Mechanické vlastnosti hybridních lepených spojů řešené experimentálním přístupem

Ing. Martin Tichý

Disertační práce

Mechanical properties of experimentally solved hybrid adhesive bonds

Anotace:

Disertační práce se zabývá hybridními lepenými spoji, které představují lepené spoje využívající kompozitní vrstvu jako spojovací element pro vytvoření lepeného spoje. Jedná se tedy o modifikaci samotného polymerního lepidla pomocí různých vyztužovacích prvků. Tyto prvky umožňují široké možnosti v ovlivnění výsledných mechanických vlastností kompozitní vrstvy a výsledného hybridního spoje. Častým problémem v technologii lepení je nízká životnost lepeného spoje, a to stárnutí a cyklické namáhání. Právě odolnost spoje vůči cyklickému namáhání lze ovlivnit díky různým výztužím v hybridním lepeném spoji a tím zvýšit životnost spoje. Práce hodnotí mechanické vlastnosti hybridních lepených spojů s různými 100% bavlněnými tkaninami ve statických a cyklickým podmínkách a vliv alkalické povrchové úpravy (NaOH) bavlněných tkanin na mechanické vlastnosti. Biologická vlákna v polymeru se vyznačují nízkou smáčivostí s matricí, což snižuje mechanické vlastnosti. Adhezní vazby obvykle pracují v cyklickém namáhání, které způsobuje nevratné selhání před dosažením maximální pevnosti. Výsledky analýzy SEM prokázaly dobrou smáčivost alkalicky ošetřené bavlněné tkaniny roztokem NaOH v hybridních lepených spojích. Statická zkouška prokázala vliv zpevňujících bavlněných tkanin na pevnost ve smyku proti čisté pryskyřici. Lepené spoje s jednoduchou pryskyřicí neodolaly ani kvazistatickým zkouškám. Vyztužující bavlněné tkaniny odolaly oběma kvazistatickým zkouškám. Výsledky rozdílu deformace u hybridních lepených spojů potvrdily, že nižší hodnota rozdílu při cyklickém zatěžování pozitivně ovlivňuje následující pevnost ve smyku.

Abstract:

This dissertation deals with hybrid adhesive bonds, which are adhesive bonds that use a composite layer as a bonding element to form an adhesive bond. Therefore, it is a modification of the polymer adhesive itself by using different reinforcing elements. These elements allow a wide range of possibilities in influencing final mechanical properties of the composite layer and the final hybrid bond. A common problem in bonding technology is the low durability of the adhesive bonds, namely aging and cyclic stresses. It is the resistance of the bond to cyclic stresses that can be influenced by different reinforcements in the hybrid adhesive bond and increase the service life of the bond. This study evaluates the mechanical properties of hybrid adhesive bonds with different 100% cotton fabrics under static and cyclic conditions and the effect of alkaline surface treatment (NaOH) of cotton fabrics on the mechanical properties. The biofibers in the polymer are characterized by low wettability with the matrix, which reduces the mechanical properties. Adhesive bonds usually operate under cyclic stresses that cause irreversible failure before reaching maximum strength. The results of SEM analysis showed good wettability of alkaline treated cotton fabric with NaOH solution in hybrid adhesive bonds. The static test showed an impact of the reinforcing cotton fabrics on the shear strength against pure resin. The adhesive bonds with single resin did not resist even cyclic tests. Reinforcing cotton fabrics withstood both cyclic tests. The strain difference results for the hybrid adhesive bonds confirmed that the lower value of the difference under cyclic loading positively affects the subsequent shear strength.

Klíčová slova

přírodní kompozity, únava a lomová mechanika, biologická tkanina, alkalická úprava, SEM analýza

Keywords

green composites, fatigue and fracture mechanics, biologic fabric, alkali treatment, SEM analyses

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 20. 4. 2022

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: prof. Ing. Miroslav Müller, Ph.D.
• Oponent: Jaromír Moravec, externi, Pavel Novák, externi

Česká zemědělská univerzita v Praze

Technická fakulta

Doktorský studijní program / obor:
Speciální technologie / Jakost a spolehlivost strojů a zařízení