Biokomposiittien pitkäaikaiskestävyys: Diplomityö

Katri Mäkinen

Biokomposiittien pitkäaikaiskestävyys: Diplomityö

Translated title of the contribution: Long-term permanence of biocomposites: Master's thesis

Katri Mäkinen

VTT Technical Research Centre of Finland

Research output: Thesis › Master's thesis

Abstract

Työn tarkoituksena oli selvittää biokomposiittien pitkäaikaiskestävyyttä. Biokomposiittien raaka-aineina käytettiin lisäaineistamatonta ja lisäaineistettua polylaktidia ja pellava- ja puuvillakuituja. Pitkäaikaiskestävyyttä tutkittiin altistus-, pitkäaikaiskestävyys- ja kierrätyskokeiden avulla. Ominaisuuksien muutoksia tutkittiin veto- ja iskulujuuskokeiden, DSC-, GPC- ja FTIR-analyysien sekä rakennetarkasteluiden (SEM) avulla. Työn kirjallisuusosassa esitellään polylaktidin sekä pellava- ja puuvillakuitujen ominaisuuksia. Lisäksi tarkastellaan komposiittirakennetta, altistuskokeita ja muovimateriaalien kierrätystä. Altistuskokeiden tarkoituksena oli simuloida nopeutetusti olosuhteita, joille materiaalit voivat käytön aikana altistua ja samalla selvittää niiden ominaisuuksien muutoksia kyseisissä olosuhteissa. Biokomposiittimateriaalit altistettiin kylmälle, kuumalle, trooppiselle ilmastolle, kuuma-kostea-syklille, vanhennukselle ja UV-säteilylle. Kosteuden ja kuuman yhteisvaikutus osoittautui komposiiteille erittäin haitalliseksi. Myös pelkkä kuumuus heikensi komposiittien ominaisuuksia erittäin paljon. Vanhennus- ja UV-altistukset laskivat selvästi enemmän lisäaineistamattomien materiaalien veto- ja iskulujuuksia kuin lisäaineistettujen. Kaikki altistukset vaikuttivat enemmän lisäaineistamattomien komposiittien iskulujuuteen. Pitkäaikaiskestävyyskokeissa selvitettiin materiaalien ominaisuuksien muutoksia vakio-olosuhteissa puolen vuoden ja vuoden kuluttua ruiskuvalusta. Materiaalien ominaisuudet eivät muuttuneet juurikaan kontrolloiduissa olosuhteissa puolessa vuodessa. Tuloksista on nähtävissä että matriisimateriaalilla, sen lisäaineistuksella ja lujitekuiduilla on vaikutusta materiaalin ominaisuuksien muuttumiseen. Tert-butyyliperbentsoaatilla lisäaineistaminen nopeuttaa matriisimateriaalin hajoamista. Puuvillakuiduilla on myös nopeuttava vaikutus hajoamiseen. Kierrätyskokeessa selvitettiin kierrätyksen vaikutusta materiaalin ominaisuuksiin. Kierrätys heikensi materiaalin mekaanisia ominaisuuksia. Kierrätettyä materiaalia ei voi käyttää alkuperäistä materiaalia vastaavan tuotteen valmistukseen. Kierrätettävä materiaali voidaan hyödyntää lisäämällä sitä pienissä erissä alkuperäisen raaka-aineen joukkoon, jolloin sen ei pitäisi vaikuttaa valmistettavan tuotteen ominaisuuksiin.

Translated title of the contribution	Long-term permanence of biocomposites: Master's thesis
Original language	Finnish
Qualification	Master Degree
Awarding Institution	Tampere University of Technology (TUT)
Place of Publication	Tampere
Publisher	Tampere University of Technology
Publication status	Published - 2002
MoE publication type	G2 Master's thesis, polytechnic Master's thesis

Keywords

biocomposites
polylactide
flax fibres
cotton linter
exposure
long-term durability
recycling

Cite this

@mastersthesis{f6faf707e265400497b57cb471000fef,

title = "Biokomposiittien pitk{\"a}aikaiskest{\"a}vyys: Diplomity{\"o}",

abstract = "Ty{\"o}n tarkoituksena oli selvitt{\"a}{\"a} biokomposiittien pitk{\"a}aikaiskest{\"a}vyytt{\"a}. Biokomposiittien raaka-aineina k{\"a}ytettiin lis{\"a}aineistamatonta ja lis{\"a}aineistettua polylaktidia ja pellava- ja puuvillakuituja. Pitk{\"a}aikaiskest{\"a}vyytt{\"a} tutkittiin altistus-, pitk{\"a}aikaiskest{\"a}vyys- ja kierr{\"a}tyskokeiden avulla. Ominaisuuksien muutoksia tutkittiin veto- ja iskulujuuskokeiden, DSC-, GPC- ja FTIR-analyysien sek{\"a} rakennetarkasteluiden (SEM) avulla. Ty{\"o}n kirjallisuusosassa esitell{\"a}{\"a}n polylaktidin sek{\"a} pellava- ja puuvillakuitujen ominaisuuksia. Lis{\"a}ksi tarkastellaan komposiittirakennetta, altistuskokeita ja muovimateriaalien kierr{\"a}tyst{\"a}. Altistuskokeiden tarkoituksena oli simuloida nopeutetusti olosuhteita, joille materiaalit voivat k{\"a}yt{\"o}n aikana altistua ja samalla selvitt{\"a}{\"a} niiden ominaisuuksien muutoksia kyseisiss{\"a} olosuhteissa. Biokomposiittimateriaalit altistettiin kylm{\"a}lle, kuumalle, trooppiselle ilmastolle, kuuma-kostea-syklille, vanhennukselle ja UV-s{\"a}teilylle. Kosteuden ja kuuman yhteisvaikutus osoittautui komposiiteille eritt{\"a}in haitalliseksi. My{\"o}s pelkk{\"a} kuumuus heikensi komposiittien ominaisuuksia eritt{\"a}in paljon. Vanhennus- ja UV-altistukset laskivat selv{\"a}sti enemm{\"a}n lis{\"a}aineistamattomien materiaalien veto- ja iskulujuuksia kuin lis{\"a}aineistettujen. Kaikki altistukset vaikuttivat enemm{\"a}n lis{\"a}aineistamattomien komposiittien iskulujuuteen. Pitk{\"a}aikaiskest{\"a}vyyskokeissa selvitettiin materiaalien ominaisuuksien muutoksia vakio-olosuhteissa puolen vuoden ja vuoden kuluttua ruiskuvalusta. Materiaalien ominaisuudet eiv{\"a}t muuttuneet juurikaan kontrolloiduissa olosuhteissa puolessa vuodessa. Tuloksista on n{\"a}ht{\"a}viss{\"a} ett{\"a} matriisimateriaalilla, sen lis{\"a}aineistuksella ja lujitekuiduilla on vaikutusta materiaalin ominaisuuksien muuttumiseen. Tert-butyyliperbentsoaatilla lis{\"a}aineistaminen nopeuttaa matriisimateriaalin hajoamista. Puuvillakuiduilla on my{\"o}s nopeuttava vaikutus hajoamiseen. Kierr{\"a}tyskokeessa selvitettiin kierr{\"a}tyksen vaikutusta materiaalin ominaisuuksiin. Kierr{\"a}tys heikensi materiaalin mekaanisia ominaisuuksia. Kierr{\"a}tetty{\"a} materiaalia ei voi k{\"a}ytt{\"a}{\"a} alkuper{\"a}ist{\"a} materiaalia vastaavan tuotteen valmistukseen. Kierr{\"a}tett{\"a}v{\"a} materiaali voidaan hy{\"o}dynt{\"a}{\"a} lis{\"a}{\"a}m{\"a}ll{\"a} sit{\"a} pieniss{\"a} eriss{\"a} alkuper{\"a}isen raaka-aineen joukkoon, jolloin sen ei pit{\"a}isi vaikuttaa valmistettavan tuotteen ominaisuuksiin.",

keywords = "biocomposites, polylactide, flax fibres, cotton linter, exposure, long-term durability, recycling",

author = "Katri M{\"a}kinen",

note = "CA: PRO Diplomity{\"o} Tampereen teknillinen korkeakoulu, biomateriaalitekniikan laitos Project code: K0SU00004 106 s. + liitt. 15 s.",

year = "2002",

language = "Finnish",

publisher = "Tampere University of Technology",

address = "Finland",

school = "Tampere University of Technology (TUT)",

}

TY - THES

T1 - Biokomposiittien pitkäaikaiskestävyys

T2 - Diplomityö

AU - Mäkinen, Katri

N1 - CA: PRO Diplomityö Tampereen teknillinen korkeakoulu, biomateriaalitekniikan laitos Project code: K0SU00004 106 s. + liitt. 15 s.

PY - 2002

Y1 - 2002

N2 - Työn tarkoituksena oli selvittää biokomposiittien pitkäaikaiskestävyyttä. Biokomposiittien raaka-aineina käytettiin lisäaineistamatonta ja lisäaineistettua polylaktidia ja pellava- ja puuvillakuituja. Pitkäaikaiskestävyyttä tutkittiin altistus-, pitkäaikaiskestävyys- ja kierrätyskokeiden avulla. Ominaisuuksien muutoksia tutkittiin veto- ja iskulujuuskokeiden, DSC-, GPC- ja FTIR-analyysien sekä rakennetarkasteluiden (SEM) avulla. Työn kirjallisuusosassa esitellään polylaktidin sekä pellava- ja puuvillakuitujen ominaisuuksia. Lisäksi tarkastellaan komposiittirakennetta, altistuskokeita ja muovimateriaalien kierrätystä. Altistuskokeiden tarkoituksena oli simuloida nopeutetusti olosuhteita, joille materiaalit voivat käytön aikana altistua ja samalla selvittää niiden ominaisuuksien muutoksia kyseisissä olosuhteissa. Biokomposiittimateriaalit altistettiin kylmälle, kuumalle, trooppiselle ilmastolle, kuuma-kostea-syklille, vanhennukselle ja UV-säteilylle. Kosteuden ja kuuman yhteisvaikutus osoittautui komposiiteille erittäin haitalliseksi. Myös pelkkä kuumuus heikensi komposiittien ominaisuuksia erittäin paljon. Vanhennus- ja UV-altistukset laskivat selvästi enemmän lisäaineistamattomien materiaalien veto- ja iskulujuuksia kuin lisäaineistettujen. Kaikki altistukset vaikuttivat enemmän lisäaineistamattomien komposiittien iskulujuuteen. Pitkäaikaiskestävyyskokeissa selvitettiin materiaalien ominaisuuksien muutoksia vakio-olosuhteissa puolen vuoden ja vuoden kuluttua ruiskuvalusta. Materiaalien ominaisuudet eivät muuttuneet juurikaan kontrolloiduissa olosuhteissa puolessa vuodessa. Tuloksista on nähtävissä että matriisimateriaalilla, sen lisäaineistuksella ja lujitekuiduilla on vaikutusta materiaalin ominaisuuksien muuttumiseen. Tert-butyyliperbentsoaatilla lisäaineistaminen nopeuttaa matriisimateriaalin hajoamista. Puuvillakuiduilla on myös nopeuttava vaikutus hajoamiseen. Kierrätyskokeessa selvitettiin kierrätyksen vaikutusta materiaalin ominaisuuksiin. Kierrätys heikensi materiaalin mekaanisia ominaisuuksia. Kierrätettyä materiaalia ei voi käyttää alkuperäistä materiaalia vastaavan tuotteen valmistukseen. Kierrätettävä materiaali voidaan hyödyntää lisäämällä sitä pienissä erissä alkuperäisen raaka-aineen joukkoon, jolloin sen ei pitäisi vaikuttaa valmistettavan tuotteen ominaisuuksiin.

AB - Työn tarkoituksena oli selvittää biokomposiittien pitkäaikaiskestävyyttä. Biokomposiittien raaka-aineina käytettiin lisäaineistamatonta ja lisäaineistettua polylaktidia ja pellava- ja puuvillakuituja. Pitkäaikaiskestävyyttä tutkittiin altistus-, pitkäaikaiskestävyys- ja kierrätyskokeiden avulla. Ominaisuuksien muutoksia tutkittiin veto- ja iskulujuuskokeiden, DSC-, GPC- ja FTIR-analyysien sekä rakennetarkasteluiden (SEM) avulla. Työn kirjallisuusosassa esitellään polylaktidin sekä pellava- ja puuvillakuitujen ominaisuuksia. Lisäksi tarkastellaan komposiittirakennetta, altistuskokeita ja muovimateriaalien kierrätystä. Altistuskokeiden tarkoituksena oli simuloida nopeutetusti olosuhteita, joille materiaalit voivat käytön aikana altistua ja samalla selvittää niiden ominaisuuksien muutoksia kyseisissä olosuhteissa. Biokomposiittimateriaalit altistettiin kylmälle, kuumalle, trooppiselle ilmastolle, kuuma-kostea-syklille, vanhennukselle ja UV-säteilylle. Kosteuden ja kuuman yhteisvaikutus osoittautui komposiiteille erittäin haitalliseksi. Myös pelkkä kuumuus heikensi komposiittien ominaisuuksia erittäin paljon. Vanhennus- ja UV-altistukset laskivat selvästi enemmän lisäaineistamattomien materiaalien veto- ja iskulujuuksia kuin lisäaineistettujen. Kaikki altistukset vaikuttivat enemmän lisäaineistamattomien komposiittien iskulujuuteen. Pitkäaikaiskestävyyskokeissa selvitettiin materiaalien ominaisuuksien muutoksia vakio-olosuhteissa puolen vuoden ja vuoden kuluttua ruiskuvalusta. Materiaalien ominaisuudet eivät muuttuneet juurikaan kontrolloiduissa olosuhteissa puolessa vuodessa. Tuloksista on nähtävissä että matriisimateriaalilla, sen lisäaineistuksella ja lujitekuiduilla on vaikutusta materiaalin ominaisuuksien muuttumiseen. Tert-butyyliperbentsoaatilla lisäaineistaminen nopeuttaa matriisimateriaalin hajoamista. Puuvillakuiduilla on myös nopeuttava vaikutus hajoamiseen. Kierrätyskokeessa selvitettiin kierrätyksen vaikutusta materiaalin ominaisuuksiin. Kierrätys heikensi materiaalin mekaanisia ominaisuuksia. Kierrätettyä materiaalia ei voi käyttää alkuperäistä materiaalia vastaavan tuotteen valmistukseen. Kierrätettävä materiaali voidaan hyödyntää lisäämällä sitä pienissä erissä alkuperäisen raaka-aineen joukkoon, jolloin sen ei pitäisi vaikuttaa valmistettavan tuotteen ominaisuuksiin.

KW - biocomposites

KW - polylactide

KW - flax fibres

KW - cotton linter

KW - exposure

KW - long-term durability

KW - recycling

M3 - Master's thesis

PB - Tampere University of Technology

CY - Tampere

ER -

Biokomposiittien pitkäaikaiskestävyys: Diplomityö

Abstract

Keywords

Fingerprint

Cite this