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

Forsiktig: Consult alle relevante HMS-datablad. Kjemikalier som brukes for testene er giftige og kreftfremkallende. Bruk personlig verneutstyr (vernebriller, hansker, frakk, full-lengde bukser og lukket-toe sko). 1. Oppsett for tester <ol><li> Fremstilling av prøver <ol><li> Kuttet strimler av stoff langs en retning perpendikulært til fibrene (for å teste veke i fiberretningen). MERK: Lengden av strimlene er beregnet for å oppnå en definert fibervolumforhold. F...

<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 kritiske trinnene i protokollen angår fremstilling av prøvene. For det første, valse samplet må være tett for å foreta antagelsen av et homogent fibervolumforhold. Hvis det er en tetthet gradient i prøven, kan den Washburn-ligningen 5, 6 ikke benyttes til å passe veke kurvene. I tillegg er de grensebetingelser mellom stoffet og prøveholderen er vanskelige å kontrollere. Således kan filterpapir (1.1.3) må også være forsiktig satt inn i prøvehold...

Under impregnering av fibrøse forsterkninger i flytende komposittstøping (LSM) prosesser, blir harpiksen strømnings drevet av en trykkgradient. Kapillære effekter har en ekstra effekt som kan konkurrere med trykkgradienten, avhengig av prosessparametrene. Deres innflytelse på prosessen er således å bli vurdert 1, 2. Dette kan gjøres ved å definere en tilsynelatende kapillærtrykk, P lue, å modifisere den innledende trykkgradient 3. Denne parameteren kan deretter settes inn i numeriske modeller for å simulere mene i prosesser og å nøyaktig forutsi tomrom i formasjonen 4. Den spontane impregnering av et stoff med en væske (wicking) kan beskrives ved Washburn-ligningen 5. Opprinnelig, Washburn-ligningen beskrevet kapillære stigning av en væske i et rør. Denne ligningen was deretter utvidet for porøse strukturer, slik som fibrøse armeringer, som kan approksimeres til et kapillarrør nettverk. Tatt i betraktning et sylindrisk prøveholder med en radius R, som er fylt med et porøst medium, ble Washburn-ligningen modifisert i form av kvadrerte masse vinning (m (t)) over tid, som følger 6: <img alt="ligning 1" src="/files/ftp_upload/55059/image001.jpg" /> (1) hvor c er en parameter som står for tortuosity, R er den midlere poreradius, og ε = 1-V f er porøsiteten (V f er den fibervolumforhold). Alle parametrene i klammeparenteser gjelder morfologi og konfigurasjon av det porøse medium, og de kan konsolideres i en konstant, C, referert til som den &quot;geometriske faktor porøse medium.&quot; De andre parametere uttrykkeravhengighet av fukttransporterende om samspillet mellom mediet og væsken (gjennom ρ, η, og γ L, som er henholdsvis tetthet, viskositet og overflatespenning av væsken, og gjennom en θ, en tilsynelatende kontaktvinkelen). Parallelt blir strømmen gjennom et porøst medium vanligvis modellert med den kjente Darcys lov 7, som omhandler et tilsvarende fluidhastighet, v D, til trykkfallet gjennom permeabiliteten av mediet, K, og væsken viskositet, η . Denne ligningen gir også mulighet for uttrykket av massen gevinst over en kvadratroten av tiden og dermed for hensynet til likeverdighet mellom de to ligningene. Fra denne ekvivalens mellom Washburn-ligningen og den Darcy lov, ble kapillartrykk da definert som følger 8: (2) Her, er hovedfokus for å beskrive den eksperimentelle fremgangsmåten for å måle de geometriske faktorer og de tilsynelatende fremrykkende kontaktvinkler for ensrettede stoffer, med sikte på bestemmelse av kapillærtrykk. Denne metoden er avhengig av å bruke en tensiometer å utføre veke tester (figur 1). En tensiometer er en mikrovekt med en oppløsning på 10 ug som måler den flytende masse enten danner en menisk rundt en fast eller stigende et fibrøst medium. Transporterende forsøk ble utført med tanke på en en-dimensjonal karakteristikk (retning langs fibrene) 8, 9. Kvasi-ensrettede stoffer som brukes for å validere den prosedyre var karbon ensrettede (UD) stoff ved en V f = 40%. Når fremgangsmåten ble validert, ble lin stoffer underkastet varmebehandling tlue endrer fuktende opptreden av fibre 6, og wicking Testene ble utført med forskjellige fibervolumforhold (fra 30% til 40%) for både ubehandlede og behandlede lin stoffer. For å bestemme morfologiske og fukte parametre, minst to veke testene er obligatoriske: den første med en fullstendig fuktende væske, slik som n-heksan, for å bestemme C (ligning 1), og den andre en med væske av interesse, for å bestemme den tilsynelatende kontaktvinkelen når C er kjent. I den første fremgangsmåten, ble vann brukt til å evaluere fremgangsmåten. Denne fremgangsmåten kan brukes på forskjellige stoffer og væsker, slik at for evaluering av påvirkning av materialet geometri (morfologi av tekstiler), porøsitet (forskjellige fibervolumforhold), og viskositet og overflatespenning av væsken på de kapillære impregnerings fenomener. Det er åpenbart at fremgangsmåten i henhold til den teori Washburn (ligning 1) kan tas i bruk bare hvis transporterende cukurvene under (m (t)) som ble registrert av tensiometer ha en lineær trend. Dette betyr at parametrene i ligning 1 må forbli konstant under hele vekeprosess. Hvis dette ikke er tilfelle, som for lin forsterkninger i vann, fordi fibre gjennomgår hevelse 10, 11, bør det Washburn-ligningen modifiseres til å inkludere virkningen av svelling for å beskrive testene ordentlig 9. Behandlede stoffer ble funnet å være mindre følsomme for vann sorpsjon 9. Geometriske faktorer og fukte parametre kan måles fra lineære passer, slik at for beregning av kapillærtrykk, P lue.

<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

Under impregnering av en fiberforsterkning i flytende komposittstøping (LCM) prosesser, kapillære effekter må forstås for å identifisere deres innflytelse på tomrom-dannelse i sammensatte deler. Wicking i et fibrøst medium beskrevet av Washburn-ligningen ble betraktet som ekvivalent med en strømnings under påvirkning av kapillær trykk i henhold til Darcy lov. Eksperimentelle tester for karakterisering av veke ble utført med både karbon og lin fiberforsterkning. Kvasi-ensrettede stoff ble deretter testet ved hjelp av et tensiometer for å bestemme de morfologiske og fuktningsparametrene langs fiberretningen. Prosedyren ble vist å være lovende når morfologien av stoffet er uforandret i løpet av kapillær veke. I tilfellet av karbon stoffer, kan de kapillartrykk bli beregnet. Linfibre er følsomme for fuktighet sorpsjon og sveller i vann. Dette fenomenet må tas i betraktning for å vurdere fukte parametere. Jegn for å gjøre fibrene mindre følsom for vann sorpsjon, ble en varmebehandling utført på lin forsterkninger. Denne behandling forbedrer fiber morfologiske stabilitet og hindrer svelling i vann. Det ble vist at behandlet stoffer har en lineær veke tendens lik de som finnes i karbon stoffer, slik at for bestemmelse av kapillærtrykk.

Kurver av masseøkning ved wicking oppnådd med tensiometer for karbon og ubehandlede og behandlede flax stoffer er vist i figurene 2 og 3. Alle kurvene er vist etter subtraksjon av begge vektene til de ytre menisken på grunn av prøveholderen og filterpapir og forskyves til null. Det er mulig å observere fra plottene på figur 2 som, med både n-heksan og vann, en lineær t...

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

En eksperimentell metode for å måle geometriske parametere og de tilsynelatende fremrykkkontaktvinkler beskriver kapillær veke i enveis syntetiske og naturlige stoffer foreslås. Disse parametrene er obligatoriske for bestemmelse av de kapillære presset som må tas i betraktning for flytende kompositt molding (LCM) applikasjoner.

Transporterende tester for Enveisen Stoffer: Målinger av Capillary Parametere for å evaluere kapillartrykkdata i flytende kompositt støpeprosesser

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

Avslører dynamiske prosesser av materialer i væsker med flytende Cell transmisjonselektronmikroskopi

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

Syntese og Microdiffraction ved ekstreme trykk og temperaturer

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

Fabrikasjon og visualisering av kapillære broer i slit poregeometri

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

Enkelt Plane Illumination Module og Micro-kapillær Approach for en Wide-field Microscope

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

Kapillær-baserte Sentrifugal mikrofluid Enhet for Size-kontrollerbar Dannelse av monodisperse mikrodråper

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

Syntese av ioniske væsken elektrolytter, Montering av Li-ion-batterier, og Målinger av ytelse ved høy temperatur

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

Studerer dynamiske prosesser av Nano store objekter i flytende ved hjelp av skanning transmisjonselektronmikroskopi

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

Magnet assistert kompositt produksjon: En fleksibel ny teknikk for å oppnå høy konsolidering trykket i vakuum Bag/Lay opp prosesser

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

Skjæring prosedyrer, strekk testing, og aldring av fleksibel enveis kompositt laminat

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

Bruk av kapillær aerosolgenerator i kontinuerlig produksjon av kontrollert aerosol for ikke-kliniske studier

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