КОМПОЗИТНІ МАТЕРІАЛИ НА ОСНОВІ НАТУРАЛЬНИХ ВОЛОКОН ДЛЯ АВТОМОБІЛЬНОГО ТРАНСПОРТУ
DOI:
https://doi.org/10.37406/2706-9052-2023-4.6Ключові слова:
автомобільний транспорт, композитні матеріали, натуральні волокна, технічна конопля.Анотація
У зв’язку з військовими діями в Україні поставки джуту за-за кордону обмежені, отже підприємства намагаються використовувати місцеву продукцію, а саме промислову коноплю, яка не місить в своєму складі тетрагідроканабінолу. Генрі Форд використовував конопляні волокна в композитних матеріалах для кузова автомобіля ще в 1941 р. Він інвестував мільйони доларів у дослідження і розробку пластикового автомобіля і оголосив, що буде «вирощувати автомобілі з ґрунту». Починаючи з 2009 р. в Державному Університеті «Житомирська політехніка» проводяться дослідження композитних матеріалів на основі конопляних волокон і можливості застосування їх для автомобільного транспорту. Метою роботи є дослідження особливостей виробництва композитних матеріалів на основі промислової коноплі і розробка методики виготовлення повністю натурального композиту з промислової коноплі. У роботі розглянуто дві методики виготовлення композитних матеріалів на основі натуральних волокон коноплі: з синтетичною і натуральною матрицями. Проаналізовано процес виготовлення композитних матеріалів з синтетичною матрицею, що армовані конопляними волокнами, які виготовляються за допомогою процесу формування листів (SMC, sheet moulding compound). При створенні композитних матеріалів з натуральною матрицею з використанням біопластику (PLA), міцність міжфазного зв'язку між волокнами конопель і матрицею PLA буде слабка, що є недоліком композитів з натурального волокна. Для того щоб подолати цей недолік було використано метод пробивання голками матеріалу. Описано виготовлення композитного матеріалу на основі коноплі в Державному університеті «Житомирська політехніка». Композитний матеріал був виготовлений з нетканого матеріалу на основі коноплі і натуральної плівки PLA, яка для кращого прилягання пробивалася голками. Розроблена методика полягає в наступному: 1) створення павутини з конопляного матеріалу і PLA; 2) стиснення павутини і пробивання голками; 3) розрізання конопляних матів на куски розмірами 20×175 мм; 4) формування і розрізання плівки PLA на прямокутники 20×175 мм; 5) сушіння матеріалу в духовці протягом 30 хв за температури 105 ℃; 6) застосування гарячого пресування.
Посилання
Колодницька Р.В. Процеси випаровування та згоряння дизельного біопалива у двигунах внутрішнього згоряння : монографія. Житомир: ЖДТУ, 2018. 192 с.
Dayo A. Q., Xu Y-L., Zegaoui A. et al. Reinforcement of waste hemp fibres in aromatic diamine-based benzoxazine thermosets for the enhancement of mechanical and thermomechanical properties. Plastics, Rubber and Composites. 2017. 46:10. P. 442–449.
Global Industrial Hemp in Automotive Market Research Report 2023. URL: https://reports.valuates.com/market-reports/
QYRE-Auto-11Y10587/global-industrial-hemp-in-automotive.
Fechová E., Kmec J. Vagaská, A., Kozak D. Material Properties and Safety of Cars at Crash Tests. Procedia Engineering
(2016) 263–268. International Conference on Manufacturing Engineering and Materials, ICMEM 2016, 6–10 June 2016, Nový
Smokovec, Slovakia.
Ozoemena M.C., Coles S.R. Hydrothermal Treatment of Waste Plastics: An Environmental Impact Study. J Polym. Environ. 2023. URL: https://doi.org/10.1007/s10924-023-02792-3.
Patel H.K., Ren G., Hogg P.J., Peijs T. Hemp Fibre as an Alternative to Glass Fibre in Sheet Moulding Compound: Part 1. Influence of Fibre Content and Surface Treatment on Mechanical Properties. Plastics, Rubber and Composites, Macromolecular Engineering. Volume 39 – Issure 6. 2013. P. 268–276.
Patel H.K., Ren G., Hogg P.J., Peijs T. Hemp Fibre as an Alternative to Glass Fibre in Sheet Moulding Compound: Part 2 – impact properties. Plastics, Rubber and Composites, Macromolecular Engineering. Volume 44 – Issure 7. 2015. P. 291–298.
Shahzad. A Hemp fiber and its composites - A review. Journal of Composite Materials. 2012. 46 (8). P. 973-986.
Wood B. M., Coles S. R., Maggs S., Meredith J., James O. and Kirwan K. 2011. Use of lignin as a compatibiliser in hemp/epoxy composites. Composites Science and Technology, Vol. 71 (No. 16). P. 1804–1810.
Xu Z., Yang L., Ni Q., Ruan F. and Wang H. Fabrication of high-performance green hemp/polylactic acid fibre composites. Journal of Engineered Fibers and Fabrics. 2019. Volume 14. P. 1–9.
