Muovien isostaattinen kuumapuristus

Abstract

Tämän työn tarkoituksena oli tutkia isostaattisen kuumapuristuksen (HIP) vaikutusta muovien mekaanisiin ominaisuuksiin. Työ kuuluu osana TEKES:n rahoittamaan tutkimusprojektiin "Kestomuovipohjaiset komposiitit". Työn kirjallisuusosassa tarkastellaan yleisesti HIP-menetelmänperiaatetta, tärkeimpiä sovellutuksia sekä laitteistojen rakenteita. Kokeellisessa osassa esitellään tämän työn alussa muovien HIP-käsittelyihin konstruoitua koelaitteistoa ja sen toimintaa sekä suoritettujen käsittelyiden vaikutuksia koemateriaalien ominaisuuksiin. Koemateriaaleina käytettiin lujittamatonta sekä lasikuitulujitettua polypropeenia (PP), josta työstettiin ruiskuvalamalla isku-, taivutus- ja vetokoesauvoja. Ruiskuvaletukoesauvat HIP-käsiteltiin käyttämällä erilaisia paine/lämpötila/aika-yhdistelmiä sekä kahta erilaista jäähdytystapaa. Aineen koetuskokeiden avulla määritettiin eri tavoin HIP-käsiteltyjen ja käsittelemättömien koemateriaalien iskulujuus-, taivutusmyötölujuus-, taivutuskimmomoduli-, vetomyötölujuus- ja murtovenymäarvot. Osalle koemateriaaleista tehtiin alustavia mikrorakennetutkimuksia kiteisyysasteen ja sferuliittikoon määrittämiseksi. Tulosten yhteydessä vertailtiin pelkästään ruiskuvalettujen-, normaalipaineessa lämpökäsiteltyjen- ja HIP-käsiteltyjen koemateriaalien ominaisuuksia keskenään. HIP-käsittelyiden havaittiin pienentävän PP:n sferuliittikokoa. Kiteisyysasteen todettiin kasvaneen HIP-käsittelyiden vaikutuksesta. Lujittamattoman PP:n lovi-iskulujuuden, taivutuslujuuden ja taivutusmodulin todettiin parantuneen huomattavasti sopivien HIP-käsittelyiden jälkeen. HIP- käsittelyillä ei havaittu olevan selvää vaikutusta PP:n vetolujuuteen. Murtovenymän todettiin pienenevän HIP-käsittelyn vaikutuksesta. HIP-käsittelyn vaikutus lasikuitulujitetun PP:n ominaisuuksiin ei ollut yhtä selvä kuin lujittamattoman PP:n tapauksessa. Sopivilla käsittelyillä voitiin parantaa lovi-iskulujuutta, vetolujuutta ja taivutuskimmomodullia. Lasikuitulujitetun PP:n taivutuslujuuden havaittiin heikentyneen HIP-käsittelyiden jälkeen. /Kir09