img086 2

166 7. Badanie właściwości cieplnych i palności tworzyw sztucznych

Rys. 7.3. Zależność modułu sprężystości poprzecznej G i logarytmicznego dekrementu tłumienia k od temperatury T

lindanie za pomocą wahadła skrętnego [2J, [3J. Według normy oznaczanie T_g nie wymaga obliczania modułu dynamicznego G, lecz wykorzystuje bezpośrednio tłumienie. Zależność dynamicznego modułu ścinania i współczynnika strat-ności mechanicznej od temperatury umożliwia oznaczenie zakresów temperatur przejścia polimeru od stanu szklistego do stanu wysokiej elastyczności i informuje o zapoczątkowaniu plastycznego płynięcia.

Logarytmiczny dekrenient tłumienia mechanicznego A jest to logarytm naturalny stosunku amplitud dwóch kolejno po sobie następujących wychyleń o tym samym znaku (który jest miarą wewnętrznych właściwości tłumiących materiału próbki). Najdogodniejsze jest doświadczalne wprowadzenie próbek w wahania skrętne, które maleją wskutek stratności mechanicznej materiału (rys. 7.4). Jako próbki stosuje się prostopadłościany o zalecanych wymiarach (przy dość dużej tolerancji) 50x10x1 mm. Mocuje się je w uchwycie górnym przyrządu (rys. 7.5). Na dolnym końcu uchwytu mocuje się tarczę napędową. Tarcza napędow a wraz z dolną szczęką i łączącym je prętem nie może wywoływać naprężenia przekraczającego 0,1 MPa. Grubsze próbki wymagają tarcz napędowych o większej masie. Skręcenie i zwolnienie tarczy inicjuje swobodne (zaznaczone strzałkami) wahania skrętne o częstotliwości 0.1-10 Hz. Wahania, czyli ruchy skrętne tarczy napędowej rejestruje urządzenie optyczne, elektryczne lub inne, tak dobrane, żeby nic powodowało dodatkowego tłumienia układu drgającego. Krzywa zaniku drgań skrętnych zależy od modułu tłumienia A. a ten od temperatury. Badane próbki i szczęki aparatury powinny być umieszczone w komorze termostatującej, wypełnionej powietrzem lub gazem obojętnym. W komorze konieczne jest nastawianie temperatury w bardzo szerokim zakresie, np. od -60° do 300^UC. Każde kolejne wahnięcie ma mniejszą amplitudę (wysokość). Do obliczeń są potrzebne amplitudy tylko dwóch kolejnych wahnięć. Logarytmiczny dekrement tłumienia A oblicza się wg wzoru

(7-2)

gdzie: A„ i A_n+l - amplitudy dwóch kolejnych drgań w tym samym kierunku.

Rys. 7.4. Krzywa zaniku drgań; do odliczania wartości A. wystarczy papier milimetrowy

Krzywa zależności A w funkcji T ma wyraźne maksimum w temperaturze T_s, można zatem odczytać T.. z dużą dokładnością.

Na podstawie przeprowadzonych pomiarów można również obliczyć dynamiczny moduł ścinania G wg wzoru

G = 47T / f² F<i Ff.    (7.3)

gdzie: / moment bezwładności tarczy, kg • m²; /- częstotliwość drgań układu; F_d - współczynnik korekcyjny; F_g współczynnik zależny od wymiarów próbki.

Rys. 7.5. Schemat aparatu pomiarowego stosowanego w metodzie wahadła skrętnego (PN-92/C--89042)

/ - szczęki aparatu. 2 - próbka. 3 - inicjator drgań. -/ - termostat. 5 - lusterko. 6 - źródło światła. 7 - tarcza napędowa