Hosszú szénszállal ersített manyagkompozitok mechanikai tulajdonságainak vizsgálata Varga Csilla*, Miskolczi Norbert*, Bartha László*, Falussy Lajos** *Pannon Egyetem Vegyészmérnöki és Folyamatmérnöki Intézet Ásványolaj- és Széntechnológiai Intézeti Tanszék ** Dr. Falussy Mérnöki Iroda, Kaposvár Mszaki Kémiai Napok 07 Veszprém, 2007. április 26.
Kompozitok két vagy több különböz anyag kombinációjából létrejöv anyagtársítások fa, csont, vályogtégla modern kompozitok: ersítanyagok (szálas, szemcsés, lemezes) kötanyagok (szerves, szervetlen fémes és nem fémes) beton (szemcsés) fa rétegelt lemezek szálkompozitok
Szálersített kompozitok I. nagy szilárdság kis srség korrózióval és vegyi anyagokkal szembeni ellenállás kis htágulás h- és hangszigetel képesség rezgéscsillapítás jó mérettartás hosszú élettartam
Szálersített kompozitok II. Felépítés Mátrix: polimer Hre keményed: EPOXI, PÉ, VÉ sok térhálósodási hely nagy stabilitás és hállóság Szál: Hre lágyuló: PA, PÉ, poliolefinek, PC, PS, PVC, PUR, EVA kevés térhálósodási hely rugalmas, formálható természetes, természetes alapú mesterséges, ásványi, mesterséges Adalék: összeférhetséget javító, lágyító, stabilizáló, égésgátló, antioxidáns
Szálersített kompozitok III. MÁTRIX Feladata a szálak adott irányban tartása, illetve elválasztása SZÁLAK F tehervisel elemek nagy szilárdság nagy rugalmassági modulusz általában a kompozit húzó- és hajlítószilárdságát növelik
Szálersített kompozitok IV. Az iparban leginkább használt szálak: üveg szén aramid olcsó, nagy szilárdság és hállóság, viszonylag kicsi modulusz és gyenge koptatással szembeni ellenállás kis srség és htágulás, kiváló elektromos vezetképesség, jó hállóság, nem veszi fel a nedvességet és nem mágnesezdik kivételesen nagy ütszilárdság, húzószilárdság és hállóság legújabban: bór, kvarc, PE
Célkitzések szénszállal ersített kompozitokban a szénszál és a polimer mátrix összeférhetségének javítása kompatibilizáló adalék alkalmazásával hosszú szénszállal ersített kompozitok elállítása szénszál hatásának vizsgálata a kompozitok mérettartási és elektromos tulajdonságaira
Felhasznált anyagok manyagok PP (TIPPLEN K392, MFI=12g/10min; 230 C, 2160g, TVK Rt. ) HDPE (Liten MB 77, MFI=16.0 g/10min; 190 C, 2160g, CHEMOPETROL ) EVA (Miravithene D1410, MFI=10g/10min; 190 C, 2160g, Innospec Leuna GmbH) szénszál PANEX 35, húzószilárdsága 3800 MPa, modulusa húzásra 242 GPa, srsége 1,81g/cm 3, d=7,1mø, széntartalma 95%. kompatibilizáló adalék Pannon Egyetem, Vegyészmérnöki és Folyamatmérnöki Intézet, Ásványolajés Széntechnológiai Intézeti Tanszékén elállított adalék
SZAKÍTÓVIZSGÁLATOK I. Eredmények I. Szakítószilárdság változása, % 30 25 20 15 10 5 0 PP HDPE 2 5 10 Szénszáltartalom, % PP és HDPE kompozitok szakítószilárdságváltozása a szénszáltartalom függvényében Szakítószilárdság változása, % 14 12 10 8 6 4 2 0-2 PP HDPE 200N 400N 600N Elterhelés, N PP és HDPE kompozitok szakítószilárdságváltozása az elterhelés függvényében (10% szénszál)
SZAKÍTÓVIZSGÁLATOK II. Eredmények II. Szakítószilárdság változása, % 50 40 30 20 10 0-10 2 5 10 Szakítószilárdság változása, % 14 12 10 8 6 4 2 0 50 N 100 N 150 N Elterhelés, N Szénszáltartalom, % EVA kompozitok szakítószilárdság-változása a szénszáltartalom függvényében EVA kompozitok szakítószilárdság-változása az elterhelés függvényében (10% szénszál)
Eredmények III. HAJLÍTÓVIZSGÁLAT Hajlítószilárdság változása,% 400 350 300 250 200 150 100 50 0 PP HDPE EVA 2 5 10 Szénszáltartalom, % Szénszállal ersített hre lágyuló kompozitok hajlítószilárdságának változása
Eredmények IV. ÜTÉSI VIZSGÁLATOK 20.00 Charpy ütmunka, kj/mm 2 15.00 10.00 5.00 PP HDPE 0.00 0 2 5 10 Szénszáltartalom, % PP és HDPE kompozitok ütési szilárdsága a szénszáltartalom függvényében
Mérettartás Eredmények V. fontos követelmény a hre lágyuló gyártása és alkalmazása során manyagkompozitok szénszálersítés alkalmazásával a polipropilén mérettartása jelentsen javítható Elektromos vizsgálatok manyagok felhasználásakor számos probléma forrása lehet az elektrosztatikus feltöltdés (feltöltdést gátló anyagok adagolása) a 2% szénszáltartalmú mintadarab még szigetelként minsíthet, a 10% szénszáltartalmú már vezetként viselkedett
Eredmények VI. Polipropilénrl készített SEM felvétel 5% szénszállal ersített polipropilénrl készített SEM felvétel
Eredmények VII. Szénszálról (izzítási maradék) készített SEM felvétel Szénszálhosszúság alakulása a pirolízis után
Összefoglalás a hre lágyuló manyagok (PP, HDPE, EVA) mechanikai tulajdonságai javultak az elállított adalékkal bevont szénszál alkalmazásával elterhelés alkalmazásával tovább javultak a mechanikai tulajdonságok az elterhelés nélküli esethez viszonyítva az elterhelés növelésével egyre nagyobb mérték javulás érhet el, de az elterhelés túlzott növelése a tulajdonságok romlását idézte el szénszál alkalmazása kedvezen befolyásolja a termék zsugorodási hajlamát, ez lehetvé teszi a hre lágyuló manyagok egyre szélesebb körben történ alkalmazását, különösen azokon a területeken, ahol eleve nagyméret alkatrészeket kell gyártani a késbbi alkalmazás szempontjából kedvez lehet továbbá, hogy 5% feletti szénszáltartalom esetén jelentsen megn a PP kompozit elektromos vezetképessége
Köszönöm a figyelmet!