Úvod
Plasty vyztužené vlákny jsou lehké, ale přitom mají vysokou tuhost. Díky těmto vlastnostem jsou užitečné jako konstrukční materiály v automobilovém průmyslu. Pro optimalizaci procesních časů při výrobě je důležitou sledovanou vlastností Tepelná vodivostTepelná vodivost (λ s jednotkou W/(m-K)) popisuje přenos energie - ve formě tepla - hmotným tělesem v důsledku teplotního gradientu (viz obr. 1). Podle druhého termodynamického zákona teplo vždy proudí ve směru nižší teploty.tepelná vodivost těchto materiálů. Ta závisí nejen na teplotě, ale také na orientaci výztužného materiálu.
Pomocí přístroje LFA 467 HyperFlash® lze snadno a rychle stanovit tepelnou vodivost anistropických materiálů v závislosti na teplotě v různých prostorových směrech.
Vzorky a experimenty
Byla zkoumána epoxidová pryskyřice vyztužená uhlíkovými vlákny, která byla jednosměrně* a obousměrně** vyztužená. Tepelná vodivostTepelná vodivost (λ s jednotkou W/(m-K)) popisuje přenos energie - ve formě tepla - hmotným tělesem v důsledku teplotního gradientu (viz obr. 1). Podle druhého termodynamického zákona teplo vždy proudí ve směru nižší teploty.Tepelná vodivost byla analyzována paralelně i kolmo na směr vláken. Měření byla prováděna ve standardním držáku vzorků (čtverec 12,7 mm) v rozmezí 120 °C až 200 °C v krocích po 20 K. Měrné teplo bylo stanoveno pomocí přístroje DSC 204 F1 Phoenix® .
* jednosměrný: všechna vlákna výztužného materiálu jsou navzájem rovnoběžná
**obousměrný: vlákna výztužného materiálu se kříží pod úhly 0° a 90°
Výsledky a diskuse
Na obrázku 1 je znázorněna Tepelná vodivostTepelná vodivost (λ s jednotkou W/(m-K)) popisuje přenos energie - ve formě tepla - hmotným tělesem v důsledku teplotního gradientu (viz obr. 1). Podle druhého termodynamického zákona teplo vždy proudí ve směru nižší teploty.tepelná vodivost jednosměrně (černě) a obousměrně (červeně) vyztužených plastových vzorků. Jednosměrně vyztužený vzorek měřený ve směru vláken (černé tečky) vykazuje nejvyšší tepelnou vodivost. Tepelná vodivostTepelná vodivost (λ s jednotkou W/(m-K)) popisuje přenos energie - ve formě tepla - hmotným tělesem v důsledku teplotního gradientu (viz obr. 1). Podle druhého termodynamického zákona teplo vždy proudí ve směru nižší teploty.Tepelná vodivost obousměrně vyztuženého vzorku, měřená rovněž ve směru vláken, byla o něco nižší. Vzhledem k vysoké tepelné vodivosti uhlíkových vláken ve směru vláken (tečky) byly tepelné vodivosti rovnoběžné se směrem vláken u obou vzorků 7 až 12krát vyšší než tepelné vodivosti kolmé na směr vláken (kosočtverce). Měření v kolmém směru poskytlo téměř stejné hodnoty tepelné vodivosti pro oba vzorky, protože celková orientace vláken kolmo ke směru měření nemá téměř žádný vliv.
Závěr
Pro speciální měřicí úlohy byla vyvinuta řada držáků vzorků LFA 467 Hyperflash, např. pro měření kapalin, prášků, tenkých kovových fólií atd. Mezi nimi je i speciální lamiantový držák vzorků použitý pro zde popsaná šetření. Pomocí tohoto speciálně navrženého držáku vzorků bylo možné rychle a snadno stanovit anistropii tepelné difuzivity materiálů s uhlíkovými vlákny v důsledku orientace vložených vláken.