Wood-polymer composites with microcellular foaming : forecasting and evaluation of mechanical properties

W pracy przeprowadzono symulacje numeryczne procesu wtryskiwania z porowaniem mikrokomórkowym wyprasek z kompozytu polimerowego WPC (drewno - polimer) dla zmiennej zawartości gazu. W celu oceny właściwości trójfazowej struktury kompozytu (matryca polipropylenowa, 10% włókien drewna sosnowego oraz 1-15% porów) wykonano analizę mikrostrukturalną oraz przeprowadzono obliczenia wytrzymałościowe z użyciem modelu homogenizacji Mori-Tanaka. Analizowany wytwór (próbka do rozciągania zgodnie z PN-ISO 527-1) poddano symulacji obciążenia w programie Ansys, określając wpływ zmiennego stopnia porowania wytworu na jego właściwości wytrzymałościowe. Ponadto w pracy przedstawiono komputerową wizualizację przewidywanej, obliczonej mikrostruktury dla kompozycji sporowanego WPC, przy zmiennym stopniu porowatości struktury kompozytu oraz obliczone dla badanych kompozytów macierze sztywności.The numerical simulations of injection molding process with microcellular foaming for WPC (wood-polymer composite) was carried out in this work for variable volume content of gas. In order to evaluate the properties of three-phase composite structure (polypropylene matrix, 10% of wood fibers from pine and 1-15% of pores) microstructural analysis was performed and the strength calculations were carried out using the Mori-Tanaka homogenization model. The analyzed product (the dumbbell for tensile testing, according to PN-ISO 527-1) was used to tensile testing simulation in Ansys commercial code, determining the influence of variable degree of foaming on its mechanical properties. In addition, the paper presents the computer visualization for the expected, calculated microstructure of foamed WPC composite (with varying degrees of porosity of the composite structure) and stiffness matrix calculated for the tested composites