Kvalitativní třídimenzionální model toku taveniny při vstřikování zaměřený na polyamid vyztužený skelnými vlákny

Abstract

Práce se zabývá natočením vláken v polymerního kompozitu vyztuženého krátkými skleněnými vlákny. Natočení vláken má rozhodující vlivy na konečné mechanické vlastnosti výrobku. Hlubší znalosti okolností, které způsobují natočení vlákna, by mělo vést ke zlepšení práce s odolnějšími kompozity právě v těch směrech, kde je toho zapotřebí. Zároveň by to mělo vést ke zmenšení množství potřebných průřezů, úspoře materiálu apod. V první části se práce zajímá o teoretické poznatky již popsané v odborné literatuře. Předpokládá hlavní vlivy, které budou určující pro natočení vláken v konkrétním výrobku. Ve druhé části jsou zkoumány nařezané vzorky pod mikroskopem. Pro experiment je určeno standardní těleso určené pro trhací zkoušky. Vyhodnocení snímků je provedeno programem Image_J. Celkem je zpracováno šedesát snímků, což představuje vyhodnocení natočení zhruba osmi tisíc vláken v různých částech vzorků. Následná analýza dat popisuje mimo jiné ovlivnění struktury kompozitu průchodem čela toku a také se zabývá vlivy tuhnutí taveniny po stěnách toku. Dále je zjišťováno, jaký přínos pro natočení vláken představuje rozdílné smykové napětí a zároveň je zhodnocen vliv geometrie tělesa. Následně jsou v práci podrobně popsány zkoumané vlivy a je prokázáno, že struktura vláken je nehomogenní a vykazuje signifikantní anizotropii. Celkový počet vláken s odklonem větším než 25° od směru toku je přibližně padesáti procentní.

The thesis deals with positioning of fibres in a polymer composite reinforced by short glass fibres. The orientation of fibres has a crucial impact to final mechanical properties of product. Deeper understanding of conditions which lead to the differences in positioning of fibres should result in an improvement in handling with more strength resistant composite where needed. Moreover, it should result in reduction of necessary cross-sections, material savings etc. Firstly, the thesis focuses on theoretical knowledge described in the technical literature and anticipates major factors which determine the positioning of fibres in a particular product. Secondly, sawed samples are examined under the microscope by SEM method. A standard sample for tear resistance test is used in the experiment. An assessment of these sample pictures is carried out by Image J programme. In overall, sixty sample pictures are assessed and therefore approximately eight thousand fibres in different parts of the samples are covered by this assessment. The follow-up analysis describes changes in the structure of the composite influenced by passing though the head of the flow and inquires impacts of the edge effect. Furthermore, the impact for the positioning of the fibres regarding the different shear stress is evaluated. On the top of that, the influence of the shape of the solid is included into the analysis. Eventually, the analysed influences are described in detail and it is demonstrated that the structure of the fibres is inhomogeneous with significant anisotropy. Total number of fibres with deflection more than 25° from the direction of the flow is approximately fifty percent.