Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Effects of Temperature and Moisture Content on Young’s Modulus in Glass Fiber Reinforced Polyamide
Blekinge Institute of Technology, Faculty of Engineering, Department of Mechanical Engineering.
Blekinge Institute of Technology, Faculty of Engineering, Department of Mechanical Engineering.
2022 (English)Independent thesis Advanced level (professional degree), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

This thesis was made in cooperation with Roxtec. Roxtec specialises in cable sealingsolutions and are world leading in their area. In many of Roxtec’s products steel isused in the frame holding the sealing rubber. To lower Roxtec’s environmental foot-print plastic would be used instead in the frames if possible, more specific polyamide6.6 with 25% glass fiber reinforcement (PA66GF25). Polyamide is affected to agreater extent by temperature and humidity than steel and therefore poses a greaterrisk when considering the sealing capability in harsh conditions. The purpose of thisthesis is therefore to investigate the effects on the Young’s modulus by temperatureand relative humidity, which both correlate to moisture content in the plastic. Theintended temperature and moisture saturation interval are -40◦C to 80◦C and 0% to100% moisture saturation respectively.

Tensile test samples were made through machining samples from existing productsand conditioning them to desired moisture content. With the use of tensile testingthe Young’s modulus could be determined for a number of combinations of temper-ature and moisture content. From this data an approximated polynomial surfaceof the Young’s modulus could be produced. The conditioning of the test piecescould be accelerated by submersion in heated water, decreasing conditioning timeto less than two days. The approximation of the Young’s modulus function couldbe done using polynomial approximation. The resulting polynomial for the positivetemperatures was of the third order dependant of the two variables moisture con-tent and temperature. For the negative temperatures a single variable polynomialwas approximated due to only one moisture content being tested for. To ensure thevalidity of the model each test combination consisted of three individual tensile testof which an average was calculated. The approximated function was then comparedto a data sheet value for a certain moisture content and temperature. From theresulting surface approximation of the Young’s modulus in positive temperatures itcan be deduced that PA66GF25 is more greatly affected by moisture content thantemperature. Especially at low levels of moisture content where the rise in Young’smodulus is exponential while more linear at higher moisture contents. The maximumand minimum Young’s modulus was found to be 8 GPa and 2.7 GPa respectively.The negative temperature approximation was restricted to one moisture content andtherefore resulted in a graph. The behaviour of this graph was likely a result of icein the material as similarities to a study regarding the mechanical properties of icewas found.

Abstract [sv]

Detta examensarbete gjordes i sammarbete med Roxtec. Roxtec specialialiserar sig ikabeltätningslösningar och är världsledande i området. I många av Roxtecs produk-ter så används stål till att försegla gummi. För att minska Roxtecs miljöpåverkan såskulle plast användas till tätningarnas ramar om möjligt, speficikt polyamid 6.6 med25% glasfiberförstärkning (PA66GF25). Polyamid påverkas till större andel av tem-peratur och luftfuktighet än stål och utsätts därmed för en större risk med avseendepå tätnings kapabiliteten i tuffa miljöer. Syftet med detta arbete är därmed attundersöka effekterna på Elasticitetsmodul från temperatur och luftfuktighet, vilkakorrelerar mot fuktmättnadsgraden i plasten. Det avsedda temperaturintervallet är-40◦C till 80◦C och 0% till 100% fuktmättnadsgrad.

Dragprovstesterna gjordes genom bearbetning av existerande produkter följt av kon-ditionering till önskad fuktmättnadsgrad. Genom genomförandet av dragprov, såkunde Youngs modul bestämmas för ett antal kombinationer av temperaturer ochfukterhalter. Från denna data så kunde en polynomyta för Youngs modul approx-imeras. Konditioneringen av dragprovsbitarna kunde accelereras genom nedsänkningi upphettat vatten, vilket minskade konditioneringstiden till mindre än två dygn. Ap-proximeringen av funktionen för Youngs modul kunde göras genom polynomapprox-imering, vilket resulterade i en tredje ordnings polynom beroende på två variablernafuktmättnadsgrad och temperatur. En annan approximation gjordes för de nega-tiva temperaturerna, då enbart temperaturberoende beteende undersöktes med enkonstant fuktmättnadsgrad. För att säkerställa validiteten av modellen så gjordestre mätningar på varje testkombination ifrån vilket ett medel kalkylerades. Den ap-proximerade funktionen jämfördes sedan med värdena från datablad för en viss fukt-mättnadsgrad och temperatur. Från den resulterande ytapproximationen av Youngsmodul för de positiva temperaturerna, så kan slutsatsen att PA66GF25 är avsevärtmycket mer påverkad av fukt än temperatur dras. Detta är tydligare för de testernamed låga fuktmättnadsgrader då ökningen av Youngs modul är exponentiell medanden är mer linjär för högre fuktmättnadsgrad. Den maximala och minimala Youngsmodul visade sig vara 8 GPa och 2.7 GPa respektive. De negativa temperaturernasapproximation var begränsad till en fuktmättnadsgrad och därmed resulterade i engraf kring 5 GPa. Beteendet hos denna graf var troligtvis ett resultat från isen imaterialet vars beteende är snarlikt en studie på isens mekaniska egenskaper visadepå.

Place, publisher, year, edition, pages
2022. , p. 78
Keywords [en]
Polyamide, nylon 66, PA66GF25, glassfiber reinforced polyamide, Young’s modulus
Keywords [sv]
Polyamid, nylon 66, PA66GF25, glasfiberförstärkt polyamid, Youngs modul.
National Category
Textile, Rubber and Polymeric Materials Composite Science and Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:bth-23014OAI: oai:DiVA.org:bth-23014DiVA, id: diva2:1662345
External cooperation
Roxtec
Subject / course
Degree Project in Master of Science in Engineering 30,0 hp
Educational program
MTACI Master of Science in Mechanical Engineering
Supervisors
Examiners
Available from: 2022-06-22 Created: 2022-05-31 Last updated: 2022-06-23Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(85233 kB)98 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 85233 kBChecksum SHA-512
0f30f8ac2747b415a1fa9c0567d528f25234a9169ae824b794f6f7e06dcbc23f56196aab5fcc674373487bf51fc7712ef99fff2258125de8f174731a02bd9b55
Type fulltextMimetype application/pdf

Search in DiVA

By author/editor
Sandberg, JoelSjölin, Samuel
By organisation
Department of Mechanical Engineering
Textile, Rubber and Polymeric MaterialsComposite Science and Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 98 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 329 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf