Kuitulujitettujen biokomposiittimuovien liimaliitosmenetelmät

Abstract

Tämä opinnäytetyö käsittelee Biofore-konseptiautossa käytetyn biokomposiittimuovin liittämismenetelmiä, keskittyen erityisesti liimaliitoksiin. Opinnäytetyö tehtiin osana Metropolia Ammattikorkeakoulun konseptiautoprojektia, jossa opiskelijapainotteisesti suunniteltiin ja valmistettiin kierrätettäviä materiaaleja käyttäen kaupunkiolosuhteisiin soveltuva konseptiauto. Valmis konseptiauto esiteltiin Geneven kansainvälisessä autonäyttelyssä maaliskuussa 2014.

Tutkittavana materiaalina on UPM Formi -biokomposiittimuovi. Tässä työssä tarkastellaan kyseisen muovikomposiitin ominaisuuksia, valmistusmenetelmiä, käyttömahdollisuuksia sekä liittämismenetelmiä, pääpainon ollessa liimaliitoksissa. Työn tavoitteena on löytää helppokäyttöisiä liittämismenetelmiä materiaalille. Pohjatietona käytettiin käytännön kokemuksia ajoneuvon rakennusvaiheelta sekä keskusteluja liima-alan asiantuntijoiden kanssa.

Erilaisten liittämisvaihtoehtojen lujuusominaisuuksia materiaalin eri variaatioihin tutkittiin ISO-standardia 4587 mukaillen. Tuloksena saatiin suhteellisen yhteneväistä ja luotettavaa tietoa saavutetusta liitoksen lujuudesta. Työn tavoitteet saavutettiin, sillä tutkittavan biokomposiittimuovin liittämiseen löytyi helppokäyttöisiä ratkaisuja eri lujuusluokan liitoksiin. Tutkimusten tulosten perusteella pystyttiin lisäksi arvioimaan lujitekuitupitoisuuden vaikutusta biokomposiittimuovin liittämisominaisuuksiin. Tuloksia voidaan käyttää apuna liitosmenetelmien valitsemisessa kyseiselle biokomposiittimuoville.

Käytännön tutkimusten lisäksi opinnäytetyö sisältää kattavan teoriaosuuden kuitulujitetuista muovikomposiiteistä, liimaliitosmenetelmistä sekä liimaliitoksen kestävyyttä ja erityisesti tartuntaa selittävästä adheesioteoriasta. Työtä voidaankin käyttää apuna erityisesti suunniteltaessa polyolefiinipohjaisten muovien liimaliitoksia.

This Bachelor’s thesis discusses bonding methods of fiber reinforced biocomposite plastics used in the Biofore Concept Car. The main focus is on adhesive joints. This thesis was carried out as a part of the concept car project of Helsinki Metropolia University of Applied Sciences, in which an urban concept car was engineered and manufactured by students with help of the school personnel. One of the main focuses in this project was to use environmental friendly and renewable biomaterials. The car was introduced at the Geneva International Motor Show in spring 2014.

The material researched in this thesis is UPM Formi biocomposite plastic. This thesis describes properties, manufacturing methods, accessibilities and bonding methods of this composite plastic, the main focus being on adhesive bonding. The objective of this thesis is to find easy-to-use bonding methods for the composite plastic. Hands-on experience during the manufacturing period of the concept car and conversations with experts of bonding industry were used as background information in this thesis.

The strengths of joints achieved with different bonding methods were investigated very similarly as in ISO 4587 standard. The results of these tests were relatively consistent and reliable. The objectives were achieved, because user-friendly bonding methods for the composite plastic were found for the joints of different strengths. Also the influence of reinforcement fiber content on the bonding properties can be estimated based on the results of the tests. The results can be used in order to choose bonding methods for this composite plastic.

Besides practical research this thesis also includes an encompassing theory part which discusses fiber reinforced biocomposite plastics, adhesive bonding methods and especially -adhesion theory, which explains the properties of adhesive bond. This thesis can be utilized in design of adhesive joints, especially with polyolefin based plastics.