtest uit en pas de curve aan de vergelijking van Washburn aan. Trek de gekwadrateerde massetoename af van de vorige hexaantestwaarde. Corrigeer de geometrische constante voor de massetoename door vloeistofopname door het filterpapier en de monsterhouder.

Maak de monsterhouder schoon en voeg een nieuw stuk filterpapier toe. Plaats de monsterhouder in een bak met water in de tensiometer. Voer de zuigtest uit en fit de curve aan de vergelijking van Washburn.

Trek de waarde van de kwadratische massetoename af van de vorige waarde van de watertest en corrigeer de voorwaartse contacthoek. Koolstoftextiel werd met deze procedure geëvalueerd. In zowel de hexaan- als de watertests is de verzadigingscurve lineair.

De capillaire druk kan worden bepaald met behulp van de schijnbare voorwaartse contacthoek en de waarden die zijn bepaald uit de geometrische factor. Wanneer behandelde en onbehandelde vlasstoffen werden geëvalueerd met hexaan, vertoonden beide stoffen een lineaire trend in sicking. Echter, bij evaluatie met water volgden de onbehandelde vlasmonsters geen lineaire trend, waardoor de bepaling van de voorwaartse contacthoek niet mogelijk was.

Dit verschil werd toegeschreven aan het opzwellen van de onbehandelde vezels tijdens het sickingproces, wat het uiteindelijke equilibriumgewicht en de sickingsnelheid beïnvloedde. Een aangepaste Washburn-vergelijking die rekening houdt met zwelling, werd gebruikt om de capillaire druk in onbehandeld vlas te bepalen. Na het bekijken van deze video zou u een goed begrip moeten hebben van hoe de capillaire druk kan worden geschat om de vorming van holtes of droge plekken in composietonderdelen die zijn vervaardigd via liquid composite molding-processen te voorkomen.

Zodra deze techniek onder de knie is, kan deze in 30 minuten worden uitgevoerd mits deze correct wordt toegepast. Tijdens het uitvoeren van deze procedure is het belangrijk om te letten op de vezeloriëntatie. Na deze procedure kunnen tests in de andere vezelrichting worden uitgevoerd om aanvullende vragen te beantwoorden, zoals de interactie tussen de autotrofie van de stofversterkingen en de autotrofie van capillaire effecten.

Na deze ontwikkeling baande deze techniek de weg voor onderzoek naar de karakterisering van het capillair effect, om sprongen in de capillaire druk in hybride composieten te onderzoeken. Vergeet niet dat het werken met sulfochroomzuur uiterst gevaarlijk kan zijn. Voorzorgsmaatregelen zoals passende ventilatie, handschoenen en een veiligheidsbril moeten altijd worden getroffen bij het uitvoeren van deze procedure.