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

זהירות: התייעץ כל גיליונות נתוני בטיחות חומרים רלוונטיים. כימיקלים המשמשים את המבחנים הם רעילים ומסרטנים. השתמש בציוד מגן אישי (משקפי מגן, כפפות, חלוק, מכנסיים באורך מלא, ונעליים סגורות). התקנת 1. עבור בדיקות <ol style=";text-align:right;direction:r...

<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>

השלבים הקריטיים בפרוטוקול מתייחסים הכנת הדגימות. ראשית, התגלגל שנדגמו צריך להיות חזק כדי להפוך את ההנחה של יחס נפח סיבים הומוגנית. אם יש שיפוע אטים במדגם, משוואת 5 וושבורן, 6 לא ניתן להשתמש כדי להתאים את עקומות פתילה. בנוסף, תנאי הגבול בי...

במהלך ההספגה של תגבורת סיבית ב דפוס מרוכבים נוזליים (LSM) תהליכים, זרימת השרף הוא מונע על ידי פרש לחצים. יש תופעות נימי אפקט נוסף שיכול להתחרות עם הפרש לחצים, בהתאם לפרמטרים התהליך. השפעתם על התהליך ולכן יש לעבור הערכה 1, 2. ניתן לעשות זאת על ידי הגדרת לחץ נימים לכאורה, כובע P, שינוי שיפוע הלחץ הראשוני 3. פרמטר זה ובהמשך עשוי להיות מוכנס לתוך מודלים מספריים כדי לדמות תזרימי במהלך תהליכים לחזות היווצרות חלל במדויק 4. ההספגה הספונטנית של בד על ידי נוזל (פתילה) יכולה להיות מתוארת על ידי המשוואה וושבורן 5. במקור, משוואת וושבורן תארה את תופעת הנימים של נוזל בתוך שפופרת. ווה משוואה זוים אז הוארך מבנים נקבוביים, כגון תגבורת סיבית, כי יכול להיות מקורבת לרשת צינור נימים. בהתחשב בעל מדגם גלילי עם רדיוס, R, מלא מדיום נקבובי, משוואת וושבורן שונה בצורה להשיג מסת בריבוע (מ&quot;ר (t)) לאורך זמן, כדלקמן 6: <img alt="משוואה 1" src="/files/ftp_upload/55059/image001.jpg" /> (1) כאשר c הוא פרמטר הלוקח בחשבון tortuosity, R הוא הרדיוס הנקבובי הממוצע, ו ε = 1-V f הוא נקבובי (V f להיות יחס נפח סיבים). כל הפרמטרים בסוגריים המרובעים להדאיג את המורפולוגיה ותצורה של המדיום הנקבובי, והם יכולים להיות מאוחדים לתוך קבוע, C, המכונה &quot;גורם בינוני הגיאומטריות נקבוביות.&quot; הפרמטרים האחרים לבטא את<html> תלות של פתילה על האינטראקציות בין המדיום ואת הנוזלים (דרך ρ, η, ו- L γ, אשר הן, בהתאמה, צפיפות, צמיגות, ומתח הפנים של הנוזל, ובאמצעות θ, בזווית המגע המתקדם לכאורה). במקביל, את הזרימה דרך מדיום נקבובי בדרך כלל היא מודל עם החוק דארסי הידוע 7, אשר מספר על מהירות נוזל שווה ערך, v D, עד הטיפה לחץ באמצעות החדירות של המדיום, K, ואת צמיגות הנוזל, η . משוואה זו מאפשרת גם על מנת לתת ביטוי ברווח ההמוני על פני שורש הריבועי של זמן ובמסגרת זו על פי שיקול דעתם של השקילות בין שתי המשוואות. מ שקילות זו בין המשוואה וושבורן ואת דארסי החוק, לחץ הנימים הוגדר אז כדלקמן 8: &gt; <img alt="משוואה 2" src="/files/ftp_upload/55059/image002.jpg" /> (2) כאן, הדגש העיקרי הוא לתאר את הליך הניסוי למדידת גורמים הגיאומטריים ואת זוויות מגע לקידום לכאורה בדים חד כיווני, במטרה לקבוע את לחץ הנימים. שיטה זו מסתמכת על שימוש tensiometer לבצע בדיקות פתילה (איור 1). Tensiometer הוא microbalance עם רזולוציה של 10 מיקרוגרם המודד את מסת הנוזל או להרכיב המניסקוס סביב מוצק או עולה מדיום סיבי. בדיקות פתילה בוצעו בהתחשב אפיון חד ממדי (כיוון לאורך הסיבי) 8, 9. בדים Quasi-חד כיווני המשמש לאימות הנוהל פחמן-כיוונית חד (א.ד.) בדים בכל f V = 40%. לאחר השיטה קיבלה תוקף, בדים פשתן הוגשו חולצת טיפול תרמיכובע משנה את התנהגות ההרטבה של סיבים 6, ובדיקות פתילה בוצעו עם יחס נפח סיבים שונה (מ -30% ל -40%) היא בדי פשתן מטופל ומטופל. כדי לקבוע פרמטרים מורפולוגיים הרטבה, לפחות שתי בדיקות הפתילה הם שדות חובה: האחד עם נוזל לחלוטין להרטיב, כמו n-הקסאן, כדי לקבוע C (משוואה 1), והשני עם הנוזל של עניין, כדי לקבוע זווית המגע המתקדם לכאורה פעם C ידוע. לפי הגישה הראשונה, מים היה בשימוש כדי להעריך את ההליך. בשיטה זו ניתן להחיל בדים ונוזלים שונים, המאפשר הערכה של השפעת הגיאומטריה חומר (מורפולוגיה של בדים), נקבוביות (יחסי נפח סיבים שונים), ואת צמיגות מתח הפנים של הנוזל על תופעות הספגה נימי. ברור כי ההליך על פי התיאוריה וושבורן (משוואה 1) ניתן לאמץ רק אם מ&quot;ק הפתילהrves (מ&quot;ר (t)) שרשמה tensiometer יש מגמה ליניארי. משמעות הדבר היא כי הפרמטרים במשוואה 1 חייבים להישאר קבועים במהלך תהליך הפתילה כולו. אם זה לא המקרה, כפי תגבורת פשתן במים, בגלל הסיבים עוברים נפיחות 10, 11, המשוואה וושבורן צריך להיות שונה כדי לכלול את השפעת נפיחות על מנת לתאר את בדיקות 9 כראוי. בדים שטופלו נמצאו פחות רגיש וספיחת מים 9. גורמים גיאומטריים ופרמטרי הרטבה יכולים להימדד מתאימים ליניארי, המאפשרים חישוב לחץ הנימים, כובע P.

<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

במהלך ההספגה של חיזוק סיבי ב דפוס מרוכבים נוזליים (LCM) תהליכים, תופעות נימים צריכות להיות מובנות על מנת לזהות את השפיע על היווצרות חלל חלקים מורכבים. פתילה בתווך סיבי מתואר על ידי משוואת וושבורן נחשבת שווה ערך ל תזרים תחת השפעת לחץ נימים פי החוק דארסי. בדיקות ניסיון לאפיון של פתילה נערכו בשני החיזוק הסיבי פחמן פשתן. בדי Quasi-חד כיווניים אז נבדקו באמצעות tensiometer מנת לקבוע את הפרמטרים מורפולוגיים הרטבה לאורך כיוון הסיבים. ההליך הוצג להיות מבטיח כאשר המורפולוגיה של הבד היא ללא שינוי במהלך הפתילה נימי. במקרה של בדי פחמן, לחץ הנימים ניתן לחשב. סיבי פשתן רגישים וספיחה לחות להתנפח במים. לתופעה זו יש להילקח בחשבון כדי להעריך את הפרמטרים הרטבה. אניn כדי להפוך סיבים פחות רגישים וספיחת מים, טיפול תרמי בוצע על תגבורת פשתן. טיפול זה משפר יציבות מורפולוגית סיבים מונע נפיחות במים. זה היה הראה כי המטופלים יש בדי מגמת פתילה ליניארי דומה לאלה שנמצאו בבדי פחמן, המאפשרים קביעת לחץ נימים.

Curves של רווח המוני במהלך פתילה שהושג עם tensiometer עבור פחמן בדי פשתן מטופל ומטופל מוצג איורים 2 ו -3. כל העקומות מוצגות לאחר החיסור של שני המשקולות של המניסקוס החיצוני בשל נייר בעל ולסנן מדגם מוזזים לאפס. <p class="jove_content" fo:keep-together.within-page="1"...

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

שיטה ניסיונית למדוד פרמטרים גיאומטריים זוויות קשר לקידום לכאורה המתאר נימי פתילה ב סינתטי חד כיווני ובדים טבעיים מוצעת. פרמטרים אלה הם חובה עבור קביעת הלחצים נימי כי חייב להילקח בחשבון עבור יישומי דפוס מרוכבים נוזליים (LCM).

פתילה ומבחני בדים חד-כיווניים: מדידות של פרמטרים נימי להערכת לחץ נימים בתהליכי דפוס Composite הנוזל

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

חושף תהליכים דינמיים של חומרים בנוזלים באמצעות מיקרוסקופ אלקטרוני הילוכים סלולריים נוזלי

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

סינתזה וMicrodiffraction בלחצים וטמפרטורות קיצוניים

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

ייצור והדמיה של גשרים נימיים בגיאומטריית חריץ נקבוביות

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

מטוס אחד תאורת מודול וגישת מיקרו-נימים למיקרוסקופ שדה רחב

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

נימים מבוססות מכשיר microfluidic צנטריפוגלי עבור גיבוש גודל לשליטה של ​​Monodisperse microdroplets

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

סינתזה של אלקטרוליטים מבוססים נוזלים יוניים, הרכבה של סוללות Li-ion, ומדידות של ביצועים בטמפרטורה גבוהה

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

לימוד תהליכים דינמיים של אובייקטים בגודל ננו בנוזל באמצעות מיקרוסקופי אלקטרוני סריקת הילוכים

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

מגנט בסיוע ייצור מורכבים: גמיש טכניקה חדשה להשגת קונסולידציה גבוהה בלחץ בתהליכים ואקום שקית/Lay-Up

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

הליכי גזירה, בדיקות מתיחה, ו ההזדקנות של ציפויים חד כיווני חד-כיווני מרוכבים

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

שימוש במחולל תרסיס נימי בייצור רציף של תרסיס מבוקר למחקרים לא קליניים

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