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
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注意：関連するすべての物質安全データシートを参照してください。テストのために使用される化学物質は、毒性や発がん性があります。個人用保護具（安全眼鏡、手袋、白衣、完全長ズボン、およびクローズドつま先の靴）を使用します。 テストの1.セットアップ<ol><li> サンプルの調製 <ol><li> （繊維方向に発散性をテストするために）繊維に垂直な方向?...

<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>

プロトコルにおける重要なステップは、サンプルの調製に関する。まず、サンプリングされたロールは、均一な繊維体積率の仮定を作るためにタイトでなければなりません。試料中の気密性の勾配がある場合は、ウォッシュバーン式5、 図6は、ウィッキング曲線を適合させるために使用することができません。また、布と試料ホルダとの間の境界?...

液体複合成形（LSM）プロセスにおいて繊維強化材を含浸時に、樹脂の流れは圧力勾配によって駆動されます。毛管作用は、プロセスパラメータに応じて、圧力勾配と競合することができる付加的な効果を有します。プロセスへの影響は、このように1、2を評価しなければなりません。これは、初期圧力勾配3を変更する、見かけ上の毛細管圧力、Pの上限を定義することによって行うことができます。このパラメータは、その後のプロセス中の流れをシミュレートするために、数値モデルの中に挿入することができ、正確にボイド4を予測します。 液体（ウィッキング）によって生地の自発的な含浸は、Washburnの式5によって説明することができます。本来は、ウォッシュバーン式は、チューブ内の液体の毛管上昇を記載しています。この式WASは次に毛細管網に近似することができるような繊維強化材のような多孔質構造、延長します。 6次のように多孔性媒体で充填された半径Rを有する円筒形のサンプルホルダーを考慮すると、ウォッシュバーン式は、時間の経過二乗質量増加（㎡（T））の形で変更されました。 <img alt="式（1）" src="/files/ftp_upload/55059/image001.jpg" /> （1） cが蛇行占めパラメータである場合、R平均細孔半径、ε= 1-V fは 、空隙率（繊維体積比であるF V）です。角括弧内のすべてのパラメータは、多孔質媒体の形態と構成を懸念、彼らはと呼ばれる定数、C、に統合することができ、「幾何学的な多孔質媒体要因。」他のパラメータは、表現しますη、ρを通して（中と液体との間の相互作用にウィッキングの依存性、 およびγL、 これは、それぞれ、密度、粘度、表面の液体の表面張力、及び、θA、見かけの前進接触角）を介してです。 並行して、多孔質媒体を通る流れは、通常、媒体、K、および液体粘度、ηの透過性を介しての圧力降下に、同等の流体速度v Dに関する周知ダルシーの法則7、でモデル化されています。この式は、時間の平方根を超えるため、二つの式の間の等価性を考慮するための質量増加の発現を可能にします。 8を次のようにウォッシュバーン方程式とダルシーの法則との間のこの同値から、毛細管圧力は定義されました： （2） ここでは、主な焦点は、毛管圧力を決定する目的で、幾何学的因子および一方向ファブリックの見かけの前進接触角を測定するための実験手順を記述することです。この方法は、ウィッキングテスト（図1）を実行するように張力計を使用してに依存しています。張力計は、液体質量が固体の周りにメニスカスを形成または繊維状の媒体を昇順いずれかの測定を10μgの解像度を持つ天秤です。ウィッキングテストは、1次元のキャラクタリゼーション（繊維に沿った方向）8、9を考慮して行きました。手順を検証するために使用される準一方向性織物は、V F = 40％の炭素単方向（UD）の生地でした。この方法の有効性が確認された後、亜麻布は熱処理トンに提出しました。帽子は、繊維6の濡れ挙動を修正し、ウィッキング試験は未処理と処理の両方亜麻織物のために（30％から40％）は、異なる繊維体積比で行いました。形態学的および湿潤パラメータを決定するために、少なくとも二つの吸上テストが必須です：C（式1）を決定するために、n-ヘキサンのような完全に湿潤液体と第1、、、と関心の液体と第1、決定するために、 C一度見かけの前進接触角が知られています。第1のアプローチでは、水は、手順を評価しました。 この方法は、材料のジオメトリ（織物の形態）、多孔性（異なる繊維体積比）、及び毛細管浸透現象に液体の粘度及び表面張力の影響の評価を可能にする、別のファブリックとの液体に適用することができます。 Washburnの理論（式1）に記載の手順はのみウィッキングcuの場合に採用することができることそれは明らかです張力によって記録rves（㎡（t））は線形トレンドを持っています。これは、式1のパラメータが全体のウィッキングプロセスの間に一定のままでなければならないことを意味します。そうでない場合は、繊維10、11膨潤受けるので、水中で亜麻補強用として、ウォッシュバーン式は適切9のテストを記述するために、膨潤の影響を含むように修正されるべきです。処理された布は吸水9に対して敏感であることが見出されました。幾何学的要因および湿潤パラメータは、毛細管圧、P キャップの計算を可能にする、線形フィットから測定することができます。

<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

液体複合成形（LCM）プロセスにおける繊維強化材の含浸の間、毛細管効果が複合部品に空隙形成への影響​​を識別するために理解する必要があります。 Washburnの方程式によって記述繊維状媒体にウィッキングは、ダルシーの法則に従って、毛細管圧力の影響下でのフローと同等であると考えられました。ウィッキングの特性評価のための実験的試験は、炭素および亜麻繊維強化材の両方を用いて行きました。準単方向布は、次いで、繊維方向に沿って、形態学的および湿潤パラメータを決定するために張力計を用いて試験しました。手順は、ファブリックの形態は、毛細管ウィッキングの間に変化しないときに有望であることが示されました。炭素布の場合には、毛細管圧を計算することができます。亜麻繊維は、水分収着に対して敏感であり、水中で膨潤します。この現象は、濡れパラメータを評価するために考慮しなければなりません。私nは水収着に繊維があまり敏感にするため、熱処理は亜麻補強を行いました。この処理は、繊維形態安定性を高め、水の腫れを防ぎます。これは、布は、毛細管圧力の決意を可能にする、炭素織物に見られるものと同様の線形吸湿傾向を有する処理されたことが示されました。

炭素及び未処理および処理された亜麻織物のために張力計を用いて得られたウィッキング時の質量増加の曲線は、 図2及び図 3に示されています。全ての曲線は、サンプルホルダーに起因する外部メニスカスの両方の重みを減算し、濾紙の後に示され、ゼロにシフトされます。 ファブ?...

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

幾何学的パラメータと一方向合成および天然のファブリックで吸上毛細管を記述する見かけの前進接触角を測定するための実験方法が提案されています。これらのパラメータは、液体複合成形（LCM）アプリケーション用に考慮されなければならない毛細管圧力の決意のために必須です。

単方向生地のためのテストをウィッキング：キャピラリーパラメータの測定を液体複合成形プロセスに毛細管圧力を評価します

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

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