Materiaalitekniikka B Flashcards
(15 cards)
Mitä eri kuitulujitteita komposiiteissa käytetään ja mitkä ovat olennaisia tekijöitä hyvän
kuitulujituksen syntymiseksi?
Komposiiteissä käytetään pääasiassa lasi-, puu- ja hiilikuituja, sekä aramidia. Myös muita luonnonkuituja, kuten hamppua, pellavaa, sekä juuttia käytetään laajalti komposiittien tuotannossa. ‘‘Hyvän’’ kuitulujituksen syntymisessä täytyy ottaa huomioon käyttötarkoitus, esim. ympäristön kestävyys, hyvä lujuus/jäykkyys tiheyteen verrattuna, mekaaniset ominaisuudet, sitkeys tms.
Kerro mitä muovi on ja luokittele muovit eri ryhmiin vähintään kahdella eri tavalla.
Muovi on yleisnimi kiinteille raaka-aineille, joita voidaan muovata lämmön ja paineen avulla. Muoveja valmistetaan liittämällä monomeerejä pitkiksi ketjuiksi (polymeroinnilla). Monomeerit syntyvät öljynjalostusprosessissa sivutuotteena. Muovit voidaan jakaa esim. kesto- ja kertamuoveihin, synteettisiin- ja luonnonmuoveihin, sekä homo- ja monopolymeereihin (homo = valmistettu yhdestä lähtöaineesta ja mono = useasta lähtöaineesta.)
Mihin ja miksi mineraaleja käytetään muoveissa/polymeereissa?
Mineraaleja käytetään kyseiselle mineraalille ominaisissa käyttötarkoituksissa, esim. komposiiteissa, näytöissä tms.
• Alentamaan raaka-ainekustannuksia
• Parantamaan muovien mekaanisia ominaisuuksia
• Parantamaan lämmön- ja tulenkesto-ominaisuuksia
• Pienentämään kutistumaa ja lämpölaajenemista
• Parantamaan työstettävyyttä
• Lisäämään kovuutta ja kulutuskestävyyttä
• Alentamaan vedenabsorptiota
• Parantamaan maalattavuutta / pinnoitettavuutta
• Antamaan väriä
Mitä ulkoisia tekijöitä vaikuttaa puun lujuuteen?
- Ympäristön kosteus
- Ympäristön lämpötila
- Rasituksen suunta solurakenteeseen nähden
- Rasitusnopeus
- Pitkäaikaisessa rasituksessa rasituksen ja olosuhteiden vaihtelevuus
Partikkelikoon ja muotosuhteen vaikutus mineraalien käyttöön.
Mitä pienempi partikkelikoko on sitä kalliimmaksi se tulee. Muotosuhde vaikuttaa siihen , millaiseen tarkoitukseen mineraalia käytetään???????
Kerro puumateriaalin murtumisesta ja murtolujuudesta
Puun murtuminen voi tapahtua monella eri tavalla riippuen rasituksen luonteesta, tavasta ja rasituksen suunnasta solurakenteeseen verrattuna.
Puun murtolujuus tarkoittaa jännityksen maksimipistettä, jonka jälkeen puu venyy vetokokeessa, kunnes se hajoaa vaikka jännityksen suuruus pienenee.
Miksi puumateriaalin asettaminen tiukkoihin standardeihin tai normeihin on
haastavaa?
Puu on ominaisuuksien ja luonteensa takia herkästi muuttuva materiaali, joka jatkaa elämistään myös kaatamisen jälkeen. Toisin sanoen puu jatkaa ‘‘elämistään’’ myöskin käyttötarkoituksessaan.
Kerro yleisimmistä kertamuoveista ja niiden käyttökohteista
Yleisimmin käytettyjä kertamuoveja ovat tyydyttymättömät polyesterit, epoksit ja fenolit. Kertamuovit muodostuvat niiden perus raaka-aineen kovettumisreaktiossa. Kertamuovituotetta voidaan kuvitella jopa yhtenä suurena molekyylinä. Kertamuovia ei pysty muovaamaan uudestaan, sillä polymeeri ei sula eikä virtaa kertamuoveissa.
Yleisimpiä käyttökohteita ovat suurehkot ja erittäin lujat rakenteet mm. vene-, pakkaus, sekä ajoneuvoteollisuudessa kertamuovit ovat suuressa käytössä.
Puun soluseinän rakenne ja komponentit
Puun soluseinä koostuu ulommasta ohuehkosta ‘‘primääriseinästä’’, sekä soluontelon puolisesta paksusta ‘‘sekundääriseinästä’’.
Soluseinät koostuvat:
- Selluloosasta (40-50%)
- Hemiselluloosa (25-30%)
- Ligniini (20-30%)
Kerro kuinka mineraalien partikkelimuodot ja –koot vaikuttavat niiden
käytettävyyteen.
- Pienempi partikkelikoko = kalliimpi (€)
- Pienempi partikkelikoko = suurempi viskositeetti
- Muotoja on mm. kuutio, pallo, särmiö, laatta, lastu ja kuitu.
- Suuri partikkelikoon jakauma voi olla hyödyksi täyteaineissa.
Luokittele keraamit ryhmiin. Kerro lisäksi keraamimateriaalien tyypillisistä
ominaisuuksista.
Keraamit luokitellaan laseihin, savituotteisiin, tulenkestäviin, hioma-aineisiin, sementteihin, sekä pitkälle kehittyneeseen keramiikkaan.
Keraamimateriaaleille on tyypillistä korkea kovuus, sähkö- ja lämpöeristävyys, kemiallinen stabiilisuus ja korkeat sulamislämpötilat (jotkin ei sula vaan hajoaa). Keraamiset materiaalit ovat myös hauraita, sekä joillekin keraameille on ominaista läpikuultavuus esimerkiksi lasi.
Puun lujuuskäyttäytyminen (teoria ja mallit) ulkoisessa rasituksessa.
Kun puukappaletta rasitetaan yli suhteellisuusrajan yli (lineaarinen raja), kappale ei noudata hooken lakia (pituuden muutos = puuaineenavakio * jännitys ^ ainevakio (puulla 1)). Kappaleen muodonmuutos on kuitenkin palautuva kimmorajaan asti. Puun lujuutta kuvataan tavallisesti jännityksen maksimiarvossaan, jonka jälkeen jännitys laskee kunnes kappale murtuu.
Puumateriaalien lujuuskäyttäytymiseen vaikuttaa mm. ulkoiset tekijät (ilman kosteus ja lämpötila). Osa kimmoisesta muodonmuutoksesta tapahtuu jännityksen poistuttua vasta tietyn ajan jälkeen.
Selitä termit valtamuovi ja komposiitti.
Valtamuoveihin kuuluu perusmuovit ja suurtuotantomuovit, joihin kuuluu polyolefiinit (PE, PP), PVC ja styreenimuovit. Valtamuovien kulutus kattaa 80% kaikesta muovin kulutuksesta. On suht halpaa (kilohinnat euron molemmin puolin), mutta niiden lujuus ja lämmönkesto ovat huonoja.
Komposiitti tarkoittaa kahdesta tai useammasta materiaalista koostuvaa kappaletta, jossa materiaalit eivät ole kuitenkaan liuenneet tai sulautuneet yhteen. Komposiitin matriisi on materiaalit yhteen sitova ainesosa (esim. muovi tai useamman muovin seos)
Luonnonkuitujen modifiointimenetelmät
Ei tietoja dioissa.
Kerro puusolujen rakenteesta ja toiminnasta.
Männyt ja kuuset sisältävät pihkatiehyet koivut eivät. Paksuja-, sekä ohuita vesisoluja (trakeidi). Ydinsäteet kuljettavat vettä poikittaisessa suunnassa.
Koivuissa trakedien tilalla putkisoluja, sekä puusyitä.
