Skróty artykułów PT6/2011
Transkrypt
Skróty artykułów PT6/2011
Nr 6/2011 Karolina BIEROŃSKA Politechnika Wrocławska, Instytut Materiałoznawstwa i Mechaniki Technicznej 50-370Wrocłw, ul. M. Smoluchowskiego 25 E-mail: [email protected] Prognoza rozwoju elektrowni wiatrowych w Polsce z uwzględnieniem przepisów i aspektu społecznego Streszczenie. W pracy zostały opisane przyczyny oraz prognozy rozwoju energetyki wiatrowej w Polsce. Przedstawiono wyniki ankiety, której celem było zbadanie nastawienia ludności do elektrowni wiatrowych i energii odnawialnej. wrócono uwagę na rosnące zapotrzebowanie materiałów kompozytowych na rynku odnawialnych źródeł energii. DEVELOPMENT FORECAST WIND POWER IN POLAND INCLUDING RULES AND SOCIAL ASPECT Summary. This article describes the reasons and forecasts of wind energy development in Poland. Presents the results of he survey, which aimed to investigate the relationship of people to the wind farms. Attention was drawn to the growing demand of composite materials on the market of renewable energy sources. Elżbieta BOCIĄGA, Monika KULA, Mariola WOJCIECHOWSKA Politechnika Częstochowska, Al. Armii Krajowej 19c, 42-200 Częstochowa Zak3ad Przetwórstwa Polimerów e-mail: [email protected] Charakterystyki odkształceniowo-naprężeniowe wyprasek wtryskowych z tworzyw termoplastycznych Streszczenie: Przedstawiono wyniki badań charakterystyki odkształceniowo-naprężeniowej uzyskane w próbie cyklicznego rozciągania, przy założeniu stałego poziomu amplitudy naprężenia, wyprasek wtryskowych z PP, ABS oraz PA. Rejestrowano zależność pomiędzy naprężeniem rozciągającym i wydłużeniem próbki, uzyskując pętle histerezy. Wykazano zmiany właściwości mechanicznych badanych próbek spowodowane cyklicznym obciążeniem. W badaniach DSC zaobserwowano nieznaczne zmiany stopnia krystaliczności cyklicznie obciążanych próbek. Słowa kluczowe: pętla histerezy, charakterystyka odkształceniowa, stopień krystaliczności THE STRAIN – STRESS CHARACTERISTICS OF INJECTION MOLDED THERMOPLASTIC PARTS Abstract: The results of investigations of strain-stress characteristics obtained during the cyclic tensile test, constant level of stress amplitude were presented in this work. The injection molded parts form PP, ABS and PA were tested. The relationship between tensile stress and elongation of the sample was recorded. As a result hysteresis loops were obtained. The change in mechanical properties of test specimens caused by cyclic loading has been shown. In DSC studies small changes in polymer crystallinity degree during cyclic loading were observed. Keywords: hysteresis loops, strain-stress characteristics, crystallinity degree Elżbieta BOCIĄGA, Milena TRZASKALSKA, Krzysztof WRÓŻ Politechnika Częstochowska, Zakład Przetwórstwa Polimerów, Al. Armii Krajowej 19C, 42-201 Częstochowa e-mail: [email protected] Wykorzystanie modeli przestrzeni barw w badaniach barwy wyprasek z tworzywa ABS bez oraz z dodatkiem środków barwiących Streszczenie W artykule omówiono różne modele przestrzeni barw oraz ich postrzeganie przez ludzkie oko. W części badawczej dokonano pomiarów barwy wyprasek wtryskowych z tworzywa ABS kolorymetrem SP60 firmy X–rite. Badania miały na celu porównanie barwy wyprasek wtryskowych z tworzywa o różnych zawartościach procentowych środków barwiących. Wyniki badań zostały przekonwertowane ze skali CIELab do skali RGB. Przestawiono schemat przeliczania modeli barw pomiędzy skalą niezależną CIELab do modelu przestrzeni RGB. Pozwoliło to na przedstawienie różnic barwy określonej przy wykorzystaniu tych modeli. Stwierdzono, ¿e model przestrzeni barwy RGB nie może być stosowany, jako model referencyjny, ponieważ jest on ściśle wiązany z urządzeniem wyświetlającym lub odczytującym. W badaniach przemysłowych lub naukowych, porównywanie barw powinno odbywać się przy użyciu modeli niezależnych. MODELS OF COLOUR SPACE AND COLOUR PRECEPTION IN THE COLOUR STUDIES OF ABS WITHOUT AND WITH ADDICTION OF COLORANT AGENTS Abstract: Models of colour space and also colour preception by the human eye in the colour studies of ABS without and with addiction of colorant agents were decribed. In experiments colour measurement of injection moulded parts using colorimeter SP60 from X–rite was made. The aim of the study was to compare the colour of moulded parts made of ABS with different percentage of colorant agents. The results in CIELab scale were converted into RGB scale. The scheme of colour models conversion from independent CIELab to RGB colour space model was presented. This allowed for presentation of colour differences determined by these models. RGB colour space model cannot be used as a reference model because of its close dependence with the display and reading devices. It means that, in industrial or scientific investigations, colour comparison should be done using independent models. Małgorzata CHWAŁ, Przemysław PASTUSZAK, Wojciech LACHENDRO*, Marek BARSKI *Politechnika Krakowska, Wydział Mechaniczny, Instytut Konstrukcji Maszyn, ul. Warszawska 24, 31-155 Krakow, e-mail: [email protected] Analiza delaminacji w panelach kompozytowych metodą termografii impulsowo-fazowej Streszczenie: Badania nieniszczące odgrywają znaczącą rolę w ocenie jakości wykonania nie tylko gotowych elementów, ale także materiałów wykorzystanych do ich wytworzenia. W pracy przedstawiono problematykę związaną z wykrywaniem wewnętrznych nieciągłości w materiałach kompozytowych. Sprawdzono możliwość wykorzystania aktywnej termografii w podczerwieni do identyfikacji defektów w materiałach kompozytowych. W tracie pomiarów poszukiwano optymalnych parametrów analizy impulsowo-fazowej i w tym celu różnicowano częstotliwości kamery, odległość pomiędzy kamerą a próbką, odległość pomiędzy lampami halogenowymi a próbką moc grzewczą oraz czas trwania impulsu cieplnego, a także czas trwania całej analizy. W prezentowanej pracy zastosowano aktywną termografię podczerwieni w celu wykrycia delaminacji w panelu wykonanym z laminatu szklanego (GFRP).W laminacie wprowadzono efekt delaminacji w postaci cienkiej folii teflonowej, którą umieszczono pomiędzy środkowymi warstwami tkaniny. Stwierdzono, iż termografię impulsowo-fazową można wykorzystać do wykrywania nieciągłości w laminatach szklanych. Uzyskane wyniki przedstawiono w formie obrazów fazowych oraz zmian temperatury na powierzchni próbki w funkcji czasu próbkowania. Słowa kluczowe: laminaty, delaminacje, termografia w podczerwieni, analiza impulsowo-fazowa IDENTIFICATION OF DELAMINATIONS IN COMPOSITE PANELS WITH THE USE OF PULSE PHASE THERMOGRAPHY Abstract: Composite materials are applied in a wide range of industrial applications and the quality of their performance has a significant influence on their behavior during exploitation. The existence of delamination can affect on the final fracture damage. Therefore the quality control of composite materials during the performance and utilization is demanded. The non-destructive techniques take part in a material quality monitoring and in that range the thermal methods play an important role. In the present paper the active infrared thermal analysis of GFRP panel with delamination is presented. Between the middle layers of laminate a delamination in the form of a thin teflon foil is introduced. Apulse phase thermography approach is used and optimal parameters of measurements are searching. The following factors are taken into account: camera lens and frequency, distance between the camera and the sample, distance between heat source and the sample, heating power, heat impulse duration and excitation period. Finally, applying a long heating time and low frequency the delamination in composite cylindrical panel is revealed. The results are demonstrated in the form of phase images and temperature distributions during the decay in function of image index. Key words: laminates, delamination, infrared thermography, pulse phase analysis Marcin DOŚPIAŁ 1,*), Michał SZOTA 2), Marcin NABIAŁEK 1), Katarzyna OŹGA 3) 1. Instytut Inżynierii Materiałowej, Wydział Inżynierii Procesowej, Materiałowej i Fizyki Stosowanej, Politechnika Częstochowska, ul. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa 2. Instytut Fizyki, Wydział Inżynierii Procesowej, Materiałowej i Fizyki Stosowanej, Politechnika Częstochowska, ul. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa 3. Zakład Optoelektroniki, Wydział Elektryczny, Politechnika Częstochowska, ul. Armii Krajowej 17, 42-200 Częstochowa * e-mail: [email protected] Wpływ rodzaju matrycy polimerowej na własności magnetyczne magnesów wiązanych Streszczenie: W pracy badano właściwości magnetyczne magnesów wyprodukowanych z mieszaniny proszku MQP-B otrzymanego z szybko chłodzonych taśm Nd-(Fe, Co)-B i wiązanych różnymi rodzajami tworzyw. Za pomocą magnetometru wibracyjnego zmierzono pętle histerezy w zewnętrznym polu magnetycznym do 2T. Na podstawie tych krzywych wyznaczono wartości remanencji _0Mr, koercji JHC, namagnesowania nasycenia _0MS oraz maksymalnej gęstości energii magnetycznej (BH)max. Ze zdjęć wykonanych na metalograficznym mikroskopie świetlnym określono średni rozmiar cząstki magnetycznie twardego proszku MQP-B. Stwierdzono, że rozkłady wielkości cząstek w magnesach wiązanych różnymi rodzajami żywic są bardzo podobne i nie mają istotnego wpływu na własności magnetyczne badanych magnesów. Przyczyny różnic własności magnetycznych autorzy dopatrują się w niewielkiej różnicy w gęstościach próbek oraz zawartości porów powietrza w objętości magnesu. INFLUENCE THE TYPE OF POLYMER MATRIX ON MAGNETIC PROPERTIES OF BONDED MAGNETS Abstract: In this work, the magnetic properties of magnets produced from a mixture of MQP-B powder, obtained from the rapidly-quenched tapes of Nd-(Fe, Co)-B and bonded by different types of polymers were studied. The hysteresis loops were measured using a vibrating sample magnetometer in the external magnetic field up to 2T. On the basis of these curves the values of remanence _0Mr, coercivity JHC, saturation magnetization _0MS and the maximum energy product (BH)max, were estimated. From pictures, taken on metallographic light microscope, the average particle size of magnetically hard MQP-B powder was determined. It was found that particle size distributions in magnets bonded by different types of resins, are very similar and have no significant effect on the magnetic properties of the investigated magnets. Reasons for differences in magnetic properties, the authors seek in a small difference in the densities of samples and the content of the air pores in the volume of the magnet. Adam GNATOWSKI, Mariola WOJCIECHOWSKA, Zakład Przetwórstwa Polimerów, Politechnika Częstochowska, Al. Armii Krajowej 19c, 42-200 Częstochowa * e-mail: [email protected] Analiza zmian właściwości termomechanicznych kompozytu poliacetalu z włóknem szklanym po procesie starzenia elektrochemicznego Streszczenie: Wytwarzanie kompozytów poliacetalu jest uzasadnione licznymi zaletami metod ich wytwarzania, możliwości przeprowadzenia mieszania podczas przetwórstwa, rozszerzonymi możliwościami ich wykorzystania i warunkami eksploatacji. Starzenie kompozytów pociąga za sobą zmianę właściwości termomechanicznych tych materiałów. Przewidywanie zmian właściwości na skutek starzenia odgrywa dużą rolę w planowaniu składu jak również w sporządzaniu kompozytów polimerowych. W artykule omówiono wyniki badań wpływu dodatku włókna szklanego oraz starzenia na wybrane właściwości kompozytu poliacetalu o zawartości 10 i 30% włókna szklanego. Badania obejmowały: właściwości mechaniczne, termiczną analizę dynamicznych właściwości mechanicznych oraz analizę termiczną. Właściwości termomechaniczne określono metodą DMTA. Wyznaczono przebiegi zmian wartości modułu zachowawczego E’ oraz tangensa kąta stratności mechanicznej tg_ w zależności od temperatury i częstotliwości drgań. Zbadano stopień krystaliczności metodą DSC oraz określono zakres temperatury topnienia fazy krystalicznej. Badania przeprowadzono dla poliacetalu o nazwie firmowej Tarnoform 300. Określono wpływ starzenia elektrochemicznego na badane właściwości zarówno poliacetalu jak i kompozytów z dodatkiem włókna szklanego. Zaobserwowano zmiany wartości modułu zachowawczego i tangensa strat mechanicznych w funkcji temperatury oraz częstotliwości drgań dla próbek po procesie starzenia. W przeprowadzonych badaniach zarejestrowano najmniejsze wartości modułu zachowawczego dla kompozytów po procesie starzenia elektrochemicznego zarówno dla poliacetalu jak i kompozytów z dodatkiem włókna szklanego. Charakter zmian wartości modułu zachowawczego w funkcji temperatury jest jednakowy dla badanych częstotliwości drgań 1 i 10 Hz. Zarejestrowano wpływ procesu starzenia na stopień krystaliczności, którego wartość jest mniejsza dla próbek badanego kompozytu starzonego. Określono wpływ procesu starzenia na wytrzymałość na rozciąganie oraz twardość, przy czym zarejestrowano spadek wartości wytrzymałości na rozciąganie oraz twardości próbek po starzeniu zarówno poliacetalu jak i kompozytów z włóknem szklanym. Słowa kluczowe: kompozyty, właściwości mechaniczne, właściwości termiczne, poliacetal, włókno szklane, starzenie. ANALYSIS OF CHANGES THERMOMECHANICAL PROPERTIES OF ELECTROCHEMICALLY AGED POLYACETAL COMPOSITE WITH A GLASS FIBRE ADDITION Abstract: Determination of the influence of a filler addition and electrochemical ageing on the change of dynamic mechanical properties, investigated byDMTAmethod for samples made of polyacetal composite with glass fibre was the aim of this work. Using this equipment, dynamical properties of polyacetal composite in relation to the temperature and frequency were determined. The samples were bended with a frequency 1 Hz and 10 Hz in a temperature range from -110 to 140 °C and a heating rate 2 K/min. The decrease of the value storage modulus for polyacetal and polyacetal with glass fibre addiction after ageing was observed. The similar dependence was obtained for samples with content of 10% and 30% of glass fibre addiction. The similar dependence also was obtained for frequency 1 Hz and 10 Hz. With the increase of the temperature, the storage modulus decreases. The investigation of crystallinity degree using DSC method as well as the investigation of the tensile strength and hardness have been made. The DSC investigations prove the decrease in the crystallization degree of polyacetal/glass fibre composite for the samples ageing. The investigation results let know about polyacetal/glass fibre composite behaviour after ageing, what can be useful in practice, when selecting the material for parts that will have to work in conditions of electrochemical ageing. Keywords: dynamic properties, thermal properties, polyacetal, glass fibre, ageing W. HUFENBACH, M. GUDE, W. BLAZEJEWSKI, A. CZULAK, A. BORKOWSKI Manufacturing and pressure test using infrared camera of carbon fibre reinforced braided composite vessels ABSTRACT. Due to high specific mechanical properties, high design freedom combined with economic and reproducible manufacture processes, braided composites based on glass fibre reinforced hardening matrix systems exhibit a high application potential for high-pressure composite vessels. High-pressure composite vessels find broad application in many areas such as: automotive industry, aeronautics, rescue services, etc. In comparison to standard steel vessels, composite vessels have many advantages. High mechanical strength and high weight reduction make composite vessels popular in novel technologies. An interesting example is a lightweight, high-pressure vessel destined to store compressed fuels like methane or hydrogen. These gases are necessary either to supply the fuel cell (mainly H2) or for a direct combustion in cars, special mobile devices and different equipment (e.g. stationary power generator etc.). But the modern high-pressure composite vessel needs a research to recognize the emergence of damage leading to the destruction of its structure. The novel braiding technology of glass fibre reinforced structures has high potential to fabricate near-net-shaped fibre preforms of complex shaped composite vessels and allows to accelerate the manufacturing process, ensuring the reproducibility and good quality of the specimens. This publication contributes to the development of pressure test methods of braided high pressure composite vessels, describing the method of recognizing the change of temperature in the places where the structure damage occurs. STRESZCZENIE. Ze względu na dobre właściwości mechaniczne, dużą swobodę konstruowania oraz w połączeniu z ekonomicznymi i powtarzalnymi procesami produkcji, kompozyty wyplatane na bazie włókien szklanych z osnową chemoutwardzalną charakteryzują się wysokim potencjałem szczególnie w przypadku wytwarzania ciśnieniowych zbiorników kompozytowych. Obecnie wysoko ciśnieniowe zbiorniki kompozytowe znajdują szerokie zastosowanie w wielu dziedzinach, jak: przemysł motoryzacyjny, lotniczy, ratunkowy itd. W porównaniu do standardowych zbiorników stalowych, kompozytowe posiadają wiele zalet. Wysoka wytrzymałość mechaniczna i duża redukcja masy zbiorników kompozytowych powoduje, że stają się one popularne dzięki wykorzystaniu nowych technologii. Interesującym przykładem są lekkie, wysokociśnieniowe zbiorniki przeznaczone do przechowywania paliw sprężonych, takich jak metan lub wodór. Gazy te są niezbędne do zasilania ogniw paliwowych (głównie H2) lub do bezpośredniego spalania w samochodach, i innych urządzeniach mobilnych i specjalistycznych (np. stacjonarny agregat prądotwórczy itd.). W celu zrozumienia zachowania sie tych materiałów wyplatanych niezbędne jest przeprowadzenie badań pozwalające na rozpoznanie uszkodzeń prowadzących do zniszczenia struktury zbiorników kompozytowych, pracujących w dużym zakresie ciśnienia gazu. Niniejsza publikacja przedstawia rozwój metod badawczych z wykorzystaniem kamery termowizyjnej pozwalających rozpoznać zmiany temperatury w miejscu uszkodzenia struktury ocioenieniowych zbiorników wyplatanych. W. HUFENBACH, M. GUDE, A. CZULAK, P. GĄSIOR, M. KRETSCHMANN Manufacturing and pressure tests of braided vessels with integrated optical fiber sensors ABSTRACT. The novel braiding technology of glass fiber reinforcement structures has high potential to fabricate near-net-shaped fiber preforms of complex shaped composite vessels and to allow an accelerated manufacturing process, ensuring the reproducibility and good quality of the specimens. In this paper, the methodology of prototyping high-pressure composite vessels, manufactured with this novel technique, according to this construction type is shown. High pressure composite vessels have broad applications in many areas such as: automotive industry, aeronautics, rescue services, etc. In comparison to standard steel vessels, composite vessels have many advantages. High mechanical strength and strong weight reduction make composite vessels popular in novel technologies. An interesting example is a lightweight, high pressure vessel destined to store compressed fuels like methane or hydrogen. These gases are necessary to supply the fuel cell (mainly H2) or to direct burning of the gases in cars, special mobiles, and different equipment (ex. Stationary power generator etc.). However, the novel high-pressure composite vessel needs a very efficient manufacturing process and precise monitoring system. For suitable monitoring system, optical fiber sensors were used to register deformation areas, enabling their on-line or periodical technical monitoring. During the braiding process, between the last reinforcement layers, two types of optical fiber sensors were installed. Point sensors in the form of Fiber Bragg Gratings were used. FBGs are novel optical sensors recorded within the core of the standard optical fiber. Additional optical fiber sensors in form of FBGs for reference measurement were installed on the outer surface of the pressure vessel. STRESZCZENIE. Nowoczesne technologie wytwarzania konstrukcji zbrojonych wyplatanym włóknem szklanym mają duży potencjał w wytwarzaniu zbiorników kompozytowych o wysokiej dokładności wymiarowo-kształtowej, pozwalając na przyspieszenie procesu produkcyjnego, wraz z zapewnieniem powtarzalności oraz dobrej jakości próbek. W niniejszym opracowaniu pokazano metodologie produkcji prototypów wysokociśnieniowych zbiorników kompozytowych, wytwarzanych techniką dopasowaną do tego typu konstrukcji. Wysokociśnieniowe zbiorniki kompozytowe znajdują szerokie zastosowanie w wielu dziedzinach jak: przemysł motoryzacyjny, lotniczy czy w służbach ratowniczych itp. W porównaniu do standardowych zbiorników stalowych, zbiorniki kompozytowe posiadają wiele zalet. Wysoka wytrzymałość mechaniczna oraz niewielka masa sprawiają, że w produkcji kompozytowych zbiorników stosuje się coraz częściej nowoczesne technologie. Interesującym przykładem są lekkie wysokociśnieniowe zbiorniki przeznaczone do przechowywania sprężonych paliw, takie jak metan lub wodór. Gazy te są niezbędne do zasilania ogniw paliwowych (głównie H2) lub do bezpośredniego spalania w samochodach, pojazdach specjalnych oraz innych urządzeniach (np. w stacjonarnych agregatach prądotwórczych itp.). Ale te nowoczesne wysokociśnieniowe zbiorniki kompozytowe potrzebują wydajnego procesu produkcyjnego, jak równie¿ precyzyjnego systemu monitorowania. Z tego względu, w pracy wykorzystano czujniki optyczne do rejestracji obszarów odkształceń, pozwalające na ciągły lub okresowy monitoring. Podczas procesu wyplatania, dwa rodzaje siatek Bragga (FGB) zostały zintegrowane ze strukturą, pomiędzy przedostatnią, a ostatnią warstwą zbrojenia. W celu uzyskania wartości referencyjnych, dodatkowe optyczne czujniki zostały równie¿ zainstalowane na zewnętrznej powierzchni zbiornika ciśnieniowego. Mariola JASTRZEBSKA, Wojciech JURCZAK* Akademia Morska w Gdyni, Wydział Przedsiębiorczości i Towaroznawstwa, ul. Morska 83, 81-225 Gdynia e-mail: [email protected] * Akademia Marynarki Wojennej w Gdyni, Wydział Mechaniczno-Elektryczny, ul. Śmidowicza 69, 81-103 Gdynia Modyfikacja kompozytów z odpadami poliestrowo-szklanymi Streszczenie: Obecnie odpady laminatów poliestrowo-szklanych trafiają na składowiska i stanowią poważny problem. W związku z tym, że ma to duże znaczenie dla ochrony środowiska i ekonomiki gospodarki, podjęto próbę zagospodarowania odpadów laminatów poliestrowo-szklanych jako napełniaczy do kompozytów polimerowych. W poliestrowych kompozytach mączkę dolomitową częściowo zastąpiono rozdrobnionymi odpadami poliestrowo-szklanymi. Wcześniejsze badania wykazały, że dodatek recyklatu obniża wytrzymałość na zginanie i ściskanie kompozytów. W celu poprawienia właściwości mechanicznych kompozytów w pracy zastosowano nanonapełniacz Nanobent ® ZW1 w ilości 2% wag. całej kompozycji. Oceniono wpływ nanonapełniacza na wytrzymałość na ściskanie i zginanie kompozytów z recyklatem poliestrowo-szklanym. MODIFICATION OF COMPOSITES CONTAINING GLASS REINFORCED POLYESTER WASTE Abstract: The current disposal methods of glass reinforced polyesters waste are landfill and it is a major problem. Due to the increased environmental demands and economics of industry, it is important to solve the problem. The glass reinforced polyester waste were ground and added to polyester resin in order to produce new polymer composites. The earliest studies showed that using glass reinforced recyclate in polymer composites significantly decreases the compressive and flexural strengths. The influence of the amount of nanofiller Nanobent® ZW1 on the mechanical properties of polymer composites containing glass reinforced polyester waste have been tested. The nanofiller was introduced to polyester composites in the amounts of 2 wt. % of all the components. Piotr KĘDZIORA, Adam STAWIARSKI, Marek BARSKI Diagnostyka Materia3ow Polimerowych 2011 Instytut Konstrukcji Maszyn, Politechnika Krakowska, ul. Warszawska 24, 31-155 Kraków [email protected] Badania nieniszczące kompozytowych powłok cylindrycznych z delaminacją Streszczenie: W prezentowanej pracy przedstawiono wyniki analizy eksperymentalnej i numerycznej kompozytowych paneli cylindrycznych bez i z jedną delaminacją (rozwarstwieniem między warstwami laminatu). Do analizy wykorzystano kompozytowy cylinder wykonany z tkaniny szklanej i żywicy epoksydowej. W badaniach doświadczalnych analizowano propagacje fal w wielowarstwowych powłokach kompozytowych z wykorzystaniem przetworników piezoelektrycznych (PZT). Fala była wzbudzana jednym przetwornikiem piezoelektrycznym i odczytywana innym czujnikiem PZT. Sygnały wzbudzenia i odpowiedzi były wytwarzane i zbierane przez analizator, który był sterowany przez komputer przy wykorzystaniu pakietu MATLAB. Wyniki zostały opracowane z wykorzystaniem wspomnianego pakietu dla paneli bez i z delaminacją. Widoczna jest różnica między sygnałami otrzymanymi dla kompozytu nieuszkodzonego i z delaminacją. Wyniki te zostały porównane z rezultatami otrzymanymi poprzez numeryczną analizę. Analiza numeryczna została przeprowadzona z wykorzystaniem pakietu ANSYS i 3-W elementów skończonych. Przedyskutowano także problematykę optymalizacji i ułożenia czujników z uwagi na możliwość detekcji uszkodzeń laminatu, w którym położenie defektu jest nieznane. EXPERIMENTAL ANALYSIS OF COMPOSITE CYLINDRICAL SHELLS WITH DELAMINATIONS. Abstract: Delaminations are one of the most severe defects associated with multilayered laminated composite structures.In this study, damage detection in fiber-reinforced composite laminated panels using Lamb waves is demonstratedwith the use of a sensor array. Experiments are conducted to empirically characterize the wave propagation behavior in a manufactured laminate. Piezoelectric (PZT) patches are used as sensors and actuators in the experiments. These results are used to quantify the difference in the cases of perfect and defected structures. The experimental results are also compared with a numerical analysis for cylindrical panels with the use of 3D finite elements. Alot of numerical results allow us to understand better the influence of various parameters on the form of wave propagation in cylindrical multilayered shells. The problems of optimization and positioning sensors were also discussed due to possibility of detecting damage the laminate, in which the location of the defect is unknown. Jacek KOŚCIUK 1), Wojciech BŁAŻEJEWSKI 2)*, Radosław RYBCZYNSKI 2) 1) Laboratorium Skanowania i Modelowania 3D, Wydział Architektury, Politechniki Wrocławskiej, 50-317 Wrocław, ul. Boles3awa Prusa 53/55. 2) Instytut Materiałoznawstwa i Mechaniki Technicznej, Politechniki Wrocławskiej, 50-370Wrocław, ul. M. Smoluchowskiego 25. * E-mail: [email protected] Przemieszczenia nawiniętego wzmocnienia kompozytowego zbiornika ciśnieniowego Streszczenie. W pracy badano przemieszczenia w warstwie kompozytowej (wykonanej metodą nawijania) zbiornika ciśnieniowego. Oplot kompozytowy o grubości ok. 4,5 mm wykonano metodą nawijania na mokro z włókna szklanego i żywicy epoksydowej na linerze stalowym o grubości ścianki 1,25 mm i średnicy 113 mm . Zbiorniki w stanie obciążonym i bez obciążenia poddano skanowaniu światłem strukturalnym. Stan obciążony uzyskiwano przez ściskanie osiowe z siłą 240 kN gumy znajdującej się wewnątrz części cylindrycznej butli. Z uzyskanych wyników skanowania sporządzono modele 3D nawiniętej warstwy w stanie obciążonym i bez obciążenia. Porównanie modeli 3D pokazuje występowanie przemieszczeń o różnej wartości zależnej od charakterystycznych punktów architektury włókien wzdłuż tworzącej zbiornika. W miejscach przeplotów oraz obszarach pierwszych nawiniętych wiązek przemieszczenia są mniejsze od przemieszczeń występujących w obszarach bez przeplotów oraz wiązek nawijanych jako ostatnie – zewnętrzne. WOUND LAYER DISPLACEMENTS IN HIGH PRESSURE COMPOSITE VESSELS Summary. The displacements in the wound layer of the high pressure composite vessels have been investigated. The composite pressure vessels have been made by wet filament winding of the glass fiber roving impregnated with the epoxy resin (composite layer thickness: 4,5 mm) on the steel liner (diameter: 113 mm, wall thickness: 1,25 mm). After scanning of the loaded (inner axial compression with 240 kN force) and the unloaded pressure vessels with structured light scanner, 3D cylinder models (loaded and unloaded) have been built. The results obtained from the comparison of the 3D models indicate the different levels of the displacements which seem to be related to the characteristic points of the winding architecture. The displacements in the interweavings zones (undulation zone) and the displacements near to the first wound bundles are smaller than these in the areas out of the interweavings and near to the latest wound bundles. Joanna MAŻULIS, Marcin WRZESINSKI, Karolina BIERONSKA Instytut Materiałoznawstwa i Mechaniki Technicznej Politechniki Wrocławskiej 50-370Wrocław, ul. M. Smoluchowskiego 25 Efekt wzmocnienia konstrukcji stalowych przy użyciu włókien węglowych Streszczenie. W pracy zbadano skuteczność zastosowania dodatkowych zacisków przy wzmacnianiu belek stalowych komercyjnymi taśmami kompozytowymi. Próbki stalowe wzmocnione w dolnej części jednokierunkowym kompozytem węglowym poddawano zginaniu czteropunktowemu. W celu uniknięcia przedwczesnego zniszczenia połączenia klejowego wykorzystano komplet specjalnych zacisków. Niniejsza metoda może być wykorzystywana przy wzmacnianiu konstrukcji stalowych (szczególnie zabytkowych). Praca jest kontynuacją badań zaprezentowanych w [1]. REINFORCEMENT EFFECT OF USING CARBON FIBRES ON STEEL STRUCTURE Summary. Effectiveness of applying additional clamps when reinforcing steel beams with commercial composite tapes was examined in this paper. Steel samples reinforced at their bottom with unidirectional Carbon Fibre Reinforced Polymer (CFRP) tapes were subjected to four-point bending. In order to avoid premature destruction of the glue bonding a set of special clamps was applied. This method may prove useful for strengthening steel structure (esp. of historical value). This paper is a continuation of earlier research presented in [1]. Katarzyna OŹGA 1,*, Wojciech KUŹNIK 2, Ewa GONDEK 3, Michał SZOTA 4, Marcin DOŚPIAŁ 5, Marcin NABIAŁEK 5, Paweł CZAJA 6 1. Zakład Optoelektroniki, Wydział Elektryczny, Politechnika Częstochowska, ul. Armii Krajowej 17, 42-200 Częstochowa 2. Zakład Fizykochemii, Wydział Chemiczny, Politechnika Ś1ąska, ul. Strzody 9, 44-100 Gliwice 3. Instytut Fizyku, Politechnika Krakowska, ul. Podchorążych 1, 30-084 Kraków 4. Instytut Inżynierii Materiałowej, Wydział Inżynierii Procesowej, Materiałowej i Fizyki Stosowanej, Politechnika Częstochowska, ul. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa 5. Instytut Fizyki, Wydział Inżynierii Procesowej, Materia3owej i Fizyki Stosowanej, Politechnika Częstochowska, ul. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa 6. Zakład Metrologii i Diagnostyki, Wydział Elektryczny, Politechnika Częstochowska, ul. Armii Krajowej 17, 42-200 Częstochowa * e-mail: [email protected] kompozytów... Wpływ matrycy polimerowej na obsorbcję optyczną i kin etykę fluorescencji kompozytów zawierających chromofory pochodnych pirazolochinoliny Streszczenie: W pracy przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych dla kompozytów, utworzonych w wyniku wbudowania nowych pochodnych chromoforów pirazolochinoliny (PQF) w matryce polimerowe różnego składu i różnej polarności. Ustalono wpływ polarności zastosowanych matryc polimerowych oraz stężenia chromoforów na zwiększenie wartości maksymalnego współczynnika absorpcji optycznej. Otrzymano zwężenie szerokości emisyjnej linii spektralnej o około 40 i 50 nm, w przypadku chromoforów pirazolochinoliny wbudowanych w bardziej polarne matryce polimerowe, takie jak polistyren (PS) czy poliwęglan (PC), w stosunku do matrycy poli(metakrylanu metylu) (PMMA). Fakt ten związany jest z oddziaływaniem dipol-dipol pomiędzy chromoforem PQF a zastosowaną matrycą polimerową. Dla chromoforów (o stężeniu optymalnym: 0,2 % w/w) prowadzonych do matrycy PMMA z pomiarów zaniku fotoluminescencji wyznaczono czas relaksacji wynoszący 17,8 ns. INFLUENCE OF POLYMER MATRIX ON OPTICAL ABSORPTION AND FLUORESCENCE KINETICS OF THE COMPOSITES WITH FLUORINE CONTAINING CHROMOPHORES – DERIVATIVES OF PYRAZOLOQUINOLINE Abstract: This work covers experimental research on composites formed by incorporation of new chromophores –pyrazoloquinoline derivatives- into polymer matrices differing in composition and polarity. Influence of matrix polarity and chromophore concentration on maximum optical absorption coefficient was established. Emission spectral line narrowing by 40 to 50 nm was observed in the case of polystyrene (PS) and polycarbonate (PC) matrices with respect to poly(methyl methacrylate) (PMMA). This difference is attributed to dipole-dipole interactions between the PQF chromophore and the polymer matrix. Relaxation time of 17,8 ns was estimated from luminescence decay experiment for a composite containing 0,2 % w/w of chromophore in PMMA matrix. Katarzyna OŹGA 1,*, Marcin NABIAŁEK 2, Michał SZOTA 3, Piotr RAKUS 1, Paweł CZAJA 4, Marcin DOŚPIAŁ 2, Janusz BERDOWSKI 5, Zygmunt TYLCZYNSKI 6 1. Zakład Optoelektroniki, Wydział Elektryczny, Politechnika Częstochowska, ul. Armii Krajowej 17, 42-200 Częstochowa 2. Instytut Fizyki, Wydział Inżynierii Procesowej, Materia3owej i Fizyki Stosowanej, Politechnika Częstochowska, ul. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa 3. Instytut Inżynierii Materiałowej, Wydział Inżynierii Procesowej, Materia3owej i Fizyki Stosowanej, Politechnika Częstochowska, ul. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa 4. Zak3ad Metrologii i Diagnostyki, Wydzia3 Elektryczny, Politechnika Częstochowska, ul. Armii Krajowej 17, 42-200 Częstochowa 5 . Instytut Fizyki, Akademia im. Jana D3ugosza, ul. Armii Krajowej 13/15, 42-200 Częstochowa 6. Wydzia3 Fizyki, Uniwersytet im. Adama Mickiewicza, ul. Umultowska 85, 61-614 Poznań * [email protected] Wpływ osnowy polimerowej na piezooptykę nanokrystalitów γ-glicyny Streszczenie: Ustalono główną rolę polarności osnów polimerowych na dyspersję zjawiska piezooptyki nanokrystalitów γ-glicyny wprowadzonych w osnowy polimerowe poli(metakrylanu metylu) (PMMA) oraz poliwęglanu (PC). Stwierdzono pojawienie się efektu piezooptycznego pod wpływem obróbki laserowej dwoma wiązkami świetlnymi o długości fali 1064 nm oraz 532 nm, generowanymi z jednego źródła laserowego YAG: Nd. Optymalne rozmiary nanokrystalitów γ-glicyny, dla których otrzymano odpowiednie wartości współczynników piezooptyczych wynosiły 50-80 nm (optymalna koncentracja 5,5 %w j. wag.).W pracy badano relaksacje oraz zależności spektralne odpowiednich współczynników tensora piezooptycznego. INFLUENCE OF POLYMER MATRICES ON PIEZOOPTICS OF γ-GLYCINE NANOCRYSTALLITES Abstract: We have established a principal role of the polarity of polymer matrices on the piezooptical dispersion of the γ-glycine nanocrystallites embedded into the polymethymethacrylate (PMMA) and polycarbonate (PC) matrices. We have found that the optical treatment by bicolor two laser beams at 1064 nm and 532 nm which are originating from the same 10 ns Nd:YAG lasers, causing occurrence of the piezooptical effects. The optimal content of the γ-glycine nanocrystallites with respect to the magnitude of piezooptical coefficients with the sizes within the range 50-80 nm correspondence to the 5.5%in weighting unit.We studied relaxation and spectral dependences of the corresponding coefficients of piezooptic tensor. Katarzyna OŹGA 1,*, Michał SZOTA 2, Marcin NABIAŁEK 3, Marcin DOŚPIAŁ 3, Piotr RAKUS 1, I.V. KITYK 1 1. Zakład Optoelektroniki, Wydział Elektryczny, Politechnika Częstochowska, ul. Armii Krajowej 17, 42-200 Częstochowa 2. Instytut Inżynierii Materia3owej, Wydział Inżynierii Procesowej, Materia3owej i Fizyki Stosowanej, Politechnika Częstochowska, ul. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa 3. Instytut Fizyki, Wydział Inżynierii Procesowej, Materiałowej i Fizyki Stosowanej, Politechnika Częstochowska, ul. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa *e-mail: [email protected] Diagnostyka optyczna kompozytów zawierających Hetero fulereny Streszczenie: Eksperymentalnie ustalono, że zamieszczenie dwóch atomów germanu w cząsteczce C60 zwiększa podatność optyczną drugiego rzędu kompozytu polimerowego w porównaniu do podstawienia jednym atomem C59Ge. Efektywnymi dla takich kompozytów są metody badawcze oparte na fotoindukowanej drugiej harmonicznej światła SHG i absorpcji dwufotonowej, którą opisuje się tensorami czwartego rzędu i które nie wymagają niecentrosymetryczności badanego materiału. Poszczególne chromofory C59Ge i C58Ge2 (o stężeniu 7 % w j. wag.) wprowadzono do matrycy oligoeterakrylanu (OEA) i fotoutwierdzono światłem nadfioletowym. Jednocześnie dla takich kompozytów przeprowadzono obliczenia odpowiednich hiperpolaryzowalności i ustalano ich związek z podatnościami drugiego rzędu. Obliczenia teoretyczne dla cząsteczek C59Ge i C58Ge2 wprowadzonych do matrycy fotopolimerowej przeprowadzono metodami molekularnej optymalizacji geometrycznej struktury i dynamiki molekularnej. Zoptymalizowana struktura posłużyła do wyznaczenia hiperpolaryzowalności drugiego rzędu metodą chemii kwantowej. OPTICAL DIAGNOSTICS OF COMPOSITES CONTAING HETEROFULLERENES Abstract: Using experimental methods it was established that replacement by the two germanium atoms in C60 molecule enhances the second order susceptibility of the polymer composites compared with a one-atom substitution C59Ge. More effective for the such composites are the methods based on the photoinduced second harmonic generation (SHG) and two-foton absorption (TPA) which are described by the fourth rank tensors and which do not need non-centrosymmetry. Different chromphores C59Ge and C58Ge2 (with a concentration of 7% in weight un.) were incorporated into the oligoetheracrylate (OEA) polymer matrix and solidification process was performed by using UV light. Simultaneously for such composites were performed the calculations of the corresponding hyperpolarizabilites and was established the relations with the susceptibilities of the second order. Theoretical calculations are performed using the molecular geometry optimization and molecular dynamics for the C59Ge and C58Ge2 molecules incorporated into the photopolymer matrix. This optimized molecular structure was used for the quantum chemical calculation of second-order hyperpolarisabilities. Czesława PALUSZKIEWICZ Akademia Górniczo-Hutnicza, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Katedra Chemii Krzemianów i Zwi1zkow Wielkocząsteczkowych e-mail: [email protected] Badania biopolimerów technikami spektroskopii oscylacyjnej Streszczenie: W prezentowanej pracy pokazano możliwości zastosowania metod spektroskopii oscylacyjnej tj. fourierowskiej spektroskopii w środkowej podczerwieni (FTIR) oraz fourierowskiej spektroskopii Ramana (FTRaman) do identyfikacji i modyfikacji biopolimerów i ich kompozytów. Analizowano biopolimery takie jak – poli(2-deoksy-2-aminoglukoza) popularnie nazywana chitozanem (CS) oraz polikaprolakton (PCL), które stanowiły matryce do otrzymywania nanokompozytów. Jako modyfikatory stosowano: glinokrzemian warstwowy montmorylonit (K5) oraz hydroksyapatyt (HAp). Nanokompozyty na bazie biopolimerów otrzymano metodą odlewania. Badaniom metodami spektroskopii oscylacyjnej poddano zarówno materiały wyjściowe jak i produkty reakcji. Wykazano, że na podstawie przeprowadzanych analiz technikami spektroskopii oscylacyjnej można uzyskać informacje uśrednione z całego polimeru oraz z jego powierzchni. Zastosowane metody spektroskopii oscylacyjnej pozwoliły również na ocenę biozgodności i degradacji badanych materiałów. STUDY OF BIOPOLYMERS USING VIBRATIONAL SPECTROSCOPY TECHNIQUES Abstract: The paper presents the possibility of application of vibrational spectroscopy methods, such as Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and Fourier Transform Raman Spectroscopy (FT Raman) to identify and determine modification of biopolymers and their composites. Biopolymers, namely chitozan and polycaprolacton were used as matrices in the preparation of nanocomposites. Monmorylonite (K5) and hydroxyapatite (HAp) were applied as nanoparticles. The nanocomposite materials were obtained by casting method. In this study biopolymer matrices as well as modifiers and modification products were analyzed. It is shown that application of spectroscopic techniques allows to receive information from the surface and the bulk of the materials. Application of these methods permits us to characterize dispersion of nanoparticles in a polymer matrix as well as biocompatibility and degradation of the analyzed materials. Sebastian PAWLAK*, Gabriel WRÓBEL Instytut Materiałów Inżynierskich i Biomedycznych, Wydział Mechaniczny Technologiczny Politechnika Śląska w Gliwicach, ul. Konarskiego 18 A, 44-100 Gliwice *autor do korespondencji: [email protected] Wpływ grubości próbki na wyniki pomiarów dyfuzyjności cieplnej żywicy epoksydowej Streszczenie. W artykule przedstawiono wpływ grubości próbki na mierzoną wartość dyfuzyjności cieplnej modyfikowanej żywicy epoksydowej. Badania dyfuzyjności cieplnej przeprowadzono metodą impulsu cieplnego. Wyniki badań eksperymentalnych wykazały, że grubość próbki badanej ma istotny wpływ na uzyskany wynik dyfuzyjności cieplnej. THE EFFECT OF SPECIMEN THICKNESS ON THE THERMAL DIFFUSIVITY VALUE OF NEAT EPOXY RESIN Abstract. The article presents the effect of specimen thickness on measured value of thermal diffusivity of modified epoxy resin. The thermal diffusivity measurements were carried out using the heat pulse method. Experimental results showed that the specimen thickness considerably affects the obtained value of thermal diffusivity. Jacek PIETRASZEK Instytut Informatyki Stosowanej, Politechnika Krakowska [email protected] Wspomaganie wyboru planów doświadczeń doradczym systemem ekspertowym Streszczenie. Opisano proces wyboru planu doświadczenia dla badań materiałowych wspomagany doradczym systemem ekspertowym. Zaproponowano uzupełniający mechanizm klasyfikacyjny umożliwiający dodatkowe zawężenie listy proponowanych planów. Przedstawiono przykład klasyfikacji zagadnienia odniesiony do badań uszczelnień w siłownikach hydraulicznych maszyn roboczych. EXPERIMENTAL DESIGN SELECTION AIDED BY SUPPORTING EXPERT SYSTEM Abstract. The experimental design selection process aided by supporting expert system is described in this paper. The complementary classification tool to further refine the list of selected designs is proposed. There is an example of classification issue related to the study of seals in hydraulic actuators. Maciej ROJEK, Gabriel WRÓBEL, Małgorzata SZYMICZEK Instytut Materiałów Inżynierskich i Biomedycznych Politechnika Śląska Nieniszczące metody badań materiałów polimerowych Streszczenie. W artykule omówiono nieniszczące metody badań materiałów polimerowych – radiologiczną, prądów wirowych, wizualne, penetracyjną. Szerzej omówiono natomiast metody ultradźwiękowe i termowizyjne. Omówiono wady i zalety, oraz wskazano możliwości prezentowanych metod badawczych. NON-DESTRUCTIVE TEST METHODS OF POLYMER MATERIALS Summary. The article discusses the non-destructive test methods for polymeric materials – radiology, eddy current, visual, liquid penetrant. Widely discussed methods of ultrasound and thermal imaging. Discusses the advantages and disadvantages, and indicates the applicability of the presented research methods. E. SOŁTYSIAK, E. DŁUGON, J. DULNIK, M. BŁAŻEWICZ* Akademia Gorniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Katedra Biomateriałów * e-mail: [email protected] Nanokompozyty polimerowe modyfikowane powierzchniowo w procesie elektroforetycznego osadzania Streszczenie: Medycyna regeneracjna w zastosowaniu do leczenia ubytków tkanki kostnej potrzebuje materiałów o specyficznej biomimetycznej strukturze i bioaktywności. Tkanka kostna jest tworzywem nanokompozytowym, w odniesieniu do struktury i składu (kolagen/ nanokryształy hydroksyapatytu). Dlatego też projektowanie tworzyw implantacyjnch, do leczenia ubytków tkanki kostnej, skupia się właśnie na tej grupie materiałowej, jaką są nanokompozyty polimerowe, modyfikowane bioaktywnymi nanocząstkami. Celem pracy były badania, mające określić przydatność nowej, dwuetapowej metody, do wytwarzania porowatych materiałów implantacyjnych, do leczenia tkanki kostnej. Gąbki nanokompozytowe, wytworzone w oparciu o dwuetapową metodę – wypłukiwanie rozpuszczalnego programu oraz elektroforetyczne osadzanie, przebadano metodą mikroskopii elektronowej SEM, przeprowadzono badania przy zastosowaniu metody EDS oraz zbadano parametry mechaniczne i bioatywność otrzymanych materia łów. Zastosowana w pracy metoda prowadzi do otrzymania bioaktywnych nanokompozytowych gąbek o pożądanych parametrach mechanicznych. NANOKOMPOZYTY POLIMEROWE MODYFIKOWANE POWIERZCHNIOWO W PROCESIE ELEKTROFORETYCZNEGO OSADZANIA Abstract: Regenerative medicine for the treatment of bone defects requires materials, characterized by specific microstructure and bioactivity. The bone tissue in terms of both, structure and composition is a collagen-based nanocomposite, containing hydroxyapatite nano-crystals. The design of bone implants and scaffolds concentrates on nanocomposites, since the discovery of nanocomposite structure of the bone tissue. This paper is devoted to the study on evaluation the performance potential of the new two-steps method of nanocomposite foam preparation. The porous nanocomposites were obtained by two -steps method: particulate-leaching. and electrophoretic deposition, EPD.We investigate the cellular foam structure by using scanning electron microscopy (SEM) with EDS examination and by mechanical test (compressive strength). The results show that those two steps fabrication method lead to obtaining porous nanocomposite materials, characterized by biomimetic porous microstructure, good mechanical properties and bioactive features. Józef STABIK, Monika CHOMIAK Diagnostyka Materia³ów Polimerowych 2011 Politechnika Śląska w Gliwicach, Instytut Materiałów Inżynierskich i Biomedycznych E-mail: [email protected] Gradientowa struktura epoksydowych materiałów kompozytowych napełnionych grafitem Streszczenie. We wprowadzeniu artykuł zawiera przegląd technik wykonania polimerowych materiałów gradientowych, ze szczegółową charakterystyką metody odlewania. W części eksperymentalnej w artykule przedstawiono rezultaty badań struktury i właściwości elektrycznych materiałów gradientowych o osnowie polimerowej wzmocnionej grafitem. Do wykonania kompozytów wykorzystano żywicę epoksydową, jako materiał osnowy oraz dwa rodzaje grafitu o różnej granulacji i właściwościach. Kompozyty wytworzono stosując metodę odlewnia odśrodkowego. GRADIENT STRUCTURE OF EPOXY COMPOSITE MATERIALS FILLED WITH GRAPHITE Summary. Introduction to this paper contents methods overview of gradient materials manufacture and describe in detail basic characteristics of casting method. In the experimental part the article describes results of structure and electric properties investigations of gradient materials with epoxy matrix and graphite reinforcement. Composites were made with epoxy resin as a matrix and two types of graphite with different granulations and features as reinforcements. Composites were manufactured using centrifugal casting methods. Józef STABIK, Maciej ROJEK, Łukasz SUCHOŃ*, Monika CHOMIAK Politechnika Śląska w Gliwicach Instytut Materiałów Inżynierskich i Biomedycznych, Zakład Przetwórstwa Materiałów Metalowych i Polimerowych * e-mail: [email protected] Badania właściwości reologicznych poliamidu napełnionego węglem kamiennym Streszczenie: Celem poniższego artykułu jest przedstawienie wpływu zawartości i rodzaju węgla kamiennego zastosowanego, jako napełniacza proszkowego na właściwości reologiczne poliamidu nim napełnionego, w szczególności na masowy wskaźnik szybkości płynięcia. Proces przygotowania kompozycji poliamidu 6 z węglem kamiennym został przeprowadzony na dwuślimakowej wytłaczarce laboratoryjnej. Wytłoczony kompozyt został następnie poddany procesowi granulacji i w takiej postaci wykorzystany do przeprowadzenia pomiarów MFR. Wskaźnik MFR ma znaczący wpływ na parametry przetwórcze kompozytu. Przeprowadzone badania potwierdziły, że spadek wskaźnika szybkości płynięcia ma znaczący wpływ na wzrost lepkich oporów przepływu. Zjawisko takie jest często obserwowane w kompozytach polimerowych napełnionych materiałami proszkowymi. Badania wykazały konieczność zastosowania maszyn o większej mocy w celu dobrej homogenizacji kompozycji. Badania nowego napełniacza kompozytów, jakim jest węgiel kamienny umożliwiają pozyskanie nowych materiałów z zastosowaniem ogólno dostępnego modyfikatora. INVESTIGATION OF PROCESSING PROPERTIES OF POLYAMIDE FILLED WITH HARD COAL Abstract: The aim of this article is to present the influence of contents and kind of hard coal used as powder filler on rheological properties (viscosity) of polyamide 6. Preparation of composite of polyamide 6 with hard coal was carried out with laboratory twin screw extruder. Extruded composite was granulated and in this form was used for MFR analysis. Taking into account MFR results viscosity was calculated. The influence of filler content on viscosity was next searched. Results of research showed that addition of powdered hard coal to polyamide 6 matrix cause pronounced decrease of MFR index. In this way significant increase of viscous flow was observed. It is often observed phenomenon for polymer composite filled with powder materials. Hard coal used as a filler in composites makes it possibleto gain new and cheaper polymeric materials with many possible applications. Ewa STODOLAK-ZYCH, Kinga JAWORSKA, Łukasz SAS Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Katedra Biomateriałów, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków e-mail: [email protected] Nanokompozytowe materiały polimerowe wzmacniane nanocząstkami ceramicznymi do zastosowań w protetyce i stomatologii Streszczenie: W pracy wytworzono i przebadano materiały nanokompozytowe przeznaczone na ruchome konstrukcje uzupełnień protetycznych (protez) i elementy aparatów ortodontycznych. Opracowano biokompatybilny nanokompozyt na bazie komercyjnej żywicy akrylanowej (PMMA), który modyfikowano dwoma rodzajami nanonapełniaczy; montmorylonitem (MMT) lub krzemionkę (SiO2). Wytworzono serię tworzyw nanokompozytowych modyfikowanych nanometrycznym MMT lub nanometryczną SiO2 stosując zmienny udział nanonapełaniacza w osnowie (1, 2 i 5% wag). Jako materiał porównawczy zastosowano polimer pozbawiony obecności MMT/SiO2. Otrzymane tworzywa poddano charakterystyce mechanicznej i fizykochemicznej. Określano: moduł Younga (E), wytrzymałość na zginanie (RM), prace zniszczenia tworzywa (Wup). Na tej podstawie wyselekcjonowano układ kompozytowy poddany dalszym badaniom polegającym na określeniu wpływu środowiska zewnętrznego (sztuczna ślina) na trwałość tworzywa oraz na właściwości chemicznych i trybologiczne układu (ścieralność). POLYMER NANOCOMPOSITES REIFORCED WITH CERAMIC PARTICLES FOR DENTAL APPLICATIONS Abstract: In the presented work nanocomposite materials destined for movable construction of prosthetic supplements (prostheses) and parts of orthodontic apparates were fabricated and investigated. A biocompatible nanocomposite basing on commercial acrylate resin (PMMA) was developed, wich was modified with two kinds of nanoadditives i.e. montmorillonite (MMT) and silica (SiO2). A series of nanocomposite materials modified with different amounts of MMT and SiO2 i.e. 1, 2 and 5 %wt was produced. Pure polymer was used as a reference material. Mechanical and physicochemical properties of the obtained materials were investigated. Young’s modulus (E), bending strenght (RM), force up to breake (WUP) and microhardness of the materials were determined. Comparative studies of abrasibility of the materials were conducted. The nfluence of sourondings on durability of the materials was monitored by measurements of pH of the immersion medium (artificial salina). Effect of incubation on mechanical and trybological properties of the materials was tested. Z.A. STOTSKO*, T.O. STEFANOVYCH Department of Electronic Machinebuilding, Lviv Polytechnic National Univesity, Bandery str. 12, Lviv, 79013, Ukraine E-mail adress: [email protected] Surface layer modelling and diagnostic after loose solid balls treatment Abstract: Purpose of this paper is development of the mathematical models of the methods of treatment with using loose solid balls. The main methods used for the theoretical research are mathematical modelling, integral calculus, fundamentals of analytic geometry, probability theory, hydraulics of multiphase flow. The main methods used for the experimental investigations were conducted by receiving diagrams of removed material depth, microhardness of the oblique slices of the treated samples, speckle interferograms of the surfaces treated with using loose solid balls. Method of mathematical modeling for treatment with using loose solid balls is developed based on the energy conception. Mathematical model is created that allows calculating the characteristics of surface quality depending on the technological modes of the treatment. It is planned developing and improving the mathematical modeling methods of the treatment with using loose solid balls in future research by extending theirs for the curvilinear treated surfaces. Practical implications has the applied software, elaborated on the models basis, that allows providing for calculations automation of the surface quality characteristics depending on the technological modes. Keywords: manufacturing and processing, surface treatment, loose solid balls, strengthening, modelling and diagnostic. Barbara SZARANIEC, Ewa STODOLAK-ZYCH, Anna MORAWSKA-CHOCHÓŁ AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Katedra Biomateriałów, e-mail: [email protected] Eko-kompozyty na bazie polilaktydu i włókien roślinnych Streszczenie: Praca dotyczy materiałów kompozytowych pochodzenia naturalnego należących do grupy ekokompozytów. W degradowaną osnowę z kwasu polilaktydowego wprowadzano naturalne włókno krótkie (MD) – jutę w ilości ok. 5%wag. Tworzywa kompozytowe otrzymywano metodą wtryskiwania. Zbadano trwałość materiałów w ogrodowisku wodnym (15 tyg./37°C) a także w środowisku naturalnym (kompost/15 i 25 tyg.). Procesy degradacji materiału obserwowano wykorzystując metody termiczne (TG/DSC), metody spektroskopowe (FTIR), a także obserwacje mikroskopowe (SEM) oraz na podstawie zmian lepkości dynamicznej osnowy po procesie degradacji. Przeprowadzone badania potwierdzają mniejszą trwałość kompozytów modyfikowanych w³óknem w warunkach degradacji hydrolitycznej. ECO-COMPOSITES BASED ON POLYLACTIDE AND NATURAL FIBERS Abstract: Aim of the work was investigations of composite materials belonging to eco-composites group based on natural biopolymers. Degradable polymer matrix of polylactictide acid was filled with 5 wt.% of short natural jute fibres (MD). The composites were moulded using the injection method. Durability of the composite materials in water (37°C/15 weeks) and in natural environment (compost/ 15 and 25 weeks) was examined. Degradation of the materials was observed using thermal analysis methods (TG/DSC), spectroscopic method (FT-IR), scanning electron microscopy (SEM) and by changes of the dynamic viscosity of the polymer matrix. Experimental results confirmed lower durability of the composite materials modified with the natural fibers during hydrolytic degradation process. Bogusław ZIĘBOWICZ, Danuta SZEWIECZEK Politechnika Śląska w Gliwicach, Instytut Materiałów Inżynierskich i Biomedycznych, Zakład Technologii Procesów Materiałowych, Zarządzania i Technik komputerowych w Materiałoznawstwie [email protected], [email protected] Nanokompozyty polimerowe z udziałem nanokrystalicznych proszków stopów na osnowie Fe magnetycznie miękkich W pracy przedstawiono rozwiązanie technologiczne prowadzące do otrzymania materiałów kompozytowych o regulowanych własnościach ferromagnetycznych oraz mechanicznych powstałych w wyniku wiązania nanokrystalicznych proszków stopu Fe73,5Cu1Nb3Si13,5B9 (FINEMET) z proszkami polietylenu niskocioenieniowego o dużej gęstości (PEHD). Proszki stopu Fe73,5Cu1Nb3Si13,5B9 powstały w wyniku wysokoenergetycznego mielenia taśm po procesie nanokrystalizacji termicznej. Zaproponowana technologia otrzymywania materiałów kompozytowych polega na połączeniu odpowiednio przygotowanych komponentów w wyniku prasowania jednostronnego jednoosiowego. Opracowana technologia pozwoliła na wyznaczenie optymalnych parametrów procesu wytwarzania materiałów kompozytowych oraz na opracowanie w wyniku przeprowadzonych badań najkorzystniejszego rozwiązania materiałowego ze względu na ich własności magnetyczne i mechaniczne. Wytworzenie materiałów kompozytowych złożonych z proszków materiałów nanokrystalicznych i polimerów oraz optymalizacja ich własności daje podstawy do ich praktycznego zastosowania. POLYMER NANOCOMPOSITES WITH NANOCRYSTALLINE SOFT MAGNETIC FE BASED ALLOYS POWDERS This paper presents technological solution which makes possible to obtain the composite materials with the controlled ferromagnetic and mechanical properties. The composite materials were made by binding the Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9 (FINEMET) alloy with high density pressureless polyethylene (PEHD). The ferromagnetic powders of Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9 alloy were made by high-energy milling of tapes after their thermal nanocrystallization. Manufacturing technology of the composite materials depends on connecting the fabricated components by one-sided uniaxial pressing. Used technology allowed evaluating optimal parameters of the composite materials manufacturing process and to elaborate, according to experiments, the best material solution – most advantageous mechanical and magnetic properties. Manufacturing of the composite materials composed from the nanocrystalline powder materials and polymers as well as optimalization of their properties gives the base for their practical application. Milena TRZASKALSKA, Dariusz KWIATKOWSKI, Krzysztof WRÓŻ Politechnika Częstochowska Al. Armii Krajowej 19C, 42-201 Częstochowa Zakład Przetwórstwa Polimerów e-mail: [email protected] Wpływ starzenia na właściwości lepkosprężyste ABS z dodatkiem środka barwiącego Streszczenie W pracy przedstawiono wyniki badań wpływu starzenia na właściwości lepkosprężyste ABS o nazwie handlowej TERLURAN GP 35 NATUR firmy BASF. Próbki do badań wytworzono metodą wtryskiwania na wtryskarce Krauss-Maffei o symbolu KM65 – 160 C4. Do tworzywa pierwotnego ABS dodano „master batch” na nośniku ABS w ilości 2%. Część wyprasek z ABS z 2%dodatkiem „master batch’a” na nośniku ABS poddano procesowi starzenia w 9% roztworze soli fizjologicznej NaCl. Badania właściwości lepkosprężystych przeprowadzono metodą dynamicznej analizy mechanicznej. Badane próbki zginano trójpunktowo z częstotliwością 10 Hz w zakresie temperatur od 123 K do 423 K, przy szybkości grzania 2K/min. Wyznaczono przebiegi zmian wartości modułu zachowawczego E’ oraz tangensa kąta stratności mechanicznej tg_ w zależności od temperatury dla ABS i ABS z dodatkiem środka barwiącego przed i po procesie starzenia. Dokonano porównań przebiegów E’, tg_ i sformułowano wnioski. Słowa kluczowe: ABS, właściwości lepkosprężyste, starzenie, środek barwiący THE EFFECT OF AGEING ON THE VISCOELASTIC PROPERTIES OF ABS WITH ADDICTION OF COLOURANT AGENT Abstract: The paper presents the results of the influence of ageing on the viscoelastic properties of ABS with a trade name Terluran GP 35 NATUR from BASF. Injection moulded parts were prepared on the injection moulding machine Krauss-Maffei KM65 – 160 C4. For the virgin ABS were added master batch on the media ABS in the amount of 2%. Some of injection moulded parts of ABS with master batch were supported on ageing in 9% saline physiological solution. The study was performed by viscoelastic properties of dynamic mechanical analysis. The specimens were bended with a frequency 10 Hz in a temperature range from 123 K to 423 K and a heating rate 2 K/min. Courses of changes in value determined modulus E’ and mechanical loss angle tangent tg_ depends on the temperature for ABS and ABS with the addition of colourant agent before and after ageing. There have been comparisons of courses E’, tg_ and formulated conclusions. Keywords: ABS, viscoelastic properties, ageing, colouring agent Tomasz WALA, Jan KOSMOL Politechnika OEl¹ska w Gliwicach, Wydzia³ Mechaniczny Technologiczny, Katedra Budowy Maszyn, e-mail: [email protected] Modelowanie obróbki wodnościernej kompozytów polimerowych metodą elementów skończonych Streszczenia: Artykuł prezentuje model obróbki wodno-ściernej pozwalający na prognozę głębokości erozji materiału obrabianego na przykładzie kompozytów polimerowych z zastosowaniem metody elementów skończonych. Model MES został wzbogacony o dodatkowe modele matematyczne, które pozwalają prognozować głębokość cięcia na poziomie akceptowalnego błędu wyniku tj. 10%. Badania modelowe poddano weryfikacji na drodze doświadczeń laboratoryjnych. Wyniki badań doświadczalnych potwierdziły możliwość prognozowania głębokości erozji na drodze symulacji komputerowej. MODELLING OF WATERJET MACHINING OF POLYMER COMPOSITE USING FINITE ELEMENT METHOD Abstract: Paper presents a model of Waterjet Machining which makes possible a prognosis of the depth of cutting basing on an example of polymer composite using Finite Element Method. Model FEM was extended taking into account an extra mathematical models which make possible a prognosis of cutting depth with errors smaller than 10%. Simulation results were verified comparing them to results obtained from experiments. Experimental results confirmed possibility of prognosis the depth of erosion basing on simulation results. Roman WRÓBLEWSKI, Jacek W. KACZMAR, Politechnika Wrocławska, Instytut Technologii Maszyn i Automatyzacji, Laboratorium Tworzyw Sztucznych e-mail: [email protected] Wp³yw stanu powierzchni blachy stalowej na wytrzyma³ooeæ mechaniczn¹ po³¹czeñ typu polimer–metal... Wpływ stanu powierzchni blachy stalowej na wytrzymałość mechaniczną polaczeń typu polimner-metal wytwarzanych na drodze wtryskiwania Streszczenie: Wytwarzano połączenia adhezyjne typu polimer-metal poprzez wtryskiwanie poliamidu 6 umacnianego 30% włókien szklanych pomiędzy blachy stalowe oznaczone, jako DC04 przeznaczone do głębokiego tłoczenia. Zastosowano następujące parametry procesu wtryskiwania: ciśnienie wtryskiwania – 95MPa, temperatura płynnego polimeru PA6 – 255°C a temperatura formy wtryskowej – 80°C. Zastosowano różne rodzaje obróbki powierzchni blachy stalowej; obróbkę strumieniowo-ścierną elektrokorundem F60, trawienie wodnym roztworem kwasu siarkowego, trawienie wodnym roztworem kwasu solnego, orz metody łączone – obróbka strumieniowo-ścierna a następnie trawienie roztworem kwasu solnego bądź siarkowego. Dla tak przygotowanych powierzchni mierzono kąty zwilżalności i określano energię swobodną w celu korelacji wartości energii swobodnej z wytrzymałością złącz na ścinanie. Badania wytrzymałościowe złączy na ścinanie pozwoliły ustalić, że najlepszą wytrzymałość na ścinanie 2,3 MPa uzyskiwano przy zastosowaniu obróbki strumieniowo-ściernej korundem F60, trawienie kwasem solnym, nakładaniu aktywatora oraz podkładu Primer 204N (obróbka oznaczona jako HyAP). Nie zaobserwowano korelacji pomiędzy wartością energii swobodnej blach po zastosowanych obróbkach i wytrzymałością na ścinanie złącz polimer-metal wytwarzanych poprzez wtryskiwanie. THE EFFECT OF THE STEEL SHEET SURFACE CONDITION ON THE MECHANICAL STRENGTH OF POLYMER-METAL JOINTS MANUFACTURED BY INJECTION MOLDING Abstract: The adhesion joints of polymer-metal type produced by injection molding of Polyamide 6 strengthened with 30% of glass fibers between DC04 steel sheets for deep drawing were manufactured. The following injection molding parameters were applied: injection molding pressure of 95 MPa, temperature of liquid Polyamid 6 of 255°C and the temperature of injection mold of 80°C. The different treatments of steel sheets were applied: the abrasive blasting with corundum F60, etching with the aqueous solution of sulfuric acid, the aqueous solution of hydrochloric acid and combined methods – the abrasive blasting and then etching with the aqueous solution of sulfuric acid or hydrochloric acid. For such prepared surfaces the wetting angles were measured and on this base the free energy values were calculated in order to correlate the free energy values with shear strength of produced joints. On the base of the shear strength investigations there was ascertained that the best shear strength of 2.3 MPa was achieved applying the abrasive blasting with corundum F60, etching with hydrochloric acid, covering of the joint surface with the activating agent and with the ground coat Primer 204N (designation of samples HyAP). No correlation between free energy of sheets after applied treatments and the shear strength of produced joints polymer-metal by injection molding was ascertained. Krzysztof BORTEL Instytut Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników Oddział Zamiejscowy Farb i Tworzyw w Gliwicach 44-100 Gliwice, ul. Chorzowska 50 e-mail: [email protected] Wpływ wybranych czynników na trwałość rur z tworzyw termoplastycznych Dobór odpowiednich materiałów stosowanych w budowanych sieciach oraz instalacjach ciśnieniowych i bezciśnieniowych, rzutuje na poziom ich bezawaryjnego funkcjonowania. Dotychczasowe doświadczenia eksploatacyjne jak również wyniki prowadzonych prac badawczych, wskazują, że na niezawodność eksploatacyjną rurociągów oraz instalacji wpływa także szereg innych czynników. W artykule omówiono wpływ wybranych czynników na trwałość rur z tworzyw termoplastycznych stosowanych w systemach ciśnieniowych i bezciśnieniowych. AN INFLUENCE OF CHOSEN FACTORS ON THE DURABILITY OF THERMOPLASTIC PIPES Selection of suitable materials applied in built networks and pressure and non-pressure installations influences level of their failure-free functioning. Current exploitation experience as well as the results of carried research works show the exploitation reliability of pipelines and the installation is also a influenced by many different factors. The effect of chosen factors on the durability of thermoplastic pipes used in pressure and non-pressure plastics piping systems was discussed in the article Bogusław KRÓLIKOWSKI Instytut Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników 87-100 Toruń, ul. M. Skłodowskiej-Curie 55 [email protected] w symulowanym procesie recyklingu... Wpływ konfiguracji ślimaków wytłaczarki typu W2W na niektóre właściwości polimerów w symulowanym procesie recyklingu. Część 4. Wpływ przetwarzania na właściwości mechaniczne i reologiczne wybranych mieszanin polimerowych W części 4 pracy przedstawiono wpływ przetwarzania dwuślimakowego współbieżnego (typu W2W) na zmiany wartości parametrów fizykochemicznych wybranych kompozytów wykonanych z tworzyw przebadanych i opisanych w częściach 1-3. Pod uwagę wzięto właściwości mechaniczne i reologiczne, a więc: wytrzymałość na rozciąganie, wydłużenie względne, moduł sprężystości wzdłużnej, udarność z karbem oraz zmianę wartości wskaźnika szybkości płynięcia uplastycznionego tworzyw i lepkości dynamicznej. Zawartość fazy rozproszonej w osnowie polimerowej w % mas. wynosiła odpowiednio: 0, 5, 10, 15, 85, 90, 95,100. Słowa kluczowe: kompozyty tworzywowe, właściwości mechaniczne, właściwości reologiczne THE INFLUENCE OF SCREW CONFIGURATION OF THE EXTRUDER TYPE W2W ON SOME PROPERTIES OF POLYMERS IN SIMULATED RECYCLING PROCESS. PART 4. MECHANICAL AND THERMAL PROPERTIES OF SELECTED POLYMER BLENDS The influence of co-rotating twin-screw extrusion of polymer compositions on changes of their physicalmechanical parameters and properties of composites made themof has been presented in part 4 of this work. The following parameters have been taken into consideration like tensile stress, elongation at yield, elasticity modulus, as well as melt flow rate and dynamic viscosity. The rating of minor phase contents in polymer matrix in wt.% was following: 0, 5,10, 15, 85, 90, 95, 100. Key words: polymer composites, mechanical parameters, rheological parameters Jan SZUMNY, Stanisław SKOTARCZAK Instytut Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników ul. M. Skłodowskiej Curie 55, 87-100 Toruń e-mail: [email protected], [email protected] ... Technologia wytwarzania płaskich kształtowników dla drogownictwa metodą wtłaczania z prasowaniem na urządzeniu przeznaczonym do produkcji metodą wytłaczania z rozdmuchiwaniem Przedstawiono sposób formowania kształtowników otwartych, z termoplastycznego tworzywa polimerowego, na specjalistycznym urządzeniu przeznaczonym do produkcji pionowych znaków drogowych metodą wytłaczania z rozdmuchiwaniem. Wykorzystując typowe zespoły tego urządzenia wdrożono produkcję ogranicznika skrajni drogi typu U21 metodą wytłaczania z prasowaniem uplastycznionego tworzywa w gnieździe formującym, z wyłączeniem operacji rozdmuchiwania. Opisano budowę urządzenia i technologię produkcji płaskiego profilu w kształcie dwuteownika wykorzystywanego jako tymczasowe ograniczenie krawędzi pasa jezdni, zwłaszcza podczas robót drogowych. THE MANUFACTURING TECHNOLOGY OF FLAT SHAPES FOR THE HIGHWAY ENGINEERING BY EXTRUSION WITH COMPRESSION ON A DEVICE DESIGNED FOR THE PRODUCTION BY THE METHOD OF EXTRUSION BLOW MOLDING The paper presents a method of forming an open sections made of a polymer material on a specialised unit designed to produce vertical traffic signs by means of a blow molding extrusion. Using the typical units of this device introduced the production of the road-type U21 limiter using the method of pressing extruded plasticized material in the forming nest, excluding the blowing operation. Described the construction of the equipment and technology for the production of the flat-shaped beam profile used as the temporary reduction of the edge of the lane, especially during the road works. *