Ćwiczenie 5

ĆWICZENIE 4
KOMPOZYTY POLIESTROWO - SZKLANE (LAMINATY)
Cel Ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z metodą ręcznego formowania
kompozytów poliestrowo-szklanych (laminatów) oraz badanie ich właściwości
mechanicznych.
Wybrane zagadnienia niezbędne do kolokwium;
1. Budowa i rodzaje laminatów poliestrowo-szklanych: - preparacje włókien.
2. Metody otrzymywania laminatów poliestrowo-szklanych.
3. Metody laminowania ręcznego.
4. Charakterystyka kompozytów poliestrowo-szklanych otrzymywanych
metodą ręcznego laminowania.
Wykonanie Ćwiczenia
1. Narzędzia pomocnicze:
1.
2.
3.
4.
5.
płytki stalowe (300x200x2 mm), 2szt.,
naczynie metalowe,
wałek gładki duży,
wałek gładki mały,
pędzel malarski o sztywnym włosiu.
2. Surowce:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
mata szklana,
żywica poliestrowa Polimal 109,
inicjator- pasta HCH,
przyspieszacz - naftenian kobaltu,
parafina,
trójchloroetylen.
3. Przygotowanie do laminowania.
Przyrządzić 2% roztwór parafiny w trójchloroetylenie. Roztworem tym
dokładnie powlec obie płytki stalowe (po jednej stronie) i pozostawić do
całkowitego odparowania rozpuszczalnika, przygotować 4 wykroje z maty
szklanej o wymiarach 200x300 rnn: i zwarzyć je. Następnie odważyć żywicę
poliestrową Polimal 109 w takiej ilości, by stosunek ciężaru żywicy do ciężaru
maty wynosił 7:3. Porcję żywicy podzielić na 2 równe części. Do jednej dodać
pastę HCH w stosunku 6 części wagowych pasty na 100 części wagowych
żywicy 1% roztworu naftenianu kobaltu w styrenie.
Uwaga!
Naftenian kobaltu tworzy silną mieszaninę wybuchową z pastą HCH i innymi
nadtlenkami. Obydwie porcje żywicy można ze sobą połączyć po dokładnym
rozpuszczeniu dodatków. Nie wolno operować naftenianem kobaltu w
obecności nadtlenku (nawet nie ustawiać naczyń zawierających naftenian
kobaltu i nadtlenek obok siebie).
4. Laminowanie.
Połączyć ze sobą 1/n części porcji, gdzie n jest liczbą warstw kompozytu.
Warstwę żywicy nałożyć na warstwę parafiny naniesioną na płytki stalowe,
następnie położyć na żywicę warstwę maty. Dociskając pędzlem matę i
wałkując jej powierzchnię dostępnymi wałkami, spowodować całkowite
przesycenie maty żywicą. Należy zwrócić uwagę na całkowite usunięcie
pęcherzy z żywicy i z pomiędzy włókienek maty. Odczekać do momentu
zżelowania poliestru. Gdy przestanie on płynąć nakładać nową warstwę
żywicy i nową warstwę maty i powtarzać przesycanie. Po przesyceniu ostatniej
warstwy maty, pokryć ją cienką warstwa żywicy i nałożyć płytkę stalową
pokrytą parafiną. Czas od chwili wymieszania żywicy z przyspieszaczem do
zakończenia laminownia nie powinien przekraczać 15 minut. Płytki docisnąć
za pomocą czterech ściskaczy i przechować w temperaturze pokojowej przez
24 godziny. Bezpośrednio po zakończeniu laminowania należy wymyć pędzel,
wałki i naczynie stalowe. Po zakończeniu utwardzania żywicy, laminat
oderwać za pomocą noża od stalowych płytek. Próbki laminatu pozostawić do
całkowitego utwardzenia (przynajmniej 24h). Próbki otrzymać dla kilku
wariantów ułożenia włókna :równolegle i prostopadle do kierunku rozciągania
oraz dla żywicy o różnej zawartości inicjatora (Wg tabeli 1)
Tabela 1
Nr Kompozycji
Zawartość inicjatora
1
0,15
2
0,3
3
0,45
4
0,6
5. Przygotowanie próbek do badań wytrzymałościowych.
Laminując próbki maty oznaczyć czas życia kompozycji żywicznej.
Z otrzymanego laminatu za pomocą piłki włosowej wyciąć co najmniej 5
kształtek o
wymiarach podanych na rysunku i tabeli 2
Tabela 2.Wymiary próbek.
Lp.
Charakterystyka wymiarów
Wymiary [mm]
1
Długość całkowita I1
150
2
Długość swobodna, odpowiadająca
roztępowi między zaciskami uchwytów l2
115±±±5
3
Odcinek pomiarowy I0
50±0,5
4
Szerokość części mocowanej w
uchwytach i roboczej b1
20+0,5
5
Grubość d
w zależności od rodzaju maty do 10
mm
6
Średnica otworu ϕ
10
Zmierzyć podstawowe wymiary próbki suwmiarką. Próbki mocować kolejno w
szczękach maszyny wytrzymałościowej. Przeprowadzić próbę rozciągania
przy szybkości ? mm/min, korzystając także z wykresu naprężenieodkształcenie.
6.
Opracowanie wyników:
Wyznaczyć następujące parametry:
6.1.
6.2.
6.3.
Naprężenie na granicy plastyczności:
δ=
FS
AO
δr =
Fr
AO
Naprężenie zrywające:
Wydłużenie względne:
εr =
∆l r
⋅ 100
lO
gdzie:
Fs- obciążenie rozciągające przy osiągnięciu granicy plastyczności,[N]
Fr- obciążenie, które spowodowało zerwanie próbki,[N]
Ao- pole powierzchni początkowego przekroju poprzecznego próbki, [mm2]
Alr- zmiana długości odcinka pomiarowego próbki w chwili zerwania, [mm]
lo- początkowa długość odcinka pomiarowego próbki, [mm]
7.
Literatura:
1.
Kłosowska-Wołkowicz Z., Królikowski W., Pęczek P. „Żywice i laminaty
poliestrowe” , WNT, Warszawa 1974
Saechtling H., Zebrowski W. ”Tworzywa sztuczne”, WNT, Warszawa
1967
Polimale-prospekty techniczne Zakładów Chemicznych „OrganikaSarzyna” w Nowej Sarzynie.
2.
3.