Tikkausparametrien vaikutus suorakuitulaminaatin rakenteeseen ja mekaanisiin ominaisuuksiin

Thumbnail Image

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Helsinki University of Technology | Master's thesis
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Location:
P1 Ark TKK

Authors

Date

2009

Department

Sovelletun mekaniikan laitos

Major/Subject

Lentotekniikka

Mcode

Kul-34

Degree programme

Language

fi

Pages

117 s. + liitt.

Series

Abstract

Muovikomposiittien lujittamiseen käytettävissä suorakuitulujitteissa on yksi tai useampia yhdensuuntaisista kuitukimpuista muodostuvia päällekkäisiä kerroksia, jotka tavallisimmin liitetään toisiinsa tikkaamalla. Vaikka tikkauslanka on sekundaarinen eli ainoastaan lujitteen koossa pysymistä edistävä elementti, sillä on merkittävä vaikutus lopullisen tuotteen eli suorakuitulaminaatin rakenteeseen ja sitä kautta myös sen mekaanisiin ominaisuuksiin. Tikkauslanka muodostaa lujitekuiduista erillisiä kimppuja, joiden väliin jää hartsirikkaita alueita. Epähomogeeninen kerrosrakenne heikentää suorakuitulaminaatin tason suuntaisia mekaanisia ominaisuuksia, joista erityisesti väsymisominaisuudet ovat normaaliin prepreg-laminaattiin verrattuna heikommat. Tämän diplomityön tavoitteena oli sekä kirjallisuustutkimuksen että rakennetutkimuksen avulla selvittää, miten muutokset tikkausparametreissa vaikuttavat suorakuitulaminaatin mekaanisiin ominaisuuksiin. Kirjallisuustutkimuksen perusteella suorakuitulujitteille tyypilliset ominaisuudet, kuten kuitujen mutkaisuus ja paikallisesti korkeat kuitupitoisuudet kuitukimppujen sisällä, lisäävät kuitujen välisten kontaktien määrää. Lisäksi suurehkot ja säännöllisesti esiintyvät hartsirikkaat alueet aiheuttavat suorakuitulaminaattiin jännityskeskittymiä. Kaikkien edellä mainittujen seikkojen on todettu heikentävän erityisesti suorakuitulaminaattien väsymisominaisuuksia. Rakennetutkimuksessa selvitettiin tikkauslangan kireyden ja tikin leveyden vaikutuksia suorakuitulaminaatin mikro- ja mesorakenteisiin käyttämällä kolmea erilaista tikkausparametriyhdistelmää. Tutkimus toteutettiin kuvaamalla koelaminaateista valmistettujen koesauvojen poikkileikkauspintoja pyyhkäisyelektronimikroskoopilla ja analysoimalla kuvat ImageJ-kuvankäsittelyohjelmalla. Kuvista analysoitiin kimppujen kuitupitoisuudet, poikkileikkauspinta-alat ja kuitukontaktien lukumäärä kuitupitoisuuden funktiona. Tutkimustulokset eivät ole täysin yksiselitteisiä, mutta näyttäisi siltä, että suorakuitulaminaatin mekaanisia ominaisuuksia voidaan parantaa pitämällä tikkauslanka mahdollisimman löysällä ja valitsemalla tikin leveydeksi jokin rovingin leveyden kerrannainen. Lisäksi kirjallisuustutkimus antoi viitteitä siitä, että lyhyt tikin pituus vähentää kimppujen mutkaisuutta ja parantaa siten suorakuitulaminaatin mekaanisia ominaisuuksia.

Description

Supervisor

Saarela, Olli

Thesis advisor

Bergström, Rainer

Keywords

mechanical properties, mekaaniset ominaisuudet, meso structure, mesorakenne, non-crimp fabric, muovikomposiitti, plastic composite, suorakuitulujite

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-2020120555555

Collections

[dipl] Teknillinen korkeakoulu / TKK