Inleiding
Vezelversterkte kunststoffen zijn licht en toch stijf. Deze eigenschappen maken ze nuttig als constructiemateriaal in de auto-industrie. Om de procestijden tijdens de productie te optimaliseren, is de Thermische geleidbaarheidThermische geleidbaarheid (λ met de eenheid W/(m-K)) beschrijft het transport van energie - in de vorm van warmte - door een massa-lichaam als gevolg van een temperatuurgradiënt (zie fig. 1). Volgens de tweede wet van de thermodynamica stroomt warmte altijd in de richting van de lagere temperatuur.thermische geleidbaarheid van deze materialen een belangrijke eigenschap om te controleren. Deze is niet alleen afhankelijk van de temperatuur, maar ook van de oriëntatie van het wapeningsmateriaal.
Met de LFA 467 HyperFlash® kan de Thermische geleidbaarheidThermische geleidbaarheid (λ met de eenheid W/(m-K)) beschrijft het transport van energie - in de vorm van warmte - door een massa-lichaam als gevolg van een temperatuurgradiënt (zie fig. 1). Volgens de tweede wet van de thermodynamica stroomt warmte altijd in de richting van de lagere temperatuur.thermische geleidbaarheid van anistrope materialen eenvoudig en snel bepaald worden als functie van de temperatuur in verschillende ruimtelijke richtingen.
Monsters en experimenteel
Een koolstofvezelversterkte epoxyhars werd onderzocht die unidirectioneel* en bidirectioneel** versterkt was. De Thermische geleidbaarheidThermische geleidbaarheid (λ met de eenheid W/(m-K)) beschrijft het transport van energie - in de vorm van warmte - door een massa-lichaam als gevolg van een temperatuurgradiënt (zie fig. 1). Volgens de tweede wet van de thermodynamica stroomt warmte altijd in de richting van de lagere temperatuur.thermische geleidbaarheid werd zowel parallel als loodrecht op de vezelrichting geanalyseerd. De metingen werden uitgevoerd in een standaard monsterhouder (vierkant 12,7 mm) tussen 120°C en 200°C in stappen van 20 K. De soortelijke warmte werd bepaald met behulp van de DSC 204 F1 Phoenix® .
* unidirectioneel: alle vezels van het wapeningsmateriaal zijn parallel aan elkaar
**bidirectioneel: de vezels van het wapeningsmateriaal zijn gekruist onder een hoek van 0° en 90°
Resultaten en discussie
Figuur 1 toont de Thermische geleidbaarheidThermische geleidbaarheid (λ met de eenheid W/(m-K)) beschrijft het transport van energie - in de vorm van warmte - door een massa-lichaam als gevolg van een temperatuurgradiënt (zie fig. 1). Volgens de tweede wet van de thermodynamica stroomt warmte altijd in de richting van de lagere temperatuur.thermische geleidbaarheid van de unidirectioneel (zwart) en bidirectioneel (rood) versterkte kunststofmonsters. Het unidirectioneel versterkte monster, gemeten in de vezelrichting (zwarte stippen) vertoonde de hoogste Thermische geleidbaarheidThermische geleidbaarheid (λ met de eenheid W/(m-K)) beschrijft het transport van energie - in de vorm van warmte - door een massa-lichaam als gevolg van een temperatuurgradiënt (zie fig. 1). Volgens de tweede wet van de thermodynamica stroomt warmte altijd in de richting van de lagere temperatuur.thermische geleidbaarheid. De Thermische geleidbaarheidThermische geleidbaarheid (λ met de eenheid W/(m-K)) beschrijft het transport van energie - in de vorm van warmte - door een massa-lichaam als gevolg van een temperatuurgradiënt (zie fig. 1). Volgens de tweede wet van de thermodynamica stroomt warmte altijd in de richting van de lagere temperatuur.thermische geleidbaarheid van het bidirectioneel versterkte monster, ook gemeten in de vezelrichting, was iets lager. Door de hoge Thermische geleidbaarheidThermische geleidbaarheid (λ met de eenheid W/(m-K)) beschrijft het transport van energie - in de vorm van warmte - door een massa-lichaam als gevolg van een temperatuurgradiënt (zie fig. 1). Volgens de tweede wet van de thermodynamica stroomt warmte altijd in de richting van de lagere temperatuur.thermische geleidbaarheid van de koolstofvezels in de vezelrichting (stippen), was de Thermische geleidbaarheidThermische geleidbaarheid (λ met de eenheid W/(m-K)) beschrijft het transport van energie - in de vorm van warmte - door een massa-lichaam als gevolg van een temperatuurgradiënt (zie fig. 1). Volgens de tweede wet van de thermodynamica stroomt warmte altijd in de richting van de lagere temperatuur.thermische geleidbaarheid parallel aan de vezelrichting 7 tot 12 keer hoger dan de Thermische geleidbaarheidThermische geleidbaarheid (λ met de eenheid W/(m-K)) beschrijft het transport van energie - in de vorm van warmte - door een massa-lichaam als gevolg van een temperatuurgradiënt (zie fig. 1). Volgens de tweede wet van de thermodynamica stroomt warmte altijd in de richting van de lagere temperatuur.thermische geleidbaarheid loodrecht op de vezelrichting (diamanten) voor beide monsters. Metingen in de loodrechte richting leverden bijna dezelfde warmtegeleidingswaarden op voor beide monsters, omdat de algehele oriëntatie van de vezels loodrecht op de meetrichting bijna geen invloed heeft.
Conclusie
De LFA 467 Hyperflash heeft een verscheidenheid aan monsterhouders ontwikkeld voor speciale meettaken, zoals metingen aan vloeistoffen, poeders, dunne metaalfolies, enz. Een van deze monsterhouders is een speciale lamiante monsterhouder die gebruikt wordt voor het hier beschreven onderzoek. Met behulp van deze speciaal ontworpen monsterhouder kon de anistropie in de Thermische diffusieThermische diffusie (a met de eenheid mm2/s) is een materiaalspecifieke eigenschap voor het karakteriseren van onstabiele warmtegeleiding. Deze waarde beschrijft hoe snel een materiaal reageert op een verandering in temperatuur.thermische diffusie van de met koolstofvezels versterkte materialen als gevolg van de oriëntatie van de ingebedde vezels snel en eenvoudig worden bepaald.