Вплив конфігурації пластин і тиску ущільнення на механічні властивості шаруватих композитів з gigantochloa apus

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.243993

Ключові слова:

шаруваті бамбукові композити, Gigantochloa Apus, міцність на розтяг, міцність на вигин

Анотація

Дане дослідження спрямоване на вивчення механічних властивостей струнного бамбука (gigantochloa apus) в якості природного армованого композитного матеріалу. Ламінати бамбука gigantochloa apus використовувалися в якості армування на матриці з епоксидної смоли. Параметрами, розглянутими в даному дослідженні, є конфігурація пластин і тиск ущільнення. Конфігурація ламінату варіюється в залежності від кількості, товщини і напрямку пластин. Для виготовлення шаруватих бамбукових композитів (ШБК) використовували тиски ущільнення 1,5 МПа, 2 МПа і 2,5 МПа. Стебло бамбука довжиною 400 мм було розщеплене для отримання бамбукової пластини розміром 400×20 мм. Товщина бамбукової пластини варіюється в межах 1 мм, 1,5 мм і 2 мм. Потім бамбукову пластину консервують, поливаючи її консервуючим розчином у вигляді 2,5 % розчину тетраборату натрію і сушать в печі до тих пір, поки вміст води не досягне 10 %. ШБК були виготовлені методом ручного укладання. Після формування ШБК їх пресували з 3 варіантами ущільнення 1,5 МПа, 2 МПа і 2,5 МПа. Були проведені випробування ШБК на розтягнення і вигин. Випробування на розтягування проводяться відповідно до стандарту ASTM D3039, а випробування на вигин – за стандартом ASTM D7264. Результати показують, що при кожному тиску ущільнення найбільша міцність на розтяг і вигин була досягнута в ШБК з товщиною бамбукової пластини 1 мм і 7 шарами бамбукових ламінатів. ШБК з більш тонким армуванням бамбуковою пластиною і великою кількістю шарів має найвищу міцність на розтяг і вигин, навіть при більш низькій масовій частці. ШБК з ламінатами, орієнтованими під кутом 0°, мають більшу міцність на розтяг і вигин, ніж ШБК з ламінатами, структурованими під кутом –45°/+45° і 0°/90°. ШБК з напрямком ламінатів 0° – це розрив матриці з подальшим розривом пластини. У напрямку 0°/90° розрив матриці супроводжується розшаруванням в напрямку ламінатів під кутом 90° і 0°. Розшарування і розщеплення пластини спостерігалися в ШБК з орієнтацією ламінатів +45°/–45°

Спонсор дослідження

  • The authors acknowledge the Diponegoro University for the doctoral scholarship funding and their support of this research.

Біографії авторів

Parlindungan Manik, Diponegoro University

Master of Engineering

Department of Mecahical Engineering

Agus Suprihanto, Diponegoro University

Doctor of Engineering

Department of Mechanical Engineering

Sri Nugroho, Diponegoro University

Doctor of Philosophy (PhD)

Department of Mechanical Engineering

Sulardjaka Sulardjaka, Diponegoro University

Doctor of Engineering

Department of Mechanical Engineering

Посилання

  1. Rassiah, K., Ahmad, M. M. H. M. (2013). Bamboo, Thermoplastic, Thermosets, and their Composites: A Review. Applied Mechanics and Materials, 330, 53–61. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amm.330.53
  2. Rassiah, K., Megat Ahmad, M. M. H. (2013). A review on mechanical properties of bamboo fiber reinforced polymer composite. Australian Journal of Basic and Applied Sciences, 7 (8), 247–253. Available at: https://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.1041.8840&rep=rep1&type=pdf
  3. Kumar, V., Kushwaha, P. K., Kumar, R. (2011). Impedance-spectroscopy analysis of oriented and mercerized bamboo fiber-reinforced epoxy composite. Journal of Materials Science, 46 (10), 3445–3451. doi: https://doi.org/10.1007/s10853-011-5249-6
  4. Anwar, Zaidon, Paridah, Razak. (2004). The potential of utilising bamboo culm (Gigantochloa scortechinii) in the production of structural plywood. Journal of Bamboo and Rattan, 3 (4), 393–400. doi: https://doi.org/10.1163/1569159042464653
  5. Anokye, R., Bakar, E. S., Ratnasingam, J., Yong, A. C. C., Bakar, N. N. (2016). The effects of nodes and resin on the mechanical properties of laminated bamboo timber produced from Gigantochloa scortechinii. Construction and Building Materials, 105, 285–290. doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.12.083
  6. Girisha, C., Sanjeevamurthy, Rangasrinivas, G. (2012). Tensile properties of natural fiber-reinforced epoxy-hybrid composites. International Journal of Modern Engineering Research (IJMER), 2 (2), 471–474. Available at: http://www.ijmer.com/papers/vol2_issue2/CE22471474.pdf
  7. Verma, C. S., Chariar, V. M. (2012). Development of layered laminate bamboo composite and their mechanical properties. Composites Part B: Engineering, 43 (3), 1063–1069. doi: https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2011.11.065
  8. Brinson, H. F., Brinson, L. C. (2015). Characteristics, Applications and Properties of Polymers. Polymer Engineering Science and Viscoelasticity, 57–100. doi: https://doi.org/10.1007/978-1-4899-7485-3_3
  9. Kaur, N., Saxena, S., Gaur, H., Goyal, P. (2017). A review on bamboo fiber composites and its applications. 2017 International Conference on Infocom Technologies and Unmanned Systems (Trends and Future Directions) (ICTUS). doi: https://doi.org/10.1109/ictus.2017.8286123
  10. Rassiah, K., Megat Ahmad, M. M. H., Ali, A., Abdullah, A. H., Nagapan, S. (2017). Mechanical Properties of Layered Laminated Woven Bamboo Gigantochloa Scortechinii/Epoxy Composites. Journal of Polymers and the Environment, 26 (4), 1328–1342. doi: https://doi.org/10.1007/s10924-017-1040-3
  11. Lokesh, P., Surya Kumari, T. S. A., Gopi, R., Babu Loganathan, G. (2020). A study on mechanical properties of bamboo fiber reinforced polymer composite. Materials Today: Proceedings, 22, 897–903. doi: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2019.11.100
  12. Manik, P., Suprihanto, A., Sulardjaka, Nugroho, S. (2020). Technical analysis of increasing the quality of apus bamboo fiber (Gigantochloa Apus) with alkali and silane treatments as alternative composites material for ship skin manufacturing. 1ST International Seminar on Advances in Metallurgy and Materials (i-SENAMM 2019). doi: https://doi.org/10.1063/5.0015696
  13. Rassiah, K., Megat Ahmad, M. M. H., Ali, A. (2014). Mechanical properties of laminated bamboo strips from Gigantochloa Scortechinii/polyester composites. Materials & Design, 57, 551–559. doi: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2013.12.070
  14. Liliefna, L. D., Nugroho, N., Karlinasari, L., Sadiyo, S. (2020). Development of low-tech laminated bamboo esterilla sheet made of thin-wall bamboo culm. Construction and Building Materials, 242, 118181. doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.118181
  15. Verma, C. S., Chariar, V. M. (2013). Stiffness and strength analysis of four layered laminate bamboo composite at macroscopic scale. Composites Part B: Engineering, 45 (1), 369–376. doi: https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2012.07.048
  16. Verma, C. S., Sharma, N. K., Chariar, V. M., Maheshwari, S., Hada, M. K. (2014). Comparative study of mechanical properties of bamboo laminae and their laminates with woods and wood based composites. Composites Part B: Engineering, 60, 523–530. doi: https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2013.12.061
  17. Li, H., Zhang, Q., Huang, D., Deeks, A. J. (2013). Compressive performance of laminated bamboo. Composites Part B: Engineering, 54, 319–328. doi: https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2013.05.035
  18. Chow, A., Ramage, M. H., Shah, D. U. (2019). Optimising ply orientation in structural laminated bamboo. Construction and Building Materials, 212, 541–548. doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.04.025
  19. Venkateshwaran, N., ElayaPerumal, A., Arwin Raj, R. H. (2012). Mechanical and Dynamic Mechanical Analysis of Woven Banana/Epoxy Composite. Journal of Polymers and the Environment, 20 (2), 565–572. doi: https://doi.org/10.1007/s10924-011-0410-5
  20. Rassiah, K., Megat Ahmad, M. M. H., Ali, A., Tamizi, M. Mohd. (2015). The Influence of Laminated Layer and Thickness Gigantochloa Scortechinii Bamboo Strips on Mechanical Performance of Unsaturated Polyester Composites. Life Science Journal, 12 (2), 182–188. doi: https://doi.org/10.7537/marslsj120215.29
  21. Verma, C. S., Purohit, R., Rana, R. S., Mohit, H. (2017). Mechanical Properties of Bamboo Laminates with other composites. Materials Today: Proceedings, 4 (2), 3380–3386. doi: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2017.02.226
  22. Obataya, E., Kitin, P., Yamauchi, H. (2007). Bending characteristics of bamboo (Phyllostachys pubescens) with respect to its fiber–foam composite structure. Wood Science and Technology, 41 (5), 385–400. doi: https://doi.org/10.1007/s00226-007-0127-8
  23. Liao, L., Huang, C., Sawa, T. (2013). Effect of adhesive thickness, adhesive type and scarf angle on the mechanical properties of scarf adhesive joints. International Journal of Solids and Structures, 50 (25-26), 4333–4340. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2013.09.005
  24. Sugiman, S., Sulardjaka, S. (2016). Water Absorption and Desorption Behaviour and their Effect on the Tensile Properties of FM 73M Adhesive Film. International Journal of Technology, 7 (3), 438. doi: https://doi.org/10.14716/ijtech.v7i3.2804

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-12-22

Як цитувати

Manik, P., Suprihanto, A., Nugroho, S., & Sulardjaka, S. (2021). Вплив конфігурації пластин і тиску ущільнення на механічні властивості шаруватих композитів з gigantochloa apus. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(12 (114), 62–73. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.243993

Номер

Том 6 № 12 (114) (2021): Матеріалознавство

Розділ

Матеріалознавство

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Parlindungan Manik, Agus Suprihanto, Sri Nugroho, Sulardjaka Sulardjaka

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.