Name: wicking tests for unidirectional fabrics: measurements of capillary parameters to evaluate capillary pressure in liquid composite molding processes
Uploaded: 2017-01-27T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Wicking Tests for Unidirectional Fabrics: Measurements of Capillary Parameters to Evaluate Capillary Pressure in Liquid Composite Molding Processes at JoVE.co

Let op: Raadpleeg alle relevante veiligheidsinformatiebladen. Chemicaliën die worden gebruikt voor de proeven zijn giftig en kankerverwekkend. Gebruik persoonlijke beschermingsmiddelen (veiligheidsbril, handschoenen, laboratoriumjas, full-length broek en dichte schoenen). 1. Setup voor testen <ol><li> Monstervoorbereiding <ol><li> Snijd stroken stof in de richting loodrecht op de vezels (voor het testen wicking in de vezelrichting). OPMERKING: De lengte van de stro...

<ol>
	<li>Lawrence, J. M., Neacsu, V., Advani, S. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modeling+the+impact+of+capillary+pressure+and+air+entrapment+on+fiber+tow+saturation+during+resin+infusion+in+lcm.">Modeling the impact of capillary pressure and air entrapment on fiber tow saturation during resin infusion in lcm.</a> Compos Part A: Appl Sci Manuf. 40 (8), 1053-1064 (2009).</li><li>Ravey, C., Ruiz, E., Trochu, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determination+of+the+optimal+impregnation+velocity+in+resin+transfer+molding+by+capillary+rise+experiments+and+infrared+thermography.">Determination of the optimal impregnation velocity in resin transfer molding by capillary rise experiments and infrared thermography.</a> Compos Sci Technol. 99, 96-102 (2014).</li><li>Verrey, J., Michaud, V., M&#229;nson, J. -. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+capillary+effects+in+liquid+composite+moulding+with+non-crimp+fabrics.">Dynamic capillary effects in liquid composite moulding with non-crimp fabrics.</a> Compos Part A: Appl Sci Manuf. 37 (1), 92-102 (2006).</li><li>Abouorm, L., Moulin, N., Bruchon, J., Drapier, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Monolithic+approach+of+Stokes-+Darcy+coupling+for+LCM+process+modelling.">Monolithic approach of Stokes- Darcy coupling for LCM process modelling.</a> Key Eng Mater. 554, 447-455 (2013).</li><li>Washburn, E. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Note+on+a+method+of+determining+the+distribution+of+pore+sizes+in+a+porous+material.">Note on a method of determining the distribution of pore sizes in a porous material.</a> Proc Natl Acad Sci USA. , 115-116 (1921).</li><li>Pucci, M. F., Liotier, P. -. J., Drapier, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Capillary+effects+on+flax+fibers-modification+and+characterization+of+the+wetting+dynamics.">Capillary effects on flax fibers-modification and characterization of the wetting dynamics.</a> Compos Part A: Appl Sci Manuf. 77, 257-265 (2015).</li><li>Darcy, H., Dalmont, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Les fontaines publiques de la ville de Dijon: exposition et application. , (1856).</li><li>Pucci, M. F., Liotier, P. -. J., Drapier, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Capillary+wicking+in+a+fibrous+reinforcement-orthotropic+issues+to+determine+the+capillary+pressure+components.">Capillary wicking in a fibrous reinforcement-orthotropic issues to determine the capillary pressure components.</a> Compos Part A: Appl Sci Manuf. 77, 133-141 (2015).</li><li>Pucci, M. F., Liotier, P. -. J., Drapier, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Capillary+wicking+in+flax+fabrics+-+effects+of+swelling+in+water.">Capillary wicking in flax fabrics - effects of swelling in water.</a> Colloids Surf A: Physicochem Eng Aspects. 498, 176-184 (2016).</li><li>Nguyen, V. H., Lagard&#232;re, M., Park, C. H., Panier, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Permeability+of+natural+fiber+reinforcement+for+liquid+composite+molding+processes.">Permeability of natural fiber reinforcement for liquid composite molding processes.</a> J Mater Sci. 49 (18), 6449-6458 (2014).</li><li>Stuart, T., McCall, R., Sharma, H., Lyons, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modelling+of+wicking+and+moisture+interactions+of+flax+and+viscose+fibres.">Modelling of wicking and moisture interactions of flax and viscose fibres.</a> Carbohydr Polym. 123, 359-368 (2015).</li></ol>

De kritische stappen in het protocol betrekking op de bereiding van de monsters. Enerzijds het opgerolde steekproef moeten strak zijn om de aanname van een homogene vezels volumeverhouding maken. Bij een dichtheid gradiënt in het monster, kan de Washburn vergelijking 5, 6 niet worden gebruikt om de wicking curves passen. Bovendien, de randvoorwaarden tussen de stof en de monsterhouder moeilijk te controleren. Dus het filtreerpapier (1.1.3) moet zorgvuldig worde...

Tijdens impregneren van vezelachtige versterkingen in vloeibare composietbedrijven (LSM) processen, wordt de hars stroming aangedreven door een drukgradiënt. Capillaire werking een extra effect dat kan concurreren met de drukgradiënt, afhankelijk van de procesparameters. Hun invloed op het proces derhalve worden geëvalueerd 1, 2. Dit kan door het definiëren van een schijnbare capillaire druk P cap, het modificeren van de initiële drukgradiënt 3. Deze parameter kan vervolgens in numerieke modellen worden ingevoegd om te stromen simuleert de processen en nauwkeurig holtevorming 4 voorspellen. De spontane impregneren van een weefsel met een vloeistof (wicking) kan worden beschreven door de Washburn vergelijking 5. Oorspronkelijk was de Washburn vergelijking beschreef de capillaire opstijging van een vloeistof in een buis. Deze vergelijking was dan verlengd poreuze structuren, zoals vezelige versterkingen, die kan worden gebracht met een capillair netwerk. Uitgaande van een cilindervormige monsterhouder met een straal R, gevuld met een poreus medium, werd de Washburn-vergelijking 6 gewijzigd in de vorm van het kwadraat van massa (m² (t)) in de tijd,: <img alt="vergelijking 1" src="/files/ftp_upload/55059/image001.jpg" /> (1) waarin c een parameter welke met tortuositeit, r de gemiddelde poriestraal en ε = 1-V f de porositeit (Vf waarbij de vezel volumeverhouding). Alle parameters in de vierkante haakjes betreffen de morfologie en de configuratie van het poreuze medium, en ze kunnen worden samengevoegd tot een constante C, aangeduid als de &quot;geometrische poreuze medium factor.&quot; De overige parameters geven deafhankelijkheid van wicking de interacties tussen het medium en de vloeistof (tot ρ, η, en γ L, die respectievelijk de dichtheid, viscositeit en oppervlaktespanning van de vloeistof, en door een θ, een schijnbare voortschrijdende contacthoek). Tegelijkertijd wordt de stroming door een poreus medium gewoonlijk gemodelleerd met de bekende Darcy wet 7 een equivalent vloeistofsnelheid, v D betrekking tot de drukval door de permeabiliteit van het medium, K, en de vloeistofviscositeit, η . Deze vergelijking maakt het ook mogelijk voor de expressie van de massa te krijgen over een vierkantswortel van de tijd en dus voor de behandeling van de gelijkwaardigheid tussen de twee vergelijkingen. Vanuit deze gelijkwaardigheid tussen de Washburn vergelijking en de Darcy wet, werd de capillaire druk dan als volgt 8 gedefinieerd: (2) Hierbij ligt de nadruk op de experimentele procedure beschrijven de geometrische factoren en de schijnbare voortschrijdende contacthoeken voor unidirectionele weefsels te meten, met als doel het bepalen van de capillaire druk. Deze werkwijze berust op het gebruik van een tensiometer wicking te testen (figuur 1) uit te voeren. Een tensiometer is een microbalans met een resolutie van 10 ug die meet de vloeibare massa of het vormen van een meniscus rond een vaste of oplopende een vezelig medium. Wicking proeven werden uitgevoerd overweegt een eendimensionale karakterisatie (richting langs de vezels) 8, 9. Quasi-unidirectionele stoffen gebruikt om het te valideren waren koolstof unidirectionele (UD) weefsels bij een Vf = 40%. Zodra de werkwijze werd gevalideerd werden vlas stoffen aan een thermische behandeling t ingediendpet wijzigt de bevochtiging van vezels 6 en wicking proeven werden uitgevoerd met verschillende vezels volumeverhoudingen (van 30% tot 40%) voor zowel onbehandelde en behandelde vlas stoffen. Morfologische en bevochtiging parameters bepalen, tenminste twee absorberende testen zijn verplicht: de eerste met een totaal-bevochtigende vloeistof, zoals n-hexaan, om te bepalen C (vergelijking 1) en de tweede met de vloeistof van belang te bepalen de schijnbare voortschrijdende contacthoek eenmaal C is bekend. In de eerste benadering werd water gebruikt om de procedure te evalueren. Deze methode kan worden toegepast op verschillende stoffen en vloeistoffen, waardoor de evaluatie van de invloed van de geometrie materiaal (morfologie stoffen), porositeit (verschillende volumeverhoudingen vezel), en de viscositeit en oppervlaktespanning van de vloeistof op capillaire impregnatie verschijnselen. Het is duidelijk dat de werkwijze volgens de Washburn theorie (Vergelijking 1) indien wicking cu kan worden vastgesteldrves (m² (t)) geregistreerd door de tensiometer een lineaire trend. Dit betekent dat de parameters in Vergelijking 1 tijdens het gehele proces wicking constant moet blijven. Indien dit niet het geval, zoals vlas versterkingen in water, omdat vezels ondergaan zwelling 10, 11, dient de Washburn vergelijking worden gewijzigd om het effect van de zwelling om de tests goed 9 beschrijven omvatten. Behandelde weefsels bleken minder gevoelig voor waterabsorptie 9 zijn. Geometrische factoren en bevochtiging parameters kunnen worden gemeten uit lineaire fits, waardoor de berekening van de capillaire druk P cap.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="700">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Carbon UD fabrics</td>
			<td style="width:167px;">Hexcel&#160;</td>
			<td style="width:151px;">48580</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Flax UD fabrics</td>
			<td style="width:167px;">Libeco</td>
			<td style="width:151px;">FLAXDRY UD 180</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">n-Hexane</td>
			<td style="width:167px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:151px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Sulfochromic acid</td>
			<td style="width:167px;">home made</td>
			<td style="width:151px;"></td>
			<td>toxic and corrosive</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Filter paper</td>
			<td style="width:167px;">Dataphysic</td>
			<td style="width:151px;">FP11</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Tensiometer</td>
			<td style="width:167px;">Dataphysic</td>
			<td style="width:151px;">DCAT11</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

wicking tests for unidirectional fabrics: measurements of capillary parameters to evaluate capillary pressure in liquid composite molding processes

Tijdens impregneren van een vezelachtig versterkingsmateriaal in vloeibare composietbedrijven (LCM) werkwijzen, capillaire effecten worden begrepen om hun invloed op holtevorming identificeren composietonderdelen. Wicking in een vezelig medium beschreven door de Washburn vergelijking werd gelijkgesteld met een stroming onder invloed van capillaire druk volgens de wet van Darcy. Experimentele tests voor de karakterisering van wicking werden uitgevoerd met zowel koolstof en vlas vezelversterking. Quasi-unidirectionele weefsels werden vervolgens getest door middel van een tensiometer de morfologische en bevochtiging parameters langs de vezelrichting bepalen. De procedure bleek veelbelovend beschouwd wanneer de morfologie van het weefsel onveranderd gedurende capillaire opzuiging. Bij koolstof weefsels, kan de capillaire druk berekend. Vlasvezels zijn gevoelig voor vocht sorptie en deining in het water. Dit fenomeen rekening worden genomen om de bevochtiging parameters te beoordelen. ikn Om vezels minder gevoelig voor water sorptie te maken, werd een thermische behandeling op vlas versterkingen uitgevoerd. Deze behandeling verbetert de vezel stabiliteit van morfologie en voorkomt zwelling in het water. Aangetoond werd dat behandelde stoffen hebben een lineaire trend wicking lijken op die koolstof in weefsels, waardoor het bepalen van capillaire druk.

Krommen massa groeit tijdens wicking verkregen met de tensiometer voor koolstof en onbehandelde en behandelde vlas stoffen worden in figuren 2 en 3. Alle krommen getoond na het aftrekken van de gewichten van de externe meniscus door de monsterhouder en filtreerpapier en worden verschoven naar nul. Het is mogelijk om, van de standplaatsen in figuur 2 dat, met zowel n-hexaan en ...

Watch this Scientific Journal Video about Wicking Tests for Unidirectional Fabrics: Measurements of Capillary Parameters to Evaluate Capillary Pressure in Liquid Composite Molding Processes at JoVE.co

Wicking Tests for Unidirectional Fabrics: Measurements of Capillary Parameters to Evaluate Capillary Pressure in Liquid Composite Molding Processes

Een experimentele methode om geometrische parameters en de schijnbare voortschrijdende contacthoeken beschrijven capillaire wicking in één richting synthetische en natuurlijke stoffen wordt voorgesteld te meten. Deze parameters zijn verplicht voor de bepaling van de capillaire druk die wordt gehouden voor vloeibare composietbedrijven (LCM) toepassingen worden genomen.

Wicking Tests voor Unidirectionele Stoffen: Metingen van capillaire Parameters om capillaire druk in Liquid Composite Molding Processen Evalueer

During impregnation of a fibrous reinforcement in liquid composite molding (LCM) processes, capillary effects have to be understood in order to identify ...

Research

JoVE Journal

Engineering

Revealing Dynamic Processes of Materials in Liquids Using Liquid Cell Transmission Electron Microscopy

Onthulling dynamische processen van de grondstoffen in vloeistoffen met behulp van vloeibare Cell Transmissie Elektronen Microscopie

The recent development for in situ transmission electron microscopy, which allows imaging through liquids with high spatial resolution, has attracted ...

Synthesis and Microdiffraction at Extreme Pressures and Temperatures

Synthese en microdiffraction bij extreme drukken en temperaturen

High pressure compounds and polymorphs are investigated for a broad range of purposes such as determine structures and processes of deep planetary ...

Fabrication and Visualization of Capillary Bridges in Slit Pore Geometry

Fabricage en visualisatie van capillaire bruggen in spleetporiëngeometrie

A procedure for creating and imaging capillary bridges in slit-pore geometry is presented. High aspect ratio hydrophobic pillars are fabricated and ...

Single Plane Illumination Module and Micro-capillary Approach for a Wide-field Microscope

Single Plane Verlichting Module en Micro-capillaire Aanpak voor een Wide-field microscoop

A module for light sheet or single plane illumination microscopy (SPIM) is described which is easily adapted to an inverted wide-field microscope and ...

Capillary-based Centrifugal Microfluidic Device for Size-controllable Formation of Monodisperse Microdroplets

-Capillaire gebaseerde centrifugale microfluïdische apparaat voor Grootte-controleerbare Vorming van Monodisperse microdruppels

Here, we demonstrate a simple method for the rapid production of size-controllable, monodisperse, W/O microdroplets using a capillary-based centrifugal ...

Synthesis of Ionic Liquid Based Electrolytes, Assembly of Li-ion Batteries, and Measurements of Performance at High Temperature

Synthese van ionische vloeistof Based Elektrolyten, Assemblee van Li-ion batterijen, en metingen van de prestaties bij hoge temperatuur

The chemical instability of the traditional electrolyte remains a safety issue in widely used energy storage devices such as Li-ion batteries. Li-ion ...

Studying Dynamic Processes of Nano-sized Objects in Liquid using Scanning Transmission Electron Microscopy

Het bestuderen van dynamische processen van Nano-sized Objecten in Vloeistof met behulp van Scanning Transmission Electron Microscopy

Samples fully embedded in liquid can be studied at a nanoscale spatial resolution with Scanning Transmission Electron Microscopy (STEM) using a ...

Magnet Assisted Composite Manufacturing: A Flexible New Technique for Achieving High Consolidation Pressure in Vacuum Bag/Lay-Up Processes

Magneet bijgestaan samengestelde productie: Een flexibele nieuwe techniek voor het bereiken van hoge consolidatie druk in vacuüm zak/Lay-opwaarts processen

This work demonstrates a protocol to improve the quality of composite laminates fabricated by wet lay-up vacuum bag processes using the recently developed ...

Cutting Procedures, Tensile Testing, and Ageing of Flexible Unidirectional Composite Laminates

Snij procedures, trekproeven en veroudering van flexibele unidirectionele composiet laminaten

Many body armor designs incorporate unidirectional (UD) laminates. UD laminates are constructed of thin (&#60;0.05 mm) layers of high-performance yarns, ...

Use of Capillary Aerosol Generator in Continuous Production of Controlled Aerosol for Non-Clinical Studies

Gebruik van capillaire aerosolgenerator bij continue productie van gecontroleerde aerosol voor niet-klinische studies

The capillary aerosol generator (CAG) is operated with the principal of thermal liquid evaporation through heating of e-liquid in the initial phase, ...