Wicking testes para unidirecionais Tecidos: Medidas de capilar parâmetros para avaliar a pressão capilar em Processos Líquido Composite Moldagem

O objetivo geral deste procedimento é avaliar os valores de pressão capilar das fibras necessários para o projeto de processos de moldagem de compósitos líquidos. Este método pode ajudar a responder uma questão fundamental na área de fabricação de compósitos por processos de moldagem de compósitos líquidos, relacionada à formação de vazios e pontos secos em peças compostas grandes e complexas. A vantagem desta técnica é que ela pode ser utilizada com um tensiômetro padrão e qualquer tipo de reforço para compósitos.

Demonstrará este procedimento Mônica Francesca Pucci, aluna de doutorado no Laboratório George Friedel, aqui na Ecole Mines Saint-Etienne. Para iniciar o preparo da amostra, corte uma tira de tecido perpendicular à trama com 20 milímetros de largura e volume de fibras de 40%. Enrole a tira em um cilindro compacto, garantindo que o enrolamento seja uniforme em toda a extensão. Envolva a amostra em papel filtro com espessura não superior a 0,1 milímetro.

Insira cuidadosamente a amostra no porta-amostras, garantindo que o tecido esteja uniformemente separado do suporte pelo papel filtro. Parafuse as tampas do porta-amostras para compactar a amostra de tecido sob o pistão. Após preparar a amostra de tecido, prenda o porta-amostras ao tensiômetro.

Encha um recipiente de vidro borossilicato com 70 milímetros de largura com n-hexano até uma altura de 12 milímetros. Coloque o recipiente sobre a plataforma de elevação do tensiômetro. No software do tensiômetro, defina a velocidade de translação do recipiente de líquido como 0,5 milímetro por segundo e o limite de detecção de superfície como oito miligramas.

Em seguida, inicie o teste de absorção. Assim que o líquido entrar em contato com a amostra, monitore o ganho de massa do líquido ao longo do tempo no software do instrumento. Quando o líquido atingir o topo da amostra, indicado pela ausência de aumento adicional da massa, finalize o teste.

Ajuste o segmento linear da curva de absorção à equação de Washburn e determine a constante geométrica utilizando zero graus para o ângulo de contato em avanço. Remova o suporte da amostra e o recipiente de hexano do tensiômetro.

Abra o suporte da amostra e remova a amostra de tecido. Em seguida, imerja o suporte da amostra em ácido sulfocrômico por 30 segundos. Enxágue o suporte da amostra com água destilada e seque-o sob um fluxo de ar comprimido.

Prepare uma amostra idêntica de tecido enrolado envolta em papel filtro. E coloque-a no suporte de amostra limpo e seco para a medição do ângulo de contato avançante. Feche o suporte de amostra.

Coloque um recipiente de vidro borossilicato com 70 milímetros de largura, contendo água até uma profundidade de 12 milímetros, no tensiômetro. Prenda o suporte da amostra no tensiômetro. Configure os parâmetros do tensiômetro e realize o teste de molhamento.

Ajuste a curva de absorção à equação de Washburn utilizando o fator geométrico previamente calculado. E determine o ângulo de contato dinâmico. Remova e limpe o suporte da amostra com ácido sulfocrômico e água destilada.

E seque o suporte com ar comprimido. Coloque um pedaço de papel filtro no suporte de amostra como controle para avaliar a contribuição do peso do líquido proveniente do suporte e do papel filtro. Fixe o suporte de amostra em um recipiente com hexano no tensiômetro.

Realize o teste de absorção e ajuste a curva à equação de Washburn. Subtraia o ganho de massa ao quadrado do valor obtido no teste anterior com hexano. Corrija a constante geométrica com base no ganho de massa devido à absorção de líquido pelo papel filtro e pelo suporte da amostra.

Limpe o suporte da amostra e insira um novo pedaço de papel filtro. Coloque o suporte da amostra em um recipiente com água no tensiômetro. Realize o teste de absorção e ajuste a curva à equação de Washburn.

Subtraia o valor do ganho de massa ao quadrado do valor anterior do teste com água e corrija o ângulo de contato avançante. O tecido de carbono foi avaliado com este procedimento. Nos testes com hexano e com água, a curva de sicking é linear.

Utilizando o ângulo aparente de avanço e os valores determinados a partir do fator geométrico, pode-se determinar a pressão capilar. Quando tecidos de linho tratados e não tratados foram avaliados com hexano, ambos os tecidos apresentaram uma tendência linear na absorção. No entanto, ao serem avaliados com água, as amostras de linho não tratadas não seguiram uma tendência linear, impedindo a determinação do ângulo de avanço.

Essa diferença foi atribuída à absorção de umidade pelas fibras não tratadas durante o processo de imbibição, o que afeta o peso final em equilíbrio e a velocidade de imbibição. Uma equação de Washburn modificada, que leva em consideração a absorção de umidade, foi utilizada para determinar a pressão capilar em linho não tratado. Após assistir a este vídeo, você deverá ter uma boa compreensão de como estimar a pressão capilar para prevenir a formação de vazios ou áreas secas em peças compostas fabricadas por processos de moldagem de compósitos líquidos.

Uma vez dominada, esta técnica pode ser realizada em 30 minutos, se for executada corretamente. Ao tentar este procedimento, é importante prestar atenção à orientação das fibras. Após este procedimento, testes na outra direção das fibras podem ser realizados para responder perguntas adicionais, como a interação entre a autotrofia dos reforços têxteis e a autotrofia dos efeitos capilares.

Após esse desenvolvimento, essa técnica abriu caminho para pesquisas na área de caracterização do efeito capilar, visando explorar os saltos de pressão capilar em compósitos híbridos. Não se esqueça de que trabalhar com ácido sulfocrômico pode ser extremamente perigoso. E precauções, como ventilação adequada, luvas e óculos de segurança, devem sempre ser tomadas ao realizar este procedimento.