Haku

Biohajoavasta muovista ja luonnonkuidusta valmistettu komposiitti

QR-koodi

Biohajoavasta muovista ja luonnonkuidusta valmistettu komposiitti

Composite made from biodegradable plastic and natural fibres

Luonnonkuidut ovat viime vuosina herättäneet kiinnostusta mahdollisina komposiittien lujitemateriaaleina ympäristöystävällisyytensä, keveytensä ja edullisuutensa vuoksi. Kun luonnonkuidut yhdistetään biohajoavaan muovimatriisiin, voidaan aikaansaada täysin biohajoava komposiitti. Ympäristölainsäädännön kiristyessä ja uusiutumattomien raaka-aineiden ehtyessä tämänkaltaisten materiaalien kehitys voi saada yhä suuremman jalansijan tulevaisuuden sovelluksissa. Tässä työssä tarkastellaan komposiittirakennetta, joka koostuu biohajoavasta tärkkelyspohjaisesta muovista ja pellavakuidusta. Työn tavoitteena on selvittää tärkkelyspohjaisen biomuovin kuidunmuodostuskyky, valmistaa biomuovikuiduista ja pellavakuiduista kuitukankaita, ja puristusmuovata nämä kuitukankaat komposiittilevyiksi. Työssä tutkitaan kuitupitoisuuden vaikutusta kuitukangaskomposiittien veto-, taivutus- ja iskulujuusominaisuuksiin. Myös dynaamista mekaanista analyysia sekä optista mikroskopiaa ja pyyhkäisyelektronimikroskopiaa käytetään komposiittien karakterisoinnissa. Tulosten pohjalta pohditaan mahdollisia sovelluskohteita tämänkaltaisille kuitukangaskomposiiteille. Tärkkelyspohjaisesta biomuovista valmistettiin onnistuneesti kuitua sulakuidutusmenetelmällä. Biomuovikuidusta ja pellavakuidusta karstattiin ja neulattiin kuitukankaita, jotka puristusmuovattiin jälkeenpäin onnistuneesti komposiiteiksi. Pellavakuitupitoisuudet komposiiteissa olivat noin 30, 50 ja 70 paino-%. Puhtaasta biomuovista koostuvan kuitukankaan ja levyn valmistus ei sen sijaan onnistunut, koska puhdas biomuovikuitu tukki karstauskoneen. Korkeimmat veto- ja taivutusominaisuudet saavutettiin 30 % pellavaa sisältäneillä komposiiteilla. Korkeammilla kuitupitoisuuksilla komposiittien taivutus- ja vetolujuus sekä jäykkyysarvot selkeästi heikkenivät. Kuitupitoisuuden vaikutus iskulujuuteen oli vähemmän selkeä, koska kaikki koekappaleet eivät murtuneet testissä. Syy heikkoihin mekaanisiin ominaisuuksiin korkeammilla kuitupitoisuuksilla oli liian alhainen muovipitoisuus ja siitä seurannut kuitujen riittämätön kostuminen matriisilla. Mikroskopian perusteella voitiin todeta, että pellavapitoisuuksilla 50 % ja erityisesti 70 % komposiittien rakenteessa oli lukuisia huokosia ja matriisittomia alueita. Myös epäjärjestäytynyt kuituorientaatio ja pellavakuitujen seassa olevat epäpuhtaudet vaikuttivat todennäköisesti negatiivisesti komposiittien lujuusarvoihin. Komposiittien mekaanisia ominaisuuksia voitaisiin mahdollisesti parantaa käyttämällä puhtaampaa pellavakuitumassaa ja optimoimalla sekä karstaus- että puristusmuovausprosesseja. Potentiaalisia sovelluskohteita tämänkaltaisille kuitukangaskomposiiteille voivat olla esimerkiksi autojen sisäosien kuormaa kantamattomat komponentit, äänenvaimennuslevyt ja puutarhojen juuriesteet. Komposiittien soveltuvuudesta näihin käyttökohteisiin tarvitaan kuitenkin vielä lisätutkimuksia koskien komposiittilevyjen äänieristysominaisuuksia ja biohajoavuutta.

Tallennettuna: