Tensile Test Report Basalt vezel staven Vulkan Europe BV.

Transcriptie

1 Tensile Test Report Basalt vezel staven Vulkan Europe BV.

2 Inleiding Dhr. de Wit van het bedrijf Vulkan Europe BV. heeft verzocht om een aantal trekstaven te testen die door Vulkan gemaakt zijn. De vraag was om te onderzoeken of het mogelijk was om met een trekkracht van 500 kg de geleverde staven kapot te trekken. Er werden 3 verschillende series aan staven verstrekt, elke serie met zijn eigen aantal lagen. Gebruikte apparatuur en materialen Voor het onderzoek is er gebruik gemaakt van de LY-1065 trekbank van Dongguan Liyi Environmental Co. De dumbbell staven die getrokken zijn voor het onderzoek zijn verstrekt door Dhr. de Wit van Vulkan Europe BV. De staven waren composieten van epoxyhars en 3-5 lagen basaltvezel. Uitvoering van het onderzoek Het onderzoek is uitgevoerd volgens ISO richtlijnen. Omdat de afmetingen van de staven niet overeen komen met de afmetingen van ISO 527-2, zijn deze gemeten met een analoge Tesa externe micrometer en ingevoerd in de software van de trekbank om de juiste waardes te verkrijgen. De oppervlakte van het te meten oppervlakte en de rek is opgemeten in millimeters. De trekkracht is gemeten in Newton. De stress en Young s modulus zijn berekend in N/mm 2. Resultaten Grafiek 1. Stress-strain vergelijking alle staven. Plot 1-3 zijn 3-laags staafjes, plot 4 en 5 zijn 4-laags en plot 6-8 zijn 5-laags staafjes. 2

3 Grafiek 1 laat zien dat de staven met 3 en 4 lagen basalt vezels een vergelijkbare stress-strain curve hebben. De staven met 5 lagen basalt vezels hebben uiteindelijk een vergelijkbare hoeveelheid aan stress, maar ondervind significant meer strain. elongation No. Peak Tensile Stress Young's Modulus (N) (N/mm 2 ) (N/mm 2 ) break (%) 3-laag , , ,269 10,929 3-laag , , ,403 10,828 3-laag , , ,017 11,693 4-laag , , ,078 10,365 4-laag , , ,469 10,265 5-laag , , ,189 18,781 5-laag , , ,722 18,119 5-laag , , ,849 18,804 3-laag gemiddelde 2757, , ,563 11,15 4-laag gemiddelde 2939, , ,774 10,315 5-laag gemiddelde 4224, , ,587 18,568 Tabel 1. Data alle trekproeven Tabel 1 weergeeft de breekkracht, de trekspanning, de Young s modulus en de verlenging op het breekpunt. In tabel 2 worden de afmetingen van de staven weergegeven die gebruikt zijn om de ISO test aan te passen. Dikte (mm) Breedte (mm) Tabel 2. Afmetingen van de staven 3

4 Discussie Trekkracht Als eerste werd er verwacht dat de benodigde kracht lineair zou stijgen naarmate het aantal lagen toe zou nemen. Dit blijkt echter niet te gelden voor de staven met 4 lagen basalt vezel. In tabel 1 is namelijk te zien dat de gemiddelde benodigde kracht om het materiaal te breken niet veel verschilt met die van de staven met 3 lagen basalt vezel. De staven met 5 lagen basalt vezel laten wel een lineaire groei zien. Benodigde kracht per laag (met de aanname dat de epoxy niks toevoegt): - 3 lagen: / 3 = lagen: / 4 = lagen: / 5 = Het gemiddelde van deze waardes is en de standaarddeviatie is Hieruit volgt < X < waarbij x de kracht per laag is. De staven met 4 lagen vallen hier buiten, dus voldoen ze niet aan de verwachting. Trekspanning De gemiddelde trekspanning die de staven vertonen is hoger dan de trekspanningen van bijvoorbeeld gietijzer (200 MPa) en 99,9% koper (220 MPa) op hun breekpunt. Met wat optimalisatie zou het mogelijk kunnen zijn dat het materiaal de trekspanning van aluminium legeringen (300 MPa) evenaart. Young s Modulus De Young s modulus die de staven vertonen is vergelijkbaar met die van bijvoorbeeld PET (2-2.6 GPa) en mogelijk zelfs Nylon (2-4 GPa). De resultaten van de staven met 5 lagen vallen echter lager uit dan de rest omdat de staven tijdens de test in de klemmen enigszins slipten, waardoor de strain hoger werd en aldus de Young s modulus iets lager uitvalt. Ook met het in de klemmen plaatsen van een stukje grof schuurpapier kon het slippen niet geheel voorkomen worden. Conclusie De geleverde staven van Vulkan waren kapot te trekken met een trekkracht van 500 kg. Aan de hand van de verkregen resultaten zou het mogelijk moeten zijn om staven tot 6 lagen basalt vezel te kunnen trekken, en mogelijk staven tot 7 lagen basalt vezel. Een oplossing dient dan gevonden te worden voor de Omdat van elke sample minder dan 5 staven beschikbaar waren, zijn de resultaten niet als 4

5 globaal te beschouwen. De resultaten, conclusies en aanbevelingen zijn niet bindend. Er wordt aangeraden om de testen nogmaals uit te voeren met genoeg exemplaren van elk sample waarbij de staven ook allemaal gelijk zijn. Uitvoering onderzoek: Putro Vink Review resultaten: dr. Ir. Niels Flach 5 info@nielsflach.nl - tel Innovatiecentrum Kunststoffen - Galileïstraat AL Rotterdam KvK nr BTW nr. NL B01 - Bank NL50KNAB t.n.v. Innovatie (Be)Denken&Doen