Effect of Fiber Openning Process on Mechanical and Insulating Properties of Glass Fiber Reinforced Epoxy Composites

Öz

In this study, chopped glass fibers with various fiber aspect ratios were opened via pressurized air application and obtained fiber bundles were used for reinforcing of epoxy matrix. Composites with fiber contents of 5%, 10% and 15% in weight were produced by hand lay-up technique and these samples were exposed to tensile, flexure and thermal insulation testing procedures. Results were compared with chopped glass fiber reinforced epoxy composites produced with identical process parameters. The results showed that openning process period was not related with fiber aspect ratio of chopped fiber and fiber length had an important effect on opening process period than that of fiber diameter. Long chopped fibers gave quick response to air pressure application. In general, openning process caused decrease on tensile and flexural strengths of composites but increase on thermal insulating characteristics. For 4.5 mm/13 µ samples, opened fiber reinforced composites exhibited high tensile resistance at low concentration values. Flexural strengths of composite were highly affected from fiber length parameter in both chopped and opened fiber reinforced composites and flexural behaviours of composites reinforced with (3 mm/13 µ) and (4.5 mm/10.5 µ) glass fibers having different fiber aspect ratios became more consistent after openning process. Thermal conductivity coefficients of composites decreased by using openned fibers as reinforcing agent and composites exhibited more insulating characteristics.

Anahtar Kelimeler

• Opened glass fiber bundle
• epoxy matrix
• fiber aspect ratio
• tensile strength
• flexure strength
• thermal conductivity coefficient

Proje Numarası

214M280

Lif Açma İşleminin Cam Elyaf Takviyeli Epoksi Kompozitlerin Mekanik ve Yalıtım Özellikleri Üzerindeki Etkisi

Öz

Bu çalışmada, farklı lif boy/çap oranına sahip kırpılmış cam elyaflar, basınçlı hava ile açılmış elyaf demedi haline getirilmiş ve epoksi matrisin takviyelendirilmesinde kullanılmıştır. Ağırlıkça %5, %10 ve %15 oranında elyaf takviyesiyle elle yatırma yöntemiyle üretilen kompozitlere çekme dayanımı, eğilme dayanımı ve ısıl iletkenlik testleri yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar, eş işlem parametrelerinde üretilen kırpılmış cam elyaf takviyeli kompozitler ile kıyaslanmıştır. Lif açma süresinin kullanılan kırpılmış lifin boy/çap oranına bağlı olmadığı ve lif boyunun lif açma süresi üzerinde lif çapına göre daha önemli etkiye olduğu görülmüştür. Uzun lif boyuna sahip kırpılmış cam elyafların lif açma işlemine daha hızlı cevap verdiği gözlenmiştir. Lif açma işlemi genel anlamda kompozitlerin çekme ve eğilme dayanımlarında düşüşe ancak yalıtım özelliklerinde artışa neden olmuştur. Lif boy/çap oranı 4.5 mm/13 µ olan cam elyaf tipi için, açılmış elyaf demedi kullanılarak daha düşük konsantrasyonda yüksek çekme dayanımı elde edilmesi söz konusudur. Eğilme dayanımı üzerinde lif boyunun etkisinin yüksek olduğu ve açma işlemi sonrasında, lif boy/çap oranları 3 mm/13 µ ve 4.5 mm/10.5 µ olan cam elyaf tiplerinin eğilme dayanımı davranışlarının daha tutarlı hale geldiği tespit edilmiştir. Lif açma işleminin kompozitlerin ısıl iletim katsayılarının düşmesinde etkili olduğu ve kompozitleri daha yalıtkan hale getirdiği görülmüştür.

Anahtar Kelimeler

• Açılmış cam elyaf demedi
• epoksi matris
• lif boy/çap oranı
• çekme dayanımı
• eğilme dayanımı
• ısıl iletim katsayısı
• thermal conductivity coefficient

Destekleyen Kurum

TÜBİTAK

Proje Numarası

214M280

Teşekkür

Bu çalışma TÜBİTAK 1002 Hızlı Destek Programı Mühendislik Araştırma Grubu tarafından 214M280 nolu proje kapsamında desteklenmiştir.

Kaynakça

1. Makalelerin tamamı dosya içerisinde yer almaktadır.
2. Panthapulakkal, S., Raghunanan, L., Sain, M., Birat, K.C., Tjong, J., (2017), Natural Fiber and Hybrid fiber Thermoplastic Composites: Advances in Ligthweighting Applications, In Green Composites, C. Baillie, R. Jayasinghe (Edt), Woodhead Publishing, Cambridge.
3. Nair, A.B.; Joseph, R., (2014), Eco-friendly Bio-Composites Using Natural Rubber (NR) Matrices and Natural Fiber Reinforcements, In Chemistry, Manufacture and Applications of Natural Rubber, S. Kohjiya, Y., Ikeda (Edt), Woodhead Publishing, Cambridge.
4. Agarwal, B.D., Broutman, L.J., Chandrashekhara, K., (2017), Analysis and Performance of Fiber Composites, John Wiley & Sons, Hoboken.
5. Kurt, G., (2006), Lif İçeriği ve Su/Çimento Oranının Fibro Betonun Mekanik Davranışına Etkileri, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul.