ABSTRACT

There is an increasing world demand for engineering materials of special specification. For example, material of high degrees of toughness, light weight and good fabricability in addition to availability with reasonable cost are needed.
Such materials play an important role in fulfilling the needs of new industries like aircraft and motorcar body manufacturers, storage and transporting piping systems of fluids like water…etc.  In this investigation, Charpy impact test was used to measure the fracture energy and fracture toughness  of three composite materials: unsaturated un-enforced polyester, palm-tree fibers reinforced polyester and glass fibers reinforced polyester at different temperatures (0, 30, 60oC). It was noted that the energy required to fracture (fracture energy ()) for un-enforced polyester increases with decreasing depth of notch (x) and with increasing temperature. For palm tree fibers reinforced polyester, the fracture energy increased by values that exceeded those of un-enforced polyester. The natural fibers absorbed most of the impact energy. Accordingly, fracture toughness was greatly increased for all testing temperatures. At 30 oC, the toughness of polyester increased from 2.37  to 12.7  after being reinforced with palm tree fibers and to 17.1  after reinforcement with glass fibers. Fracture toughness () of polyester has also increased from 1.97 to 4.48 after being reinforced by palm tree fibers and to 5.97 after reinforcement with glass fibers. These differences may be due to the higher density and elasticity of glass fibers. However, the small difference between the properties of the two composites is encouraging to treat palm tree fibers in order to improve their density and accordingly to widen their application.

الملخص

كانت الحاجة وما تزال إلى مواد ذات متانة عالية وخفيفة الوزن وسهلة التشكيل وغير مكلفة بالإضافة إلى توفرها وبما أن للمواد المركبة خواص هندسية مرغوب فيها فهي تلعب دورا مهما في تلبية هذه الحاجة في الصناعات الحديثة كأبدان الطائرات والسيارات والزوارق وخزانات وأنابيب حفظ ونقل المياه ..الخ.
في هذا البحث، أجريت اختبارات مقاومة الصدمة بطريقة (Charpy) لثلاث أنواع من المواد المركبة (الراتنج بولي إستر غير المشبع وغير مدعم والراتنج المدعم بألياف النخيل، والراتنج المدعم بالألياف الزجاجية) لحساب طاقة ومتانة الكسر لها (Uc, Kc) ومقارنة النتائج المتحصل فيما بينها لدرجات حرارية مختلفة 0 و 30 و 60 درجة مئوية، إذ لوحظ بأن الطاقة اللازمة للكسر (Uc) لعينات من الراتنج (غير المدعم) تزداد بنقصان عمق الشق (x) المعمول في العينة وبزيادة درجة الحرارة وتبعا لذلك تزداد متانة المادة (Gc). أما في حالة تدعيم الراتنج بألياف النخيل فأن الطاقة اللازمة للكسر ازدادت وبمقدار اكبر مما هو عليه في عينات الراتنج غير المدعم حيث امتصت الألياف الجزء الأكبر من طاقة موجة الصدمة لذا زادت متانتها بمقدار كبير ولجميع درجات الحرارة، ففي درجة حرارة المختبر( 30درجة مئوية) زادت المتانة من 2.3 إلى 12.7 كيلو جول لكل متر مربع عند تدعيمه بألياف النخيل، في حين كانت متانة الراتنج المدعم بالألياف الزجاجية أكبـر من متانة الراتنج المدعم بألياف النخيل بمقدار قليل حيث بلغت 17.1 كيلو جول لكل متر مربع ولنفس درجة الحرارة، نظرا للمرونة والكثافة العاليتين التي تمتلكها الألياف الزجاجية ولكنها في نفـس الوقت مادة مكلفة وغير متوفرة. كذلك لوحظ زيادة متـانة الكسر (Kc) للراتنج من 1.97MN/m3/2 إلى 4.48MN/m3/2 بعد تدعيمه بألياف النخيل، في حين كانت Kc للراتنج المدعم بالألياف الزجاجية تبلـغ 5.97MN/m3/2، وهذا الفارق البسيط بين متانة الكسر للمركبين يشجعنا على معالجة ألياف النخيل لزيادة كثافتها وبالتالي استخدامها في مختلف التطبيقات الصناعية في المستقبل.