6771814702

Mechanizmy odkształcania polimerów termoplastycznych pod wpływem przyłożonego obciążenia polegają na rozluźnieniu wiązań między łańcuchami cząstek i względnym ruchu łańcuchów. Obecność w materiale fazy krystalicznej wpływa na jego właściwości. Wzrost stopnia krystaliczności zwiększa wytrzymałość, sztywność, twardość, odporność chemiczną. Krystaliczność może sprzyjać kruchemu pękaniu i obniża odporność na obciążenia udarowe.

W polietylenie o niskiej gęstości (jest to tzw. polietylen wysokociśnieniowy) stopień krystaliczności wynosi 40-50%. W polietylenie o wysokiej gęstości PE-HD (tzw. polietylen niskociśnieniowy) stopień krystaliczności osiąga 60-80%. Stopień krystaliczności polipropylenu izotaktycznego może osiągać 65%.

2. Badania tworzyw sztucznych - informacje ogólne

Celem badań własności mechanicznych tworzyw sztucznych może być:

•    kontrola jakości produkcji,

•    kontrola jakości dostarczonej partii produktu,

•    uzyskanie danych potrzebnych do projektowania wytrzymałościowego,

•    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).

3. Próba rozciągania tworzyw sztucznych

Warunki i sposób przeprowadzania próby rozciągania tworzyw sztucznych są opisane w normie PN-EN ISO 527: 1998, Tworzywa sztuczne. Oznaczanie właściwości mechanicznych przy statycznym rozciąganiu.

Typowa próbka (nazywana w normie kształtką) jest płaska i ma kształt „wiosełkowy" (rys. 3.1). Przy grubości 4,0±0,2 mm, szerokość części pomiarowej wynosi 10±0,2 mm a długość 80 lub 60 mm.

Wielkość o_y określono w normie jako granicę plastyczności materiału, chociaż jest ona bliższa pojęciu wytrzymałości na rozciqganie w rozumieniu normy do badania metali. Tworzywa sztuczne wykazujące w próbie rozciągania zachowanie opisane krzywą typu 2 cechuje utworzenie się widocznego stosunkowo dużego przewężenia, które w zakresie odkształceń odpowiadających odciętym punktów C i D obejmuje stopniowo całą długość części pomiarowej. W zakresie C-D uszkodzenie próbki widoczne gołym okiem przeważnie jest na tyle poważne, że materiał można uznać za w zasadzie zniszczony. Gdyby w takim przypadku wartość naprężenia w punkcie D była wyższa od granicy plastyczności a_y, to niedoświadczony inżynier mógłby przyjąć wartość wytrzymałości a_M=o(D) i zaprojektować element na podstawie tak określonej wytrzymałości. Stanowiłoby to pominięcie faktu, że uszkodzenie dyskwalifikujące materiał elementu do dalszego bezpiecznego użytkowania pojawiło się wcześniej, przy wartości naprężenia a_y<a_M. Należy mieć świadomość, że wielkości określane podobnymi terminami w badaniach metali i tworzyw sztucznych mogą mieć inny sens fizyczny.

2