Badania własności mechanicznych laminatów poliestrowo-szklanych

ZESZYTY NAUKOWE P O U TECHNIKI ŚLĄSKIEJ Seria: MECHANIKA z. 44

_______1971 Nr kol. 304

BRUNO KRYWULT, MACIEJ ROJEK Katedra Technologii Budowy Maszyn

BADANIA WŁASNOŚCI MECHANICZNYCH LAMINATÓW P O U ESTROWO-3 ZKLANYCH

Streszczenie: W artykule omówiono badania wy- trzymałości na rozciąganie i zginanie laminatów poliestrowo-szklanych w zależności od układów warstw tkanin szklanych i rodzaju kompozycji ży­

wic poliestrowych sztywnych i elastycznych. Wy­

niki badań służyć mogą projektantom wyrobów z laminatów poliestrowo-szklanych jako dane do ob­

liczeń wytrzymałościowych.

Wstęp

Laminaty poliestrowo-szklane należą do grupy tworzyw sztucznych wzmocnionych włóknem szklanym i składają się z warstw wzmacniających w postaci tkanin, mat lub ciętych włókien szklanych oraz żywicy polie­

strowej jako spoiwa.

Warstwy wzmacniające nasycone żywicą poliestrową która utwardza się w procesie technologicznym) tworzą jednolity materiał Charakteryzujący się własnościami anizotropowymi. Własności laminatów oraz charakter anizotropii zależne są od rodzaju wzmocnienia oraz gatunku żywicy.

Najczęściej spotykane w laminatach konstrukcyjnych typy tkanin szkla­

nych przedstawia rys. 1,

Nie nasycone żywice poliestrowe stosowane jako spoiwa, charakteryzu­

ją się dobrą adhezją do włókien szklanych, dobrymi własnościami me­

chanicznymi i elektrycznymi oraz niskim kosztem.

Z produkowanych w kraju żywic poliestrowych dla celów konstrukcyj­

nych znalazły największe zastosowanie żywice sztywne Polimal 100 i Po- limal 109 oraz żywice elastyczne Polimal 150 i Polimal 151, jako do­

datki do żywic sztywnych w celu polepszenia ich elastyczności. Proces

82 Bruno Krywult, Maciej Rojak

Rys. 1. Niektóre typy tkanin szklanych stosowanych do wyrobu lanri.- natów

a - tkanina o splocie płóciennym, b - tkanina o splocie rządkowym, c - tkanina o splocie atłasowym, d - tkanina o splocie kierunkowym

technologiczny produkcji raminatów poliestrowo-szklanych polega na na­

sycaniu warstw wzmacniających zainicjowaną żywicą- poliestrową oraz jej utwardzeniu.

Nasycenie może odbywać się sposobem kontaktowym lub ciśnieniowym, natomiast utwardzanie odbywać się może na zimno w temperaturze 20°C lub na gorąco w temperaturze 80-120°C.

Program badań

Badania własności mechanicznych laminatów poliestrowo-szklanych przeprowadzono na próbkach przedstawionych na rys, 2 i 3 zgodnie z obo­

wiązującymi normami:

P11-69/C-89027 - Oznaczanie wytrzymałości na zginanie

PN-68/C-89034 - Oznaczanie cech wytrzymałościowych przy statycznym roz­

ciąganiu.

Badania własności mechanicznych laminatów 83

«0 -1 4 0

123

Rys. 2. Próbka do badania wytrzymałości na rozciąganie laminatów po- liestrowo-s zklanych

Badania własności mechanicznych przy statycznym rozciąganiu i zgina­

niu przeprowadzono dla różnych ukła­

dów warstw wzmacniających oraz dla różnych rodzajów kompozycji żywic po­

liestrowych sztywnych i elastycznych Rodzaje badanych układów warstw wzmac­

niających przedstawiono na rys. 4 . Rodzaje badanych kompozycji żywic poliestrowych podano w tabl. 1.

Rys. 3. Próbka do badania wy­

trzymałości na zginanie la­

minat 07/ poliestrowo-e zklanych

Tablica 1 Rodzaj

kompozy­

cji

Żywice sztywne

Ilość

# wag.

Żywice elastyczne

Ilość

%

*1 PoJimal 109 100 - -

2 Polimal 109 90 Polimal 150 10

3 Polimal 109 80 Polimal 150 20

4 Polimal 109 70 Polimal 150 30

84 Bruno Krywult, Maciej Rojek

4q

y v / w w \

y \

/

a a a a a a / V \ / V \ / \ A

Ad

y \ / v \ / v / \ A y \ / \ / W A / V y \ A A A A A

4c

Rys. 4 . Rodzaje badanych układów warstw wzmacniających

Sposób wytwarzania próbek

Próbki wytrzymałościowe wycinano piłą z płyt laminatów. Brzegi pró­

bek szlifowano w celu wye 1 l.nrlncwanla zadziorów i nierówności. Próbki wycinano w ten sposób, aby kierunek osi próbki pokrywał się z kierun­

kiem osnowy tkaniny szklanej, laminaty wytwarzano metodą kontaktową, tzn. przy użyciu tylko ręcznego docisku wałkiem wyciskającym.

Warstwę licową laminatu stanowił "ż e 1 k o t", tzn. żywica tikso- tropowa o grubości - 0,5 mm. Kolejne warstwy tkanin układano na płycie szklanej przy jednoczesnym przesycaniu każdej z nich żywicą. Do żywicy dodano utwardzacza pasty WNCH w ilości

2%

no promiennikami podczerwieni w temperaturze ok. 70°C przez 24 godziny Oznaczenie rodząjow tkanin

y v w v S r t- 5 1 1 1 0 5 SŁ -2 1 - 1 1 0 ________________ 3 1 - 2 0 - 6 0

Tablica 2

Nr próby

Rodzaj kompozycji

(wg tabeli 1)

Rodzaj układu warstw wzmac­

niających wg rys. 4

Ilość warstw wzmacnia­

jących m

Wytrzymałość na, zerwanie

r _2_

m 2* 2 mm cm

Wytrzymałość na zginanie . R J L fil.)

Rg • 2* ( 2 D mm cm

1 Komp. ar 1 Układ nr 4a 4 154 (1570) 236 (2410)

2 Komp. nr 2 Układ nr 4a 4 222 (2260) 224 (2280)

3 Komp. nr 3 Układ nr 4a 4 157 (1600) 187 (1900)

4 Komp. nr 4 Układ nr 4a 4 145 (1480) 157 (1600)

' 5 Komp. nr 1 Układ nr 4c 4 143 (1460) 150 (1525)

6 Komp. nr 1 Układ nr 4d 4 142 (1450) 216 (2200)

7 Komp. nr 1 Układ nr 4e 4 206 (2120) 257 (2620)

• e Komp. nr 1 Układ nr 4b 4 224 (2290) 226 (2295)

9 Komp. nr 2 Układ nr 4b 4 179 (1830) 187 (1910)

10 Komp. nr 3 Układ nr 4b 4 194 (1980) 172 (1750)

11 Komp. nr 4 Układ nr 4b 4 194 (1980) 153 (1560)

w celu uzyskania maksymalnego stopnia utwardzenia żywicy. Próby wytrzy­

małościowe przeprowadzono na laminatach po upływie 4 tygodni od daty ich wyprodukowania.

Wyniki badań

Próby rozciągania i zginania przeprowadzono na uniwersalnej maszy­

nie wytrzymałości woj "I n s t r o n". Wyniki prób zestawiono w ta­

blicy 2 jako średnią arytmetyczną z 5 pomiarów.

Zależność wytrzymałości na zginanie od rodzaju kompozycji przedsta­

wia rys, 5.

86______________ Bruno Krywult, Maciej Rojek

Rys. 5. Zależność wytrzymałości na zginanie od rodzaju kompozycji żywi­

cy dla laminatów poliestrowo-szklanych 1 dla układa wg rys. 4a, 2 dla. układu wg rys, 4b

Badania własności mechanicznych laminatów... 87

V/ n i o s k i

Na podstawie wyników przeprowadzonych Badań stwierdzono:

- laminaty wykonane z układów tkanin 4b i 4e zapewniają dobrą wytrzy­

małość na rozciąganie i zginanie,

- laminaty wykonane z układów tkanin 4a i 4d zapewniają dobrą wytrzy­

małość na zginanie przy stosunkowo niskiej wytrzymałości na rozcią­

ganie,

- laminaty wykonane z układu tkanin 4c wykazują słabe własności wytrzy­

małościowe,

- laminaty wykonane z badanych kompozycji żywic nie wykazują wyraźnych różnic wytrzymałości na rozciąganie,

- dodatek żywicy elastycznej wydatnie zmniejsza wytrzymałość laminatu na zginanie.

LITERATURA

Praca zbiorowa - Żywice i laminaty poliestrowe, Warszawa 1969.

[2] B. ŁĄCZIŃSKI - Metody przetwórstwa tworzyw sztucznych, Warszawa 1969’.

88 Bruno Krywult, Maciej Rojek

C o s e p x a H M e

B C T a n e n p e j i c T a B a e H H p e 3 y j i i > T a T h i h c i i b i taH M Ê n o J i M s t p i i p H O —c te x j i s H H H x a a M H - H a T O B H a c o n p o T K B J i e H H e p a c T a x e H H n u c r H 6 a H H B . k c n u T a H H f i G ł u i h n p o s e a e H H H a C T e K a o n j i a c T H K a x

c

A H a J i ü 3 p e s y j i B T a T O B n o K a s t i B a e T v r o n p n 6 a B J i e H n e s a a c T m i H o f i c m o x h 3 H a v H - T e j i b H o n o H H x a e T c o n p o T H B a e H H e c r n 6 a H H D , a p a c ö o a o K e H H e T K a H e f i s h h h h te j i t a o a a $ ( { i e p e H T H p y e T b k h o c j i m b o c t b H c n u T a H n S j i a u a H a T o a . P e 3 y ü b T a T u a c n u T a H a f i y a a 3 a H b i b T a ö f l H u e 2. .

S u m m a r y

In present work the results

tests of polyester - fibre

hare beeb made on laminates of

and various rigid or flexible

The results obtained

resin remarkably

the composition of materials

ciates the strength properties