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

Varning: Se alla relevanta säkerhetsdatablad. Kemikalier som används för testerna är giftiga och cancerframkallande. Använd personlig skyddsutrustning (skyddsglasögon, handskar, skyddsrock, full längd byxor, och sluten tå skor). 1. Inställning för test <ol><li> Framställning av prover <ol><li> Skära remsor av tyg längs riktningen vinkelrätt mot fibrerna (för att testa uppsugning i fiberriktningen). OBS: Längderna hos banden beräknas i syfte att erh?...

<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 kritiska stegen i protokollet hänför sig till framställning av proverna. För det första rullade samplade måste vara tätt för att göra antagandet av en homogen fibervolymförhållande. Om det finns en täthet gradient i provet, kan den Washburn-ekvationen 5, 6 inte användas för att passa veke kurvor. Dessutom randvillkoren mellan tyget och provhållaren är svåra att kontrollera. Således, filterpapper (1.1.3) måste också noggrant införas i prov...

Under impregnering av fibrösa förstärkningar i flytande kompositgjutning (LSM) processer hartset flödet drivs av en tryckgradient. Kapillärverkan har en ytterligare effekt som kan konkurrera med tryckgradienten, beroende på processparametrarna. Deras inflytande på processen måste därför utvärderas ett, två. Detta kan göras genom att definiera en skenbar kapillärtryck, P mössa, modifiera den initiala tryckgradienten 3. Denna parameter kan sedan föras in i numeriska modeller för att simulera flöden under processer och exakt förutsäga void formation 4. Den spontana impregnering av ett tyg med en vätska (uppsugning) kan beskrivas med den Washburn-ekvationen 5. Ursprungligen beskrev Washburn-ekvationen kapillären uppkomsten av en vätska i ett rör. Denna ekvation was förlängdes sedan för porösa strukturer, såsom fibrösa förstärkningar, som kan approximeras till ett kapillärrör nätverk. Med tanke på en cylindrisk provhållare med en radie R, fylld med ett poröst medium, var Washburn-ekvationen modifieras i form av kvadrat massökning (m (t)) över tiden, enligt följande sex: <img alt="ekvation 1" src="/files/ftp_upload/55059/image001.jpg" /> (1) där c är en parameter som står för slingrighet, r är den genomsnittliga porradien, och ε = 1-Vf är porositeten (Vf är den fibervolymförhållande). Alla parametrar i parentes avser morfologi och konfiguration av det porösa mediet, och de kan konsolideras till en konstant, C, kallad &quot;geometriska porösa mediet faktor.&quot; De andra parametrarna uttryckaberoende av uppsugning på samspelet mellan mediet och vätskan (genom ρ, η, och γ L, vilka är respektive densiteten, viskositeten och ytspänningen hos vätskan, och genom θ a, en skenbar ökande kontaktvinkel). Parallellt med detta flödet genom ett poröst medium vanligen modelleras med den välkända Darcy lag 7, som avser en motsvarande fluidhastigheten, v D, tryckfallet genom permeabilitet mediet, K, och den flytande viskositet, η . Denna ekvation kan också för att uttrycka massökningen över en kvadratroten ur tid och därmed för behandling av likvärdigheten mellan de två ekvationerna. Från denna likvärdighet mellan Washburn-ekvationen och Darcy lag, var det kapillära trycket då definieras enligt följande åtta: (2) Här är huvudfokus för att beskriva den experimentella procedur för att mäta de geometriska faktorer och uppenbara avancerande kontaktvinklar för enkelriktade tyger, i syfte att bestämma det kapillära trycket. Denna metod förlitar sig på att använda en tensiometer att utföra fuktspridande tester (Figur 1). En tensiometer är en mikrovåg med en upplösning på 10 ^ g, som mäter den flytande massan antingen bildar en menisk runt en fast eller stigande en fibermediet. Veke tester utfördes med tanke på en endimensionell karakterisering (riktning längs fibrerna) 8, 9. Kvasi-enkelriktade tyger som används för att validera förfarandet var kol enkelriktade (UD) tyger på en Vf = 40%. När metoden validerades var lin tyger kastas en värmebehandling thatt modifierar vätande beteendet hos fibrerna 6, och veke tester utfördes med olika fibervolymförhållanden (från 30% till 40%) för både obehandlade och behandlade lin tyger. Att bestämma morfologiska och vätande parametrar, åtminstone två wicking tester är obligatoriska: den första med en totalt-vätande vätska, såsom n-hexan, för att bestämma C (ekvation 1), och den andra en med vätskan av intresse, för att bestämma den skenbara ökande kontaktvinkeln när C är känd. I det första tillvägagångssättet, tillsattes vatten används för att utvärdera förfarandet. Denna metod kan tillämpas på olika tyger och vätskor, vilket möjliggör utvärdering av påverkan av materialet geometri (morfologi av tyger), porositet (olika fibervolymförhållanden), och viskositet och ytspänning av vätska på de kapillära impregnerings fenomen. Det är uppenbart att förfarandet enligt Washburn teorin (ekvation 1) kan endast antas om uppsugning curves (m ^ (t)) registreras av tensiometer ha en linjär trend. Detta innebär att parametrarna i ekvation 1 måste vara konstant under hela spridningsprocessen. Om så inte är fallet, som för lin förstärkningar i vatten, eftersom fibrer genomgår svullnad 10, 11, bör Washburn-ekvationen modifieras för att inkludera effekten av svullnad i syfte att beskriva de tester ordentligt 9. Behandlade tygerna befanns vara mindre känsliga för vattensorption 9. Geometriska faktorer och vätande parametrar kan mätas från linjära passningar, vilket möjliggör beräkning av det kapillära trycket, 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

Under impregnering av en fiberförstärkning i flytande kompositgjutning (LCM) processer, kapillära effekter måste förstås i syfte att fastställa deras påverkan på tomrum bildning i kompositdelar. Uppsugning i en fibermediet som beskrivs av Washburn-ekvationen ansågs ekvivalent med ett flöde under inverkan av kapillärtrycket enligt Darcy lagen. Experimentella tester för karakterisering av spridningsgenomfördes med både kol och lin fiberarmering. Kvasi-enkelriktade tyger testades sedan med hjälp av en tensiometer för att bestämma morfologiska och vät parametrar längs fiberriktningen. Det förfarande visades vara lovande när morfologin hos tyget är oförändrad under kapillär uppsugning. I fallet med kol tyger, kan kapillärtrycket beräknas. Linfibrer är känsliga för fukt sorption och svälla i vatten. Detta fenomen måste tas i beaktande för att bedöma de vätande parametrarna. jagör att göra fibrer mindre känsliga för vatten sorption, var en värmebehandling utförs på lin förstärkningar. Denna behandling ökar fiber morfologiska stabilitet och förhindrar svallning i vatten. Det visade sig att behandlade tyger har en linjär uppsugning trend som liknar de som finns i kol tyger, vilket möjliggör bestämning av kapillärtrycket.

Kurvor av massökning under wicking erhålls med tensiometer för kol och obehandlade och behandlade lin tyger visas i figurerna 2 och 3. Alla kurvor visas efter subtraktion av de båda vikterna av de yttre menisken på grund av provhållaren och filterpapper och flyttas till noll. Det är möjligt att observera från tomter i figur 2 att både n-hexan och vatten, en linjär a...

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 experimentell metod för att mäta geometriska parametrar och den uppenbara avancerande kontaktvinklar beskriver kapillär fuktspridande i enkelriktad syntetiska och naturmaterial föreslås. Dessa parametrar är obligatoriska för fastställandet av de kapillära tryck som måste beaktas för flytande kompositformnings (LCM) applikationer.

Wicking Test för Enkelriktade Tyger: Mätning av Kapillär parametrar att utvärdera kapillärtrycket i Liquid Composite formningsprocesser

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

Avslöja dynamiska processer av material i vätskor använder flytande Cell transmissionselektronmikroskop

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

Syntes och Microdiffraction vid extrema tryck och 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

Tillverkning och visualisering av kapillärbroar i Slit Pore Geometri

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

Enplans Illumination Module och Micro-kapillär Närma sig för ett brett fält mikroskop

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

Kapillär-baserade centrifugala mikroflödessystem enhet för Storlek styrda Bildning av monodispersa mikrodroppar

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

Syntes av jonisk vätska baserade elektrolyter, Montering av Li-ion batterier, och mätningar av prestanda vid hög 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

Studera dynamiska processer av Nano stora objekt i Liquid använder Scanning transmissionselektronmikroskopi

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 assisterad sammansatta tillverkning: En flexibel ny teknik för att uppnå hög konsolidering trycket i vakuum påse/lay-off upp processer

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

Skär procedurer, Dragprovning och åldrande av flexibla enkelriktade komposit 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

Användning av kapillär aerosolgenerator vid kontinuerlig produktion av kontrollerad aerosol för icke-kliniska studier

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