Vacuum infused anionic polyamide-6 composites a quest for uniformity

Charron, Jean-François (2011). Vacuum infused anionic polyamide-6 composites a quest for uniformity. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

In recent years, the use of thermoplastic composites (TPC) increased significantly because of their low cost, fast processing cycles and recyclability. In an effort to provide a manufacturing technique well suited for large TPC parts, Delft University of Technology has developed an infusion process based on a reactive anionic polyamide-6 (APA-6) resin system. Following recent work where significant differences in mechanical and physical laminates property with respect to flow direction were identified, the work presented in this thesis aims at improving laminate uniformity by testing different heating set-ups and infusion strategies.

First, the fibre coupling agent, contained in the proprietary 8225 finish, was tested to asses its compatibility with APA-6. Results show that this fibre coupling agent is compatible with the APA-6 matrix system, but is not better or worse that the previous 8207 finish
used in previous work done at TU Delft.

Through a second study, key laminate properties were evaluated (ILSS, crystallinity and degree of conversion) using two different heating set-ups (platen press and infrared panels) over three different curing temperatures (160-180℃). The results of this study identified that the infrared method yielded better laminates than the platen press set-up. However, most laminate produced still had non-uniform properties with respect to flow direction, but laminates cured at 180℃ showed better average properties.

Based on these results, to improve property uniformity, a third study was conducted using the double infusion strategy: a low infusion temperatures (110-150℃) followed by a curing step performed at 180℃. The results showed that the best laminate uniformity could be achieved with this double infusion strategy at infusion temperatures between 110℃ and 130℃. The Tm and ILSS of these laminates exhibited lower standard deviation when compared to the one infused at 150℃ and the one polymerised with a non-isothermal strategy. This uniformity enhancement was also validated with comparative laminate C-scans and optical microscopy results.

Titre traduit

L'infusion sous vide du composite polyamide-6 anionique: une quête pour l'uniformité

Résumé traduit

Depuis peu, l’utilisation des composites thermoplastiques augmente de façon considérable puisqu’ils sont abordables, recyclables et que leurs cycles de moulage sont rapides. Dans un effort de rendre la fabrication de pièces composites thermoplastiques de grandes dimensions mieux adaptée, l’Université de technologie de Delft (TU Delft) a développé un procédé d’infusion réactif de résine polyamide-6 anionique (APA-6). Selon des travaux récents, il y a des disparités quant aux propriétés mécaniques et physiques des laminés selon le sens de l’écoulement de la résine lors de l’infusion. Les travaux de ce mémoire ont donc comme but de réduire ces disparités, rendant ainsi les laminés plus uniformes. Cela est fait par l’étude de deux montages chauffants et par l’essai d’une nouvelle stratégie d’infusion.

En premier lieu, une étude de compatibilité entre le système APA-6 et l’agent de pontage contenu dans l’ensimage propriétaire 8225 est faite. Les résultats ont démontré que cet agent de pontage est compatible avec le système d’APA-6 puisqu’il obtient de bons degrés de conversion, de cristallinité et de résistance au cisaillement interlaminaire. Cependant, il ne permet pas de meilleures performances comparativement à l’ancien agent de pontage contenu dans l’ensimage 8207 précédemment utilisé.

Une seconde étude est faite afin de comparer deux montages de chauffage : la presse conductrice et les panneaux infrarouges. Cette étude est effectuée en analysant la résistance au cisaillement interlaminaire, la cristallinité et le degré de conversion, à trois températures de polymérisation différentes (160℃, 170℃ et 180℃). Les résultats de cette étude montrent que le montage infrarouge produit de meilleurs laminés que ceux faits par la presse conductrice. Cependant, ces laminés contiennent encore les mêmes disparités mécaniques et physiques, mais ceux polymérisés à 180℃ possèdent les propriétés les plus intéressantes.

Basée sur les résultats précédents et afin de rendre les laminés uniformes, une troisième étude a été effectuée en utilisant une stratégie d’infusion à deux étapes. Une infusion de résine à faible température (110-150℃) est faite suivi de la seconde étape, la polymérisation à 180℃. Les résultats montrent que les laminés les plus uniformes sont obtenus à l’aide de la stratégie à deux étapes à des températures d’infusion entre 110℃ et 130℃. Les écarts-types de la température de fusion et de la résistance au assaillement interlaminaire de ces laminés sont plus faibles que ceux infusés à 150℃ ou ceux fabriqués selon la stratégie non isotherme précédemment utilisé. De plus, ce gain d’uniformité a été confirmé par des tests ultrasoniques et par microscope optique.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Thesis presented to École de technologie supérieure in partial fulfillment of the requirements for a master's degree in automated manufacturing engineering". Bibliogr. : f. [77]-86.
Mots-clés libres:	Composites. Polymérisation. Résines. Polyamides. Polyaddition. Calorimétrie différentielle à balayage. Laminés (Métallurgie) 8207, 8225, Agent, Apa-6, Cisaillement, Ensimage, Infusion, Interphase, Pontage,Vide
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Joncas, Simon
Codirecteur:	Codirecteur Champliaud, Henri
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie de la production automatisée
Date de dépôt:	20 mai 2011 19:28
Dernière modification:	16 févr. 2017 22:55
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/878

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