Sapientia Erdélyi Magyar Tudományegyetem – Marosvásárhelyi Kar – ms.sapientia.ro

sapientia.ro

Főoldal / Hírek /

Sapientiás sikerek az önerősítéses polipropilén kompozitok ultrahangos hegesztése terén

A Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Polimertechnika Tanszéke, az MTA–BME Kompozittechnológiai Kutatócsoport és a Sapientia EMTE kutatóinak együttműködése során végzett kísérleteket önerősítéses polipropilén kompozitok ultrahangos hegesztésére, mely könnyű és erős anyagot eredményezett, új lehetőséget teremtve a jármű- és sportszergyártásban, illetve az energiaiparban való alkalmazásban - számol be a Kolozsvári Akadémiai Bizottság honlapja.  

Az önerősítéses polipropilén kompozitok egyre elterjedtebbek az iparban – különösen a járműgyártásban, ahol többek között különböző utastéri elemek előállítására használják – főleg mivel újrahasznosíthatók, újra feldolgozhatók, egyes mechanikai tulajdonságaik pedig hasonlóak a hagyományos üveg-, avagy szénszállal erősített kompozitokéhoz. Ezen anyagok esetében mind az erősítőszál, mind a mátrix ugyanabba az anyagtípusba tartozik. Előállításuk gyors, gazdaságos és könnyen automatizálható. Műanyagok esetében az egyik leggyakrabban használt hegesztési eljárás az ultrahangos hegesztés, amelynek során mechanikus rezgés nyomán keletkezik hő.

A kutatás során ultrahanggal hegesztett önerősítéses polipropilén kompozitok (APPC) átlapolt kötéseinek a mechanikai tulajdonságait vizsgálták, összehasonlítva azokat a kompozitlap nyírási tulajdonságaival. A hegesztett munkadaraboknál mért nyíróerő a legtöbb esetben nagyobb volt, mint a hegesztetlen APPC esetében. Bár az ultrahangos hegesztés következtében az erősítő polimerszálak a hegesztési övezetben részben megolvadtak, a varrat erős maradt, mert a magas hőfok és nyomás javított az APPC rétegek megszilárdításán.

A kísérletek során 35x35 centiméteres kompozitlapot használtak, amelynek mátrixa kopolimerből extrudált filmréteg, az erősítőszál pedig erősen nyújtott polipropilénszalagokból szőtt anyag volt. Ebből hegesztés és tesztelés céljára 25 milliméter széles csíkokat vágtak. Az így kapott hegesztett munkadarabokon, illetve hegesztetlen mintákon különböző nyíróvizsgálatokat végeztek el, majd optikai mikroszkóppal elemezték a kialakult szerkezetet. A hegesztett darabok nyíróereje nagyobb volt, mint a hegesztetlen APPC-lapé szinte valamennyi alkalmazott hegesztési idő esetében, csupán a nagyon rövid idők eredményeztek alacsonyabb értéket. A kísérletekből kiderült, hogy a legnagyobb nyíróerőt eredményező hegesztési idő 0,5 és 0,7 másodperc közötti. Energiavezető alkalmazásával, amellett, hogy csökken a szükséges energiamennyiség, a nyíróerő kismértékben tovább növelhető.

A hegesztett anyag jobb mechanikai tulajdonságaira a magyarázat a mátrix és az erősítőszál között a hő és a nyomás hatására létrejött erősebb kapcsolat. Az ultrahangosan hegesztett APPC könnyű és erős anyag, amely számos területen nyerhet alkalmazást: gépkocsigyártásban a műszerfalak előállításánál, de az energiaiparban vagy a sportszergyártásban is.

A kutatás eredményeit tartalmazó tanulmány teljes szövegének elérhetősége:

Zoltán Kiss, Tamás Temesi, Enikő Bitay, Tamás Bárány, Tibor Czigány: Ultrasonic welding of all‐polypropylene compositesJournal of Applied Polymer Science 2019, 137, 48799, IF=2.188