Ruiskuvaluprosessin annostelunopeuden vaikutus polypropeenin lasikuitulujitteeseen

Abstract

Tutkielmassa tarkastellaan ruiskuvaluprosessia, lasikuituvahvisteista polypropeenia ja sen prosessointia. Ruiskuvaluprosessissa muovi altistuu korkeille paineille, virtauksille ja lämmölle. Tämä voi johtaa lopputuotteen mekaanisten ominaisuuksien heikentymiseen. Kuituvahvisteiset termoplastiset muovit ovat erityisen herkkiä prosessissa syntyville vioille, sillä kuitujen jakautuminen, suuntautuminen ja mahdollinen katkeilu voivat vaikuttaa merkittävästi lopputuotteen mekaaniseen suorituskykyyn. Tutkimuksen keskiössä on ruiskuvalun annosteluvaihe, jossa materiaali annostellaan ruuvin kärkeen. Tässä prosessin vaiheessa materiaali altistuu korkeille lämpötiloille ja voimakkaalle sekoitukselle. Työn tavoitteena on selvittää, vaikuttaako nopeutettu annostelunopeus lujitekuitujen eheyteen ja näin lopputuotteen kestävyyteen. Annostelunopeuden vaikutus kuitulujitteeseen pyritään selvittämään kokeellisen osion avulla. Kokeellinen osuus suoritetaan yhteistyössä Pdat Oy:n kanssa. Kokeessa valmistetaan ISO 527 -standardin mukaisia vetosauvoja ruiskuvalun eri annostelunopeuksilla. Kappaleet valetaan 30 % lasikuitua sisältävästä polypropeenista. Näytteiden mekaanisia ominaisuuksia tutkitaan vetokokeen avulla, ja tuloksia vertailemalla pyritään arvioimaan annostelunopeuden vaikutusta kuitujen säilyvyyteen ja materiaalin suorituskykyyn. Tulosten perusteella muodostettiin jännitys-venymäkäyrät, ja kunkin näytteen murtolujuus määritettiin. Kokeessa suurin mitattu murtolujuus oli 92,042 MPa, mikä on noin 18 MPa vähemmän kuin materiaalin valmistajan ilmoittama arvo. Murtolujuuksista laskettiin eri annostelunopeuksilla valmistettujen näytteiden keskiarvot, jotka esitettiin taulukkomuodossa. Taulukon perusteella havaittiin, ettei murtolujuus pienene systemaattisesti annostelunopeuden kasvaessa.