Kuituominaisuuksien vaikutus luonnonkuitukomposiittien ominaisuuksiin

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-201806122456
Title: Kuituominaisuuksien vaikutus luonnonkuitukomposiittien ominaisuuksiin
Author: Parkkinen, Hanna
Other contributor: Helsingin yliopisto, Maatalous-metsätieteellinen tiedekunta, Metsätieteiden laitos
University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Forest Sciences
Helsingfors universitet, Agrikultur- och forstvetenskapliga fakulteten, Institutionen för skogsvetenskaper
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2018
Language: fin
URI: http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-201806122456
http://hdl.handle.net/10138/236065
Thesis level: master's thesis
Discipline: Metsien ekologia ja käyttö
Forest Ecology and Management
skoglig ekologi och resurshushållning
Abstract: Muovin käytön vähentäminen on noussut ajankohtaiseksi aiheeksi ja samanaikaisesti metsäteollisuus etsii uusia mahdollisuuksia kuidun käytölle. Kasvanut ympäristötietoisuus yhdessä ympäristösäädösten ja lainsäädännön kanssa, ovat pakottaneet materiaalituottajia ja teollisuutta valitsemaan ympäristöystävällisiä ratkaisuja tuotteille. Luonnonkuiduissa komposiittien lujitteena on iso potentiaali, koska ne ovat biohajoavia, ympäristöystävällisiä, runsaasti saatavilla ja kustannustehokkaita verrattaessa synteettisiin lujitteisiin. Luonnonkuiduilla on myös suotuisat mekaaniset ominaisuudet, kuten hyvä vetolujuus sekä kimmomoduuli. Tämän tutkimuksen tavoitteena on tarkastella luonnonkuitujen käyttöä komposiiteissa ja kuinka kuituominaisuudet vaikuttavat luonnonkuitukomposiittien ominaisuuksiin. Kokeellisessa osiossa valmistettiin arkkeja koivu- ja eukalyptussellusta sekä komposiitteja yhdistäen arkkeja ja kahta eri polymeeriä. Työssä tutkittiin koivu- ja eukalyptuskuitujen eroja, sekä jauhatuksen vaikutusta ominaisuuksiin. Lisäksi vertailtiin arkkien ja komposiittien mekaanisia ominaisuuksia ja polypropeenin (PP) ja polylaktidin (PLA) eroja. Arkeista ja komposiiteista mitattiin vetolujuus, taivutusjäykkyys, kimmomoduuli ja murtovenymä. Lisäksi komposiittien ja arkkien rakennetta tarkasteltiin optisella mikroskopialla. Polylaktidista valmistetuilla komposiiteilla saatiin parempi vetolujuus ja niillä oli korkeampi kimmomoduuli verrattaessa polypropeenista valmistettuihin komposiitteihin. Polypropeenikomposiiteilla oli parempi murtovenymä ja taivutuslujuus. Arkeilla on selkeästi parempi kimmomoduuli kuin polypropeenilla ja tämän takia yhdistettäessä arkkeja ja polypropeenia jäykkyys alenee verrattaessa kuitumateriaaliin. Myös murtovenymä oli arkeilla hyvä, varsinkin verrattaessa polylaktidista valmistettuihin komposiitteihin. Kuitujen jauhatuksella saatiin parannettua arkkien mekaanisia ominaisuuksia, ainoastaan taivutusjäykkyyteen jauhatuksella ei ollut huomattavaa vaikutusta. Kuidun jauhatuksella nähtiin pääsääntöisesti samat vaikutukset komposiittien tuloksiin. Koivu- ja eukalyptuskuitujen erot tuloksissa ovat suhteellisen pienet. Koivulla saadaan hieman parempi vetolujuus ja murtovenymä, mutta eukalyptuksesta valmistetut arkit ovat jäykempiä. Tulokset osoittavat, että yhdistettäessä kuitua ja muovia komposiitiksi, saadaan hyviä ominaisuuksia verrattuna arkkien tai puhtaan polymeerin ominaisuuksiin.Reducing the use of plastic has become an important topic and at the same time the forest industry is looking for new opportunities for fiber use. Increased environmental awareness, together with environmental regulations and legislation, have forced manufacturers and industry to choose environmentally friendly solutions for products. Natural fiber reinforced composites have great potential because they are biodegradable, environmentally friendly, abundant and cost-effective when compared to synthetic reinforcements. Natural fibers also have favorable mechanical properties such as low density and good tensile strength and elastic modulus. The aim of this study is to examine the use of natural fibers in composites and how fiber properties affect the properties of natural fiber composites. In the experimental part of the research handsheets of birch and eucalyptus pulp were prepared. In addition, composites were prepared combining handsheets and two polymers. The differences between the birch and eucalyptus fibers were studied and also the effect of refining on the properties. In addition, the mechanical properties of sheets and composites were compared and also differences between polypropylene (PP) and polylactide (PLA). The mechanical properties tested were tensile strength, bending stiffness, elastic modulus and break elongation. In addition, the structure of composites and sheets were examined with optical microscopy. Composites made from polylactide had a better tensile strength and higher elastic modulus when comparing to polypropylene composites. Elongation and bending stiffness were improved with the polypropylene composites. On the sheets there is a clearly better elastic modulus than in the case of polypropylene. When the sheets and polypropylene are combined, the elastic modulus decreases when compared to the fibers. In addition, the elongation of the sheets was good, especially when comparing the polylactide composites. By refining the fibers, the mechanical properties of the sheets were improved. The refining of the fibers was generally seen to have the same effects on the composite results. The differences between birch and eucalyptus fibers are relatively small. With the birch fibers slightly better tensile strength and elongation are obtained but the eucalyptus sheets are stiffer. The results show that when combining fibers and plastic as a composite, many good mechanical properties are obtained in comparison with the properties of the sheets or the pure polymer.


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
MEK Parkkinen Hanna.pdf 2.129Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record