Σχεδιασμός συστήματος οδοντωτών κυλίνδρων διπλής ημιτονοειδούς κατατομής για βελτιωμένο συνεχή εμποτισμό ινωδών υλικών μέσω μικροδιαχωρισμού των ινών.

Abstract

Τα ενισχυμένα με ίνες πολυμερή έχουν ευρεία χρήση σε ένα πολύ μεγάλο κομμάτι των σύγχρονων τεχνολογικών εφαρμογών, αποτέλεσμα της ικανότητάς τους να συνδυάζουν πολύ καλές μηχανικές ιδιότητες και χαμηλό βάρος. Για το λόγο αυτό, σήμερα, χρησιμοποιούνται κατά κόρον από πολύ απαιτητικούς κλάδους της Εφαρμοσμένης Μηχανικής. Ένα σημαντικό, ωστόσο, πρόβλημα που απαντάται έχει να κάνει με την παραγωγή τους. Οι μέχρι σήμερα μέθοδοι παραγωγής σύνθετων πολυμερών δεν έχουν τη δυνατότητα να εκμεταλλευτούν στο έπακρο τις ιδιότητες των συνιστώντων υλικών των. Συγκεκριμένα, παρατηρούνται δυσκολίες στον εμποτισμό του ενισχυτικού υλικού από το υλικό της μήτρας, γεγονός που εμποδίζει τη χρησιμοποίησή τους σε ακόμα πιο απαιτητικές εφαρμογές. Στη διπλωματική αυτή εργασία εξετάζεται μια βελτιωμένη μέθοδος συνεχούς παραγωγής σύνθετων πολυμερών, βασισμένη στη μέθοδο pultrusion. Παρουσιάζονται εκτενώς η διαδικασία δημιουργίας των οδοντωτών κυλίνδρων, η ρευστομηχανική ανάλυση του προβλήματος για απλούς και οδοντοτούς κυλίνδρους, καθώς και ο σχολιασμός των αποτελεσμάτων.

In this thesis, a continuous method of producing Fibre-reinforced polymers (FRPs) is considered, using a pair of co-rotated toothed rollers, which resembles to the pultrusion method. The method resembles pultrusion in the sense that a UD or 2D fibre reinforcement (glass, carbon) is co–processed with the molten polymer through a pair of co–rotating toothed rollers to produce a continuously reinforced 3D sheet. The surface of the rollers is double-sinusoidal, which imposes differential sliding of the fibres and facilitates the fibre wetting. A dimensional analysis is being carried out during the impregnation process and for typical and toothed rollers. The comparative results demonstrate that using toothed rollers with diameter of 50 mm can impregnate 2D fabrics of 2.5 mm thickness.