PMC - kompozity s plastovou matricí

Podobné dokumenty
Kompozitní materiály

Druhy vláken. Technická univerzita v Liberci Kompozitní materiály, 5. MI Doc. Ing. Karel Daďourek 2008

ÚVOD DO MODELOVÁNÍ V MECHANICE

Okruhy otázek ke zkoušce

Nauka o materiálu. Přednáška č.14 Kompozity

Pracovní diagram vláken

Druhy vláken. Nanokompozity

ZESILOVÁNÍ A STATICKÉ ZAJIŠTĚNÍ KONSTRUKCÍ KOMPOZITNÍ MATERIÁLY

Vláknové kompozitní materiály, jejich vlastnosti a výroba

Nauka o materiálu. Přednáška č.12 Keramické materiály a anorganická nekovová skla

Pevnost kompozitů obecné zatížení

Okruhy otázek ke SZZ navazujícího magisterského studijního programu Strojní inženýrství, obor Konstrukce a výroba součástí z plastů a kompozitů

KATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ A CHEMIE. Japonsko, Kajima Corp., PVA-ECC (Engineered Cementitious Composites)ohybová zkouška

Polymerní kompozity. Bronislav Foller Foller

Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích. Institute of Technology And Business In České Budějovice

Keramika. Technická univerzita v Liberci Nekovové materiály, 5. MI Doc. Ing. K. Daďourek 2008

Nespojitá vlákna. Nanokompozity

Plasty. Základy materiálového inženýrství. Katedra materiálu Strojní fakulty Technická univerzita v Liberci Doc. Ing. Karel Daďourek, 2010

Podstata plastů [1] Polymery

Nespojitá vlákna. Technická univerzita v Liberci kompozitní materiály 5. MI Doc. Ing. Karel Daďourek 2008

18MTY 1. Ing. Jaroslav Valach, Ph.D.

Vláknobetony. Ing. Milena Pavlíková, Ph.D. K123, D ,

CMC kompozity s keramickou matricí

Základní formy využití polymerů. Aditivy do polymerních látek Plasty Nátěrové hmoty Vlákna

TRIVAPUL pultrudované profily

Vlastnosti polymerních dlouhovláknových kompozitů s různými výztužemi

Projekt TA Hybridní nanokompozity 01/ /2014 SYNPO - 5M - UTB

Vlastnosti a zkoušení materiálu. Přednáška č.13 Část 1: Polymery

Co by mohl (budoucí) lékař vědět o materiálech tkáňových výztuží či náhrad. 20. března 2012

Kompozit je materiál, který je složen z několika fází, z nichž většinou jedna alespoň jedna je pevná. Odborná definice podle ISO je: Kompozitní

Konstrukce forem pro RTM technologie. Jaroslav Procházka

Matrice. Inženýrský pohled. Josef Křena Letov letecká výroba, s.r.o. Praha 9

MMC kompozity s kovovou matricí

Pružnost. Pružné deformace (pružiny, podložky) Tuhost systému (nežádoucí průhyb) Kmitání systému (vlastní frekvence)

KONSTITUČNÍ VZTAHY. 1. Tahová zkouška

Kompozity s termoplastovou matricí

Nauka o materiálu. Přednáška č.13 Polymery

2 MECHANICKÉ VLASTNOSTI SKLA

Křehké materiály. Technická univerzita v Liberci Nekovové materiály, 5. MI Doc. Ing. Karel Daďourek, 2008

Katedra materiálu.

TECHNOLOGIE VSTŘIKOVÁNÍ

Vláknobetony. doc. Ing. Milena Pavlíková, Ph.D. K123, D ,

ČSN EN ISO 472 ČSN EN ISO

vytvrzení dochází v poslední části (zóně) výrobního zařízení. Profil opouštějící výrobní zařízení je zcela tvarově stálý a pevný.

Základní typy. Rázová houževnatost. (Charpy) při 23 C

Pevnost v tahu vláknový kompozit. Technická univerzita v Liberci Kompozitní materiály, 5. MI Doc. Ing. Karel Daďourek 2008

Adhezní síly v kompozitech

Vítězslav Bártl. srpen 2012

KARBONOVÉ PROFILY A PŘÍSLUŠENSTVÍ

Kompozitní materiály. přehled

CZ.1.07/1.5.00/

Porušování kompozitních tlakových

Voigtův model kompozitu

Vlastnosti a zkoušení materiálů. Přednáška č.4 Úvod do pružnosti a pevnosti

Letoxit PR 220 Verze: 18. ledna 2012 Letoxit EM 315, EM 316, EM 317

Definice a rozdělení

Kompozitní materiály definice a rozdělení

Definice a rozdělení

Kapitola 3.6 Charakterizace keramiky a skla POVRCHOVÉ VLASTNOSTI. Jaroslav Krucký, PMB 22

Experimentální zjišťování charakteristik kompozitových materiálů a dílů

KATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ A CHEMIE

Zkoušení fyzikálně-mechanických vlastností materiálů a výrobků pro automobilový průmysl

Infuzní technologie výroby kompozitů a jejich simulace v MKP. F. Martaus VZLÚ, a.s.

Experimentální studium elektrických a mechanických vlastností elektrovodivých kompozitů. Bc. Petr Gajoš

Ročník: 1. Mgr. Jan Zmátlík Zpracováno dne:

Termoplastové kompozity v leteckých aplikacích

KOMPOZITNÍ MATERIÁLY

Požadavky na technické materiály

Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích. Institute of Technology And Business In České Budějovice

Kap. 3 Makromechanika kompozitních materiálů

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/

LETECKÉ MATERIÁLY. Úvod do předmětu

Využití kompozitních materiálů v automobilovém průmyslu Bakalářská práce

návrh designu s ohledem na dostupné materiály návrh designu bez ohledu na dostupné materiály

Zkoušení kompozitních materiálů

BIOMECHANIKA BIOMECHANIKA KOSTERNÍHO SUBSYSTÉMU

RAKU-TOOL Epoxidové licí systémy

Vzhled Pryskyřice má formu zelené průsvitné folie síly 0,1 0,7 mm (dle přání zákazníka), pružné a tvárné při pokojové či zvýšené teplotě.

Ing. Stanislav Krmela, CSc.

Keramika spolu s dřevem, kostmi, kůží a kameny patřila mezi první materiály, které pravěký člověk zpracovával.

Příklady použití kompozitních materiálů

ÚVOD DO MODELOVÁN V MECHANICE

Vzhled Pryskyřice má formu nažloutlé průhledné folie síly 0,1 0,7 mm (dle přání zákazníka), pružné a tvárné při pokojové či zvýšené teplotě.

Plasty v automobilovém průmyslu

Studium a optimalizace mechanického chování laminátových krytů nádrží. Bc. Simona Harangozóová

Prof. Ing. Václav Švorčík, DrSc.

Životní prostředí. Plasty v životním prostředí

Materiálově-technologický návrh kompozitní formy pro daný díl. Bc. Miroslav Joštic

Ing. Stanislav Krmela, CSc.

VÝZNAM POLYMERNÍCH NANOKOMPOZITŮ V TRIBOLOGICKÝCH SYSTEMECH

Vlastnosti a zkoušení materiálů. Přednáška č.3 Pevnost krystalických materiálů

iglidur N54 Biopolymer iglidur N54 Produktová řada Samomazná a bezúdržbová Založen na obnovitelných zdrojích Univerzální použití

Tříbodový závěs traktoru z nekovového materiálu

Základy materiálového inženýrství. Křehké materiály Katedra materiálu, Strojní fakulta Technická univerzita v Liberci Doc. Ing. Karel Daďourek, 2010

Katedra materiálového inženýrství a chemie IZOLAČNÍ MATERIÁLY, 123IZMA

Nauka o materiálu. Přednáška č.3 Pevnost krystalických materiálů

ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI FAKULTA STROJNÍ

Kontakt: Ing.Václav Mlnářík, Otevřená 25, Brno, fax , mobil: ,

Základní požadavky: mechanické a fyzikální vlastnosti materiálu

Únosnosti stanovené níže jsou uvedeny na samostatné stránce pro každý profil.

Transkript:

PMC - kompozity s plastovou matricí

Rozdělení PMC PMC částicové vláknové Matrice elastomer Matrice elastomer Matrice termoplast Matrice termoplast Matrice reaktoplast Matrice reaktoplast

Částice v polymeru Částice plniva v polymeru přestávají mít vliv při rozměrech strukturních nehomogenit polymeru obvykle to je 10 až 100 nm Částice nad 10 µm přestávají hrát roli armujících (zpevňujících) center a stávají se koncentrátory napětí škodí Tedy obvyklý rozsah velikostí částic 0,1 až 10 µm. Neplatí pro nanočástice.

Zvýšení tuhosti částicemi Izometrické částice zvyšují tuhost polymeru 2 až 3 krát, mez pružnosti ale ne Destičkovitá usměrněná plniva (kaolin, slída) zvýší navíc mez pružnosti zhruba na dvojnásobek

Vliv částic na houževnatost Houževnatost roste s klesající vzdáleností mezi částicemi, dokud se nepřekryjí jejich napěťová pole

Částice v elastomerech Jsou velmi časté Zvyšují pevnost elastomeru 10 až 20 % SiO2 nebo C (saze), jíl, talek Příklad pryž pneumatik nanočástice pod 100 nm výjimka - elastomery jsou velmi homogenní bez defektů Typické disperzní zpevnění okolo 15 % částic asi 100 nm

Částice v termoplastech Často slouží jen snížení ceny Snížení smrštění a dosmrštění Zvýšení tuhosti a potlačení viskoelasticity (malé) Tlumení zvuku PS a celuloza (piliny a p.) ABS + krátká vlákna zvýšení tuhosti, pevnosti, tvrdosti Chlorovaný polyether + sádra + grafit náhrada bronzu, lepší chemická odolnost PE + 75 % Pb ochrana proti RTG a γ záření PA + 20 % Ni tepelná a elektrická vodivost

Částice v reaktoplastech Možnost zvýšit pevnost asi o 10 % (nepodstatné), totéž u tuhosti účinnější vlákna, ale není anizotropní Potlačení vrubového účinku, tlumení růstu trhlin - křemen (SiO2 ) pro zvýšení elektroizolačních schopností - izolátory Grafit pro zvýšení elektrické vodivosti - textilní průmysl Hydratovaný Al2O3 (meziprodukt z bauxitu) uvolňuje asi 1/3 vody, samozhášivost

Vlákna a viskoelasticita Viskoelastické chování vlákna potlačí pro normálové napětí ve směru vláken, především pro tah Zůstane pro podélný smyk a všechna příčná namáhání Standardní model viskoelastického chování plastu

Příklad potlačení viskoelasticity Polyester se spojitými 1D skleněnými vlákny (0). Krátkodobá tahová zkouška (105). Zkouška relaxace po 105 hodin při pokojové teplotě

Vlákna v elastomeru Pro zvýšení odolnosti tahovému namáhání dopravní pásy Často přírodní vlákna juta, sisal Poslední trend rozvlákňování na jednotlivá celulozová nanovlákna i ze dřeva

Vlákna v reaktoplastu Nejstarší kompozity prvý patent z roku 1916 - sklolaminát Matrice epoxid, polyester, fenolplast, melaminoplast Nejrozšířenější vlákna sklo okolo 90 % Dnes i uhlík, bor, keramika, kov, aramid, juta, sisal Optimum je 70 až 80 % vláken, zpravidla spojitá vlákna, často jako tkanina Standard je 50 % vláken V řadě případů desky (prepregy) pro lamináty - snaha potlačit anizotropii Dnes nejlepší pyrrony do 550 oc, pevnost 76 MPa, E = 5 GPa

Vlákna v termoplastu Matrice PA, PE, PP, PC Používá se okolo 40 % vláken sklo, C, aramid Zvýšení pevnosti, tuhosti a houževnatosti Potlačení viskoelastického chování ale anizotropně C vlákna sníží koeficient tření na 30 % Pro sklo je lkrit = 0,2 mm, nejkratší použitelné 0,7 mm, od 1,5 mm již dlouhá vlákna 40 % skla v PA zvýší pevnost 3x, tuhost 8x a zůstane ještě 3 % deformace při lomu. Velmi často užívaný kompozit Možnost použití buď spojitých, nebo dlouhých nespojitých vláken

Tuhost kompozitu polyamid s uhlíkovým vláknem Youngův modul Kompozit nylon - uhlíkové vlákno 4000 3000 2000 1000 0 0 10 20 30 % vláken Zhruba lineární růst Voigtův model 40 50

Pevnost kompozitu polyamid s uhlíkovým vláknem Kompozit nylon - uhlíkové vlákno pevnost 80 60 40 ohyb 20 0 tah smyk 0 20 40 60 % vlákna Vlákna nemají vliv na smykové chování

Kombinované kompozity částice a vlákna - pevnost Kombinace skleněných vláken a dutých skleněných kuliček dohromady 40 %. Vlákna jsou účinnější než kuličky. Kompozit nylon - sklo pevnost 50 40 30 tah ohyb 20 10 0 0 10 20 30 40 50 % skelných vláken Samé kuličky Bez kuliček

Kombinované kompozity částice a vlákna - tuhost Kombinace skleněných vláken a dutých skleněných kuliček dohromady 40 %. Opět vlákna účinnější než kuličky. Youngův modul Kompozit nylon - sklo 2000 1500 1000 500 0 0 10 20 30 % skelných vláken 40 50

Výroba ruční kladení Gelcoat povrchová a separační vrstva Velmi univerzální Málo produktivní, špatně automatizovatelné Typické pro reaktoplasty epoxid, polyester

Výroba kompozitů - nástřik Zde pro reaktoplasty, s ohřevem i pro termoplasty

Výroba kompozitů - navíjení

Příklad navíjeného kompozitu PAN vlákna se nejprve po navinutí grafitizují, pak se nanese matrice lépe tvarovatelý je PAN. Vlákna Ru = 3860 MPa, E = 242 GPa Kompozit Ru = 1150 MPa, E = 115 GPa, S = 1,7 g/cm3

Grafitizace PAN firma Zoltec Před karbonizací PAN (bílý) Po karbonizaci uhlík Následuje nanesení plastové matrice

Výroba kompozitů - pultruze Různé možnosti : Reaktoplast v nádrži Vstřikování Zalisování

Příklad pultruzní linky Vlákna obalování polymerem tažné stanice

Tažené profily EXTREN Prefa Brno Pultruze profilů I, T, U, L a trubek Polyester se spojitým skleněným vláknem Obsah vláken 45 až 65 % Pevnost v tahu, tlaku i ohybu ve směru vláken 206,8 MPa Pevnost v tahu kolmo na vlákna 48,3 MPa Pevnost v ohybu kolmo na vlákna 68,9 MPa Pevnost v tlaku kolmo na vlákna 103,4 MPa Modul pružnosti 17,9 GPa Poissonovo číslo 0,33 Hustota 1,7 až 1,9 g / cm3

Ukázka profilů EXTREN

Ukázky konstrukcí z EXTRENu

Výroba kompozitů - RTM Resin Transfer Molding

Výroba kompozitu - VARTM Vacuum Assisted Resin Transfer Molding

Výroba kompozitu - RFI Resin Film Infusion

Výroba kompozitu - IM Injection Molding - vstřikování