การพัฒนาของวัสดุคอมโพสิทพอลิเอสเทอร์เสริมแรงด้วยเส้นใย ป่านศรนารายณ์แบบถักทอ 2 มิติโดยโครงสร้างแบบแซนด์วิช

Development of Sisal Fibre 2D Woven Reinforced Polyester Composites by Sandwich Structures

Name: มานพ พิพัฒหัตถกุล

Address: สถาบันเทคโนโลยีปทุมวัน

Organization : คณะวิศวกรรมศาสตร์ สาขาวิชาเทคโนโลยีการผลิตขั้นสูง

keyword: คอมโพสิท

; เส้นใยป่านศรนารายณ์

; แผ่นผ้าทอ

; สนามอัลตราโซนิค

; การจัดเรียงตัวของเส้นใย

; Composites, Sisal fibre

; Woven fabric

; Ultrasonic field

; fibre orientation

Abstract: วิทยานิพนธ์ฉบับนี้ทำการพัฒนาวัสดุคอมโพสิท โดยการใช้ประโยชน์จากเส้นใยธรรมชาติ ป่านศรนารายณ์ ชนิดเส้นใยสั้น และแบบถักทอ 2 มิติ เป็นวัสดุเสริมแรง ในพอลิเอทิลีน และพอลิเอสเทอร์เรซินชนิดไม่อิ่มตัว โดยศึกษาผลกระทบของการดัดแปลงพื้นผิวเส้นใย และทิศทาง การวางตัวของเส้นใยที่มีต่อสมบัติทางกลของวัสดุคอมโพสิท ทำการดัดแปลงพื้นผิวเส้นใย ป่านศรนารายณ์ ด้วยวิธีอัลคาไลเซชันในสารละลาย NaOH ความเข้มข้น 1 โมล (4% โดยน้าหนัก) ที่อุณหภูมิ 60 องศาเซลเซียส ที่เวลา 1-5 ชั่วโมง และได้พัฒนาวิธีการดัดแปลงพื้นผิวของเส้นใย ด้วยวิธีการใหม่ โดยการใช้สนามอัลตราโซนิค เป็นระยะเวลา 30-90 นาที จากการทดสอบสมบัติ ความต้านทานแรงดึง และสัณฐานวิทยาของเส้นใย พบว่า การดัดแปลงเส้นใยป่านศรนารายณ์ ด้วยสารละลาย NaOH ทาให้พื้นผิวของเส้นใยสะอาด และมีความสม่าเสมอ โดยการดัดแปลงพื้นผิวเส้นใยด้วยสารละลาย NaOH ร่วมกับสนามอัลตราโซนิคจะให้พื้นผิวของเส้นใยมีความสะอาดเพิ่มขึ้น และใช้ระยะเวลาในการดัดแปลงพื้นผิวลดลง เมื่อเทียบกับการดัดแปลงด้วยสารละลาย NaOH เพียงอย่างเดียว จากนั้นทำการขึ้นรูปวัสดุคอมโพสิทเส้นใยสั้นและพอลิเอทิลีน ด้วยกระบวนการขึ้นรูปร้อน ผลการทดสอบสมบัติความต้านทานแรงดึง ตามมาตรฐาน ASTM และการตรวจสอบลักษณะทางสัณฐานวิทยาของวัสดุคอมโพสิทด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) พบว่า เส้นใยที่ผ่านการดัดแปลงด้วย NaOH ที่เวลา 5 ชั่วโมง ได้วัสดุคอมโพสิทที่มีค่าสมบัติเชิงกลสูงสุด จากนั้นทำการขึ้นรูปวัสดุคอมโพสิทโดยโครงสร้างแบบแซนด์วิช ระหว่างพอลิเอสเทอร์แบบไม่อิ่มตัวกับเส้นใยแบบถักทอ 2 มิติ ด้วยเทคนิคการทำมือ โดยศึกษาปริมาณของเส้นใยที่มีต่อสมบัติเชิงกลของวัสดุคอมโพสิท จากผลการทดลอง พบว่า ความต้านแรงดึง, ความต้านการดัดโค้ง และความต้านการกระแทก ของวัสดุคอมโพสิท มีค่าสูงสุดที่ปริมาณเส้นใยแบบถักทอ 15 % โดยน้ำหนักหรือการใช้เส้นใยแบบถักทอ 3 ชั้น เมื่อศึกษาทิศทางการวางตัวของแนวเส้นใยต่อสมบัติเชิงกลของวัสดุคอมโพสิท โดยวางเส้นใยแบบถักทอ 3 ชั้น โดยชั้นที่ 1 และชั้นที่ 3 วางทำมุม 0องศา ในขณะที่ชั้นที่ 2 มีการวางตัวในทิศทาง 0องศา (0/0/0/), 30องศา (0/30/0), 45องศา (0/45/0) และ 60องศา (0/60/0) จากผลการทดสอบ พบว่า วัสดุคอมโพสิทที่เส้นใยผ่านการดัดแปลงด้วย NaOH ให้สมบัติเชิงกลที่ดีกว่าวัสดุคอมโพสิทที่เส้นใยไม่ได้ผ่านการดัดแปลงพื้นผิว สัณฐานวิทยาจากภาพ SEM แสดงให้เห็นถึงลักษณะการยึดเกาะกันที่ดีระหว่างแผ่นเส้นใยแบบถักทอกับเมทริกซ์ ส่งผลให้วัสดุคอมโพสิทมีสมบัติเชิงกลที่ดี โดยวัสดุคอมโพสิทที่เส้นใยวางตัวแบบ (0/0/0) ให้ค่าความต้านแรงดึงสูงที่สุด ซึ่งทิศทางการวางตัวของแนวเส้นใยช่วยยกระดับความต้านการกระแทกให้กับวัสดุคอมโพสิทได้อย่างมีนัยสาคัญโดยพบว่าเส้นใยที่วางตัวในทิศทาง (0/60/0) วัสดุคอมโพสิทจะให้ค่าความต้านการดัดโค้งและความต้านการกระแทกที่เหมาะสมที่สุด

Abstract: This thesis developed composites from the benefit of using short and 2D woven sisal fibres as reinforcing fibres in polyethylene and unsaturated polyester. The effects of fibre surface treatment, fibre content and fibre orientation on mechanical properties and morphology of the composites were investigated. Sisal fibres were treated by alkalization in 1 mol (4 wt.%) NaOH at 60 C for 1-5 h and novel treated with NaOH in ultrasonic field for 30-90 min. Mechanical properties and morphology showed that sisal fibres treated with NaOH and ultrasonic field were cleaner and smoother with less treatment time than treated by NaOH only. Composites of short sisal fibres treated with NaOH for 1-5 h were fabricated with polyethylene by hot press molding. Mechanical testing was carried out according to ASTM standard. Morphology of the composite was observed by scanning electron microscope (SEM). Results informed that composites of short sisal fibres treated in NaOH for 5 h yielded the highest values of tensile strength. Next, composites with sandwich structure were fabricated using 2D woven fibres and unsaturated polyester by hand lay-up process. The composites with 15 wt.% (3 layers) of 2D sisal fibres obtained the maximum tensile, flexural and impact strength. After that, the composites were prepared with various 2D woven fibre orientations by using 3 layers of the woven fibres. The first and the third layers were oriented at 0 while the second layer was laid at 0 (0/0/0/), 30 (0/30/0), 45 (0/45/0) and 60 (0/60/0). Properties of the composites with treated fibres were higher than the composites with untreated fibres. SEM photographs indicated that treated fibres were good adhered with the matrix, which would improve mechanical properties of the composites. It can be noted that the fibre orientation was significantly effect on mechanical performance of the composites. It was found that the composites with the fibre oriented at (0/0/0) showed the highest in tensile strength. On the other hand, the fibres oriented at (0/60/0) provided the optimum values of flexural and impact strength in the composites.

สถาบันเทคโนโลยีปทุมวัน.สำนักห้องสมุด

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: somsuay12@hotmail.com

Name: ประยูร สุรินทร์

Role: อาจารย์ที่ปรึกษา

Created: 2560

Modified: 2562-11-14

Issued: 2562-11-14

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

tha

DegreeName: วิศวกรรมศาสตรดุษฎีบัณฑิต

Level: ปริญญาเอก

Descipline: เทคโนโลยีการผลิตขั้นสูง

Grantor: Patumwan Institute of Technology

©copyrights สถาบันเทคโนโลยีปทุมวัน

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	01 ปก.pdf	91.04 KB	1	2023-03-03 12:04:41
2	02 ใบรับรอง-สารบัญภาพ.pdf	232.69 KB	19	2025-01-21 13:57:07
3	03 บทที่ 1.pdf	299.01 KB	13	2025-01-21 13:57:38
4	04 บทที่ 2.pdf	2.5 MB	3	2025-01-21 13:57:56
5	05 บทที่ 3.pdf	3.86 MB	2	2023-06-28 09:03:55
6	06 บทที่ 4.pdf	8.08 MB	1	2023-03-03 12:05:35
7	07 บทที่ 5.pdf	120.6 KB	1	2023-03-03 12:06:03
8	08 เอกสารอ้งอิง.pdf	202.23 KB	1	2023-03-03 12:06:11
9	09 ภาคผนวก.pdf	5.43 MB	3	2025-09-29 10:19:25
10	010 ประวัติผู้วิจัย.pdf	168.04 KB	1	2023-03-03 12:06:37

ใช้เวลา

0.05797 วินาที