4806164891

izotaktycznego może osiągać 65%. Mechanizmy zniszczenia struktury polimerów zawierających fazę krystaliczną i amorficzną są omówione w podręczniku Dobrzańskiego¹.

2. Badania tworzyw sztucznych - informacje ogólne

Celem badań własności mechanicznych tworzyw sztucznych może być:

1.    kontrola jakości produkcji,

2.    kontrola jakości dostarczonej partii produktu,

3.    uzyskanie danych potrzebnych do projektowania wytrzymałościowego,

4.    sprawdzenie własności materiału nowego lub powstałego w wyniku badań nad ulepszeniem istniejących tworzyw.

Ze względu na stosunkowo dużą zależność własności polimerów od temperatury, zawartości wody, szybkości obciążania itd., badania własności mechanicznych tworzyw sztucznych są z reguły trudniejsze technicznie w porównaniu do analogicznych prób materiałów metalicznych. Tworzywa sztuczne wymagają stosowania znormalizowanych sposobów pobierania materiału na próbki, ich wykonywania, klimatyzacji próbek. Badania wymagają ścisłego respektowania wymagań odnośnie warunków przeprowadzania prób, w szczególności wilgotności i temperatury badania.

Na ogół trudniejszy technicznie (w porównaniu do metali) jest pomiar odkształceń. W tworzywach kruchych montowanie na próbkach ekstensometrów mechaniczno-elektrycznych do określania wydłużeń i przemieszczeń wymaga szczególnej ostrożności w celu uniknięcia uszkodzeń powierzchni próbki w miejscu styku z czujnikiem. Ryzyko uszkodzeń próbki przez zamontowanie układu do pomiaru odkształceń może być zminimalizowane dzięki użyciu nowoczesnych czujników optycznych (kamery wideo, czujniki laserowe), ale są to urządzenia bardzo kosztowne i z tego powodu mało popularne. W marcu 2009 jeden z najtańszych oferowanych układów optycznych z jedną kamerą do bezstykowego pomiaru odkształceń kosztował około 80.000 zł. Taki sposób pomiaru odkształceń, od lat stosowany za granicą (np. w USA) przypuszczalnie rozpowszechni się ze względu na znakomite dostosowanie do specyfiki tworzyw sztucznych.

3. Uwagi o własnościach długotrwałych tworzyw sztucznych

Cechą charakterystyczną tworzyw sztucznych jest zależność ich własności od czynnika czasu. W przeszłości koncentrowano się głównie na zjawiskach Teologicznych²: pełzaniu i relaksacji, które są schematycznie przedstawione na rys. 3.1-2. Wspomniane zjawiska - nieistotne w badaniach większości metali prowadzonych w temperaturach otoczenia - mogą utrudniać badania tworzyw sztucznych. Podczas obciążania próbki z tworzywa zamocowanej w uchwytach maszyny wytrzymałościowej może okazać się, że pomimo zatrzymania ruchu uchwytów - co powinno skutkować utrzymywaniem stałej wartości obciążenia - występuje zauważalny stały spadek wartości siły. Jest to spowodowane występowaniem w temperaturze otoczenia zjawiska relaksacji takiego materiału. W stalach zjawisko to zachodzi również, ale w temperaturach znacznie wyższych (np. 400-500°C).

3

1

   L.A. Dobrzański, Niemetalowe materiały konstrukcyjne, Wyd. P. Śląskiej, Gliwice, 2008.

2

   Reologia zajmuje się badaniem wpływu czynnika czasu na właściwości oraz stan naprężenia i odkształcenia w materiałach konstrukcyjnych. W metalach zjawiska Teologiczne mogą odgrywać istotną rolę w elementach przenoszących długotrwałe obciążenia w podwyższonych temperaturach. Takie warunki występują często w energetyce. W tworzywach sztucznych efekty Teologiczne występują często już w temperaturach otoczenia, a ogrzanie materiału zwiększa intensywność tych procesów, tj. szybkość pełzania i relaksacji oraz zakres spadku wytrzymałości i modułu sprężystości).