VLASTNOSTI VLÁKEN
9. Ultimativní mechanické chování a porušení vláken
9.1 Základní pojmy
Základním režimem namáhání je jednoosá deformace v tahu. V tomto režimu se sleduje
vztah mezi silou a protažením vláken (pracovní diagram vláken).
So
S
lo
F
l
přetrh
F
l
Pracovní diagram vláken
Působí-li na vlákno postupně rostoucí síla, dochází k růstu prodloužení až do bodu
přetrhu. Charakteristickými hodnotami pracovního diagramu je počáteční modul E (derivace
v počátku) a souřadnice bodu přetrhu označované jako pevnost a tažnost.
Vlákno původní délky lo a plochy příčného So působením síly F prodlouženo na délku l a
zúženo na plochu příčného řezu S. Místo absolutní síly F [N] se používá relativní síla Fr resp.
napětí σ . Relativní síla je vyjádřena jako síla na jednotku jemnosti tj.
F
F
[N/tex]
Fr = =
T S*ρ
Napětí je vyjádřeno jako síla na jednotku plochy příčného řezu tj.
σ=
F
S
[N/m2] = [Pa]
Platí,že
σ = Fr * ρ resp. Fr = σ / ρ
[MPa] = [N/tex]* [kg/m3 ]
Je tedy zřejmé, že pro vlákna s vyšší hustotou vyjde při stejné relativní síle napětí větší.
Naopak při stejném napětí vyjde pro vlákna s vyšší hustotou relativní síla menší. To může být
zdrojem neporozumění při porovnávání např. polypropylenových (POP) vláken (hustota 800
kg/m3) a ocelových vláken (hustota 7800 kg/m3). Vzhledem k podílu hustot (faktor 9.75) bude
při čtvrtinové relativní pevnosti POP vláken jejich napětí při přetrhu stále 2.5 krát vyšší při
porovnání s ocelovým vláknem. Až při zhruba desetinové relativní pevnosti POP vláken bude
jejich napětí při přetrhu shodné s ocelovým vláknem. Při porovnávání vláken pro technické
použití je tedy třeba posuzovat údaje o pevnosti s ohledem na jejich hustotu.
Také místo protažení l se používá relativního vyjádření. Jak již bylo uvedeno je dloužící
poměr λ = l / l o . Standardně se však používá deformace definovaná jako
l − lo
ε=
lo
*
Někdy se používá i tzv. pravá deformace ε = ln(l / l o ) , která vychází z diferenciálního zápisu
deformace. Pravá deformace ε * je pro nenulové hodnoty menší než deformace ε .
Důležitou charakteristikou deformačního chování vláken je Poissonův poměr
ν definovaný jako
S − So
ε
pricne _ zkraceni
ν=
= − T kde ε T =
So
podelné prodlouzeni
ε
Pomocí Poissonova poměru lze určit změnu objemu původního vlákna Vo na objem
deformovaného vlákna V. Lze snadno odvodit, že
1
prof.Ing. Jiří Militký,CSc.,doc. RNDr. Jiří Vaníček, CSc, katedra textilních materiálů, TF, TÚ Liberec
Vlastnosti vláken
V
= (1 − ν * ε ) 2 * (1 + ε ) ≈ (1 − 2ν ) * ε
Vo
Pro případ, že se objem při deformaci nemění tj. V/Vo=1 vyjde ν = 0,5 . To je případ
kaučuku a kapalin. Pro V>Vo je ν < 0,5 tj. objem při deformaci roste a materiál se více
natáhne než zúží. Pro většinu textilních vláken je 0,2 ≤ ν ≤ 0,45 .
Pro oděvní i technické účely je důležitá znalost síly potřebné k vyvolání malých deformací
(obyčejně do 1–5 % což simuluje situaci při nošení). Tato síla souvisí s počátečním modulem
v tahu E. Počáteční modul je definován jako derivace pracovního diagramu v počátku. Jde o
směrnici tečny v počátku k pracovnímu diagramu vláken. Modul E souvisí pro isotropní
materiály se smykovým modulem G a kompresním modulem při všestranném stlačení
E
E
E
G=
K podle vztahů K =
ν=
−1
2(1 + 2ν )
3(1 − 2 * ν )
2G
Ve vláknech však existuje velmi silná anizotropie, což se projevuje tím, že moduly ve
směru osy vláken jsou řádově větší než moduly ve směru kolmém na osu vláken.
Experimentálně určené moduly různých vláken ve směru jejich osy jsou v tabulce
materiál
voda
pryž
PE
PA 6
sklo
ocel
PP
PES
whisker – Al
Moduly různých materiálů při 25 Co
poissonův poměr ν
E [GPa]
G [GPa]
0,50
0
0
0,49
0,001
0,0003
0,49
0,2
0,07
0,44
1,9
0,7
0,23
60
25
0,28
390
150
0,47
0,2
0,7
0,44
2,1
1,1
0
2000
1000
K [GPa]
2
2
3,3
5
37
300
3,8
4
667
Pro technické a netkané textilie je důležitý také axiální Ka a transversální Kt kompresivní
modul (modul ve stlačení).
Kt
Axiální a transversální stlačování vláken
Ka
Hodnoty těchto modulů pro vybraná vlákna jsou v tabulce
Moduly vláken ve stlačení
vlákno
Ka [GPa]
Kt [GPa]
Nylon PA 6,6
4,3
1,2
Polyester PES
16
1,2
PP
5
1,0
uhlíkové vlákno
379
3,1
kevlar 149
179
2,5
sklo
77
68
Pro semikrystalická vlákna je modul závislý na stupni krystalinity (jde o lineární rostoucí
funkci) a orientaci řetězců. Pro orientovaná vlákna souvisí modul pružnosti v tahu s dloužícím
1
1
ln(λ )
poměrem λ podle empirického vztahu
=
−
E Eiso 1.65 * Eiso
Zde je Eiso modul pro isotropní materiál. Závislost pevnosti na dvojlomu vlákna při dvou
upínacích délkách je patrná z obrázku:
2
prof.Ing. Jiří Militký,CSc.,doc. RNDr. Jiří Vaníček, CSc, katedra textilních materiálů, TF, TÚ Liberec
Vlastnosti vláken
Korelace mezi pevností a dvojlomem
Především u přírodních vláken jsou ultimativní vlastnosti ovlivněny relativní vlhkosti, při
které se měření provádí. To je patrné z následujícího obrázku. Proto se měření provádí za
definovaných klimatických podmínek.
Pracovní křivka při různé vlhkosti u různých vláken
Tvar pracovní křivky ovlivněn i teplotou. S rostoucí teplotou roste podíl plastické
deformace a tedy klesá pevnost a roste tažnost. Vliv je analogií vlivu rychlosti deformace.
Obecně jde o tzv. superpozici času a teploty, která bude předmětem jiné přenášky. Změna
pevnosti vlny v závislosti na teplotě je na obrázku.
Vliv teploty na pracovní křivku vlny
3
prof.Ing. Jiří Militký,CSc.,doc. RNDr. Jiří Vaníček, CSc, katedra textilních materiálů, TF, TÚ Liberec
Vlastnosti vláken
9.2 Ultimativní charakteristiky
Pevnost a tažnost jsou základními charakteristikami všech typů vláken. Pevnost se
definuje buď jako relativní síla (síla do přetrhu) Fr [N/tex] nebo jako napětí do přetrhu σp
[GPa]. Tažnost je pak deformace do přetrhu εP [%].
Relativní pevnost Fr = P/T [N/tex]. Pro běžná vlákna vycházejí pevnosti řádově v
jednotkách [cN·dtex-1] = [g·tex-1]
Tržná délka lT — délka [m], při níž by vlákno prasklo vlastní vahou. Platí jednoduchý
vztah (kde Fp je síla do přetrhu)
F p = lT * ρ * S
σ p = lT * ρ l T =
σ
= 1000 * Fr
ρ
Tržná délka je tedy tisíckrát větší než relativní pevnost.
Pro řadu aplikací vláken je vyžadována maximální pevnost resp. počáteční modul.
Teoretická (ideální) pevnost vláken je dána vztahem:
Teoretická pevnost = počet řetězců v příčném řezu*pevnost kovalentní vazby.
Označme σT teoretické napětí do přetrhu [cN·dtex-1] a ET počáteční modul [cN·dtex-1]. V tab.
2.14 jsou pro typická vlákna uvedeny teoretické hodnoty a maximální reálné hodnoty pevností
a počátečních modulů. Je patrné, že existují ještě značné rezervy hlavně v orientaci řetězců
pro přiblížení reálných (maximálních ) hodnot ideálním.
vlákno
PP
PAN
PA 6
PES
Teoretické a maximální reálné hodnoty pevností a modulů [GPa]
teorie Ep
skutečnost Ep
teorie σT
skutečnost σp
350–1000
200
120
8
1500
190
170
8
500
280
50
9
800–1000
230
110
9
Ultimativní (a další jako jsou moduly ) mechanické vlastnosti jsou velmi silně závislé na
teplotě.
1. Při dostatečně nízkých teplotách T< 0,8 Tg se vlákna porušují křehkým lomem, který
nastává v místech lokálních poruch vláken. Tvar pracovní křivky (závislosti napětí na
deformaci ) je lineární. Pro pevnost při křehkém lomu platí empirický vztah
σ P = 30 * 3 E 2 . Vlákna jsou ve sklovitém stavu, kdy polymerní segmenty pouze
vibrují kolem středních poloh.
2. Při teplotě T = 0,8*Tg již dochází k počátku plastických deformací a pracovní křivka
má konkávní ohyb (křivka 2 v obr. 2.24). Při porušení vláken již dochází ke vzniku
trhlin. Vlákna jsou v přechodové oblasti, kde již dochází k difúznímu pohybu
polymerních segmentů malého dosahu.
3. Při teplotě zeskelnění Tg již dochází k výrazným plastickým deformacím resp. vzniku
krčkového dloužení a pracovní křivka má typický sigmoidální charakter s oblastí
kluzu. Tato teplota je typickou pro charakterizaci bodu, kdy již je segmentální
pohyblivost polymerních řetězců tak vysoká, že dochází k tvorbě lokálních volných
objemů umožňujících např. difúzi penetrantů hmotou vlákna.
4. Při teplotách dostatečně nad Tg dochází již ke kvazi viskóznímu toku a charakter
porušení odpovídá plastickému porušení.Vlákno se bud nachází v kaučukovité oblasti
(kaučukovitá – entropická deformace) nebo v oblasti pružného tečení.
4
prof.Ing. Jiří Militký,CSc.,doc. RNDr. Jiří Vaníček, CSc, katedra textilních materiálů, TF, TÚ Liberec
Vlastnosti vláken
σ
1
2
3
4
ε
Pracovní křivky vláken při různých teplotách
(1...lineární křivka, 2...konkávní křivka, 3...signodiidální charakter v oblasti kluzu, 4...plastické porušení)
Z teplotní závislostí modulů pro amorfní polymery lze určit poměrně dobře sklovitou
oblast (smykový modul G∼109 Pa), přechodovou oblast (smykový modul prudce klesá až na
G∼105 Pa), kaučukovité plato (smykový modul je přibližně konstantní G∼105 Pa), oblast
pružného tečení (smykový modul mírně klesá na G ∼103,5 Pa) a oblast kapalinového tečení,
(smykový modul klesá pod G ∼103 Pa). U semikrystalických polymerů (kam patří většina
vláken) dochází po krátké kaučukovité oblasti k tání polymerů.
Orientační ultimativní mechanické vlastnosti vybraných vláken jsou uvedeny v tabulce
vlákno
vlna
bavlna
viskoza
acetát
PA 6
PA 6.6
PES
PP
PAN
kevlar
pevnost
[cN·dtex-1]
1–2
2.7–4.3
2–3
1.3
3.7–5.2
3.7–5.4
4.1–4.5
2.7–6.3
2.0–2.9
19
Ultimativní mechanické vlastnosti vláken
pevnost mokrá
tažnost [%]
[%] ze suché
20–40
80–90
3–10
100–110
15–30
44–72
20–45
60–70
25–40
85–90
25–40
85–90
19–23
100
25–75
100
20–28
80–90
4
100
tažnost mokrá [%]
25–50
3.6–12
20–40
30–50
20–50
20–50
19–23
25–75
26–34
4
9.3 Měření ultimativních vlastností vláken
Pevnosti a deformace vláken tahem jsou nejčastěji užívané hodnoty charakterizující
mechanické vlastnosti vláken. Měří se na různých typech dynamometrů. U většiny těchto
přístrojů je rychlost zatěžování taková, aby k přetrhu došlo za stanovenou dobu. Užívá se také
dynamometrů, které mají konstantní přírůstek napětí nebo konstantní zrychlení. Údaje
z těchto typů dynamometrů se dají obvykle snáze matematicky zhodnotit. Rozdíl průběhu
deformační křivky při konstantní rychlosti růstu napětí a konstantní rychlosti deformace je
patrný z obrázku.
Porovnání pracovní křivky při konstatní rychlosti deformace a konstatní rychlosti růstu napětí
5
prof.Ing. Jiří Militký,CSc.,doc. RNDr. Jiří Vaníček, CSc, katedra textilních materiálů, TF, TÚ Liberec
Vlastnosti vláken
Ultimativní charakteristiky vláken (pevnost a tažnost), nejsou dostatečnou
charakteristikou vlákna a proto většina přístrojů umožňuje sledovat průběh celé deformační
křivky, tedy závislost napětí na protažení až do přetrhu vlákna. Této křivce někdy říkáme
pracovní křivka vlákna. Z diagramu si lze učinit lepší představu o vlastnostech vlákna. Na
obrázku jsou pracovní křivky různých typů vláken
Pracovní křivky některých vláken (1…ledn, 2…bavlna, 3…vlna, 4…viskozové hedvábí, 5…polyamid 66
Při zkoušení mechanických vlastností jde většinou o zjištění meze pevnosti. Vlákno je
v těchto zkouškách zatěžováno až do destrukce – přetrhu vzorku. Výsledkem jsou ukazatele
ultimativních pevnostních charakteristik. Aby se vyrovnalo například obloučkování vláken,
zatěžujeme vlákna před vlastní zkouškou malou základní silou Fo, nazývané předpětím.
Jako simulační zkouška kombinovaného namáhání vláken se stanovuje i pevnost ve
smyčce a pevnost v uzlu, jejichž uspořádaní je patrné z obrázku.
Pevnost ve smyčce a v uzlu
Charakteristické body deformační křivky jsou uvedeny na obrázku.
Charakteristické body pracovní křivky
Naměřené ultimativní hodnoty vláken jsou závislé i na podmínkách měření. Především na:
Upínací délka vlákna. – Pokud si uvědomíme, že k přetrhu dochází v nejslabším místě
vlákna, je pravděpodobnost výskytu tohoto defektu větší u delšího vlákna, tedy s rostoucí
upínací délkou vlákna klesá průměrná pevnost vlákna, tomuto jevu říkáme tvarový efekt.
Upínací délka ovlivňuje i tažnost vlákna, neboť při deformaci nelze zcela zabránit deformaci
vlákna uvnitř svorek (tzv. svorkový efekt), Čím menší upínací délka, tím relativně větší vliv
tohoto efektu. Proto je upínací délka normovaná a pohybuje se mezi 10 a 50 mm.
6
prof.Ing. Jiří Militký,CSc.,doc. RNDr. Jiří Vaníček, CSc, katedra textilních materiálů, TF, TÚ Liberec
Vlastnosti vláken
Rychlosti deformace. – Rychlost zatěžování má rovněž vliv na výsledné měření pevnosti
v tahu a tažnosti a to zásadním způsobem. Čím rychleji budeme vlákno deformovat, tím větší
je podíl elastické deformace a tedy s rostoucí rychlostí roste pevnost a klesá tažnost. Je to
patrné z obrázku.
Závislost pevnosti a tažnosti na rychlosti deformace
Další důležitou charakteristikou ultimativního chování vláken je deformační práce. Je
vyjádřena integrálem pod pracovní křivkou.
přřetr
deformační práce=
∫ Fdl
0
Vedle toho se definuje specifická deformační práce, kterou vypočteme ze vztahu
práce do přetrhu
specifická deformační práce = ------------------------------------(hmotnost /jednotková délka) x upínací délka
která se vyjadřuje v [J/kg] nebo [N.m/kg] nebo v [kJ/g], případně v [N/tex]. Výpočet
deformační práce je patrný z obrázku
Výpočet deformační práce z pracovní křivky
9.4 Statistická teorie pevnosti
Statistika porušení vláken se popisuje na základě mikromechanických modelů nebo čistě
pravděpodobnostních představ. Pravděpodobnostní přístup vychází z těchto předpokladů:
a) k praskání vlákna dochází v místech kritického defektu (např. katastrofické trhliny),
b) defekty jsou náhodně rozmístěny po délce vlákna,
c) pravděpodobnosti porušení v jednotlivých místech na vlákně jsou vzájemně nezávislé.
Tyto předpoklady dobře vyhovují řadě speciálních vláken a vláken keramických, kde je
závislost mezi napětím a deformací přibližně lineární. Pro vlákna, kde v průběhu deformace
probíhá řada strukturních změn již nemusí předpoklady b) a c) platit. I zde však modely
distribuce pevnosti za výše uvedených předpokladů dobře vystihují experimentální data.
7
prof.Ing. Jiří Militký,CSc.,doc. RNDr. Jiří Vaníček, CSc, katedra textilních materiálů, TF, TÚ Liberec
Vlastnosti vláken
Kumulativní pravděpodobnost "přežití" (neporušení) vlákna C(V, σ) závisí na úrovní
tahového napětí σ a objemu vlákna V. Ve velmi malých objemech ( V → 0 ) nebude přítomen
žádný defekt a nedojde tedy k prasknutí tj. C (0,σ ) = 1 . Naopak pro hodně velké objemy
( V → ∞ ) bude vždy přítomen katastrofický defekt a tedy C (∞, σ ) = 0 .
Jednoduché odvození rozdělení pevností vláken vychází z představ Kittla a Diaze . Na
základě předpokladu nezávislosti je pravděpodobnost přežití tělesa složeného z objemu V a
objemu ∆V dána součinem C (V + ∆V , σ ) = C (V , σ )C (∆V , σ )
S využitím linearizace pomocí Taylorova rozvoje lze vyjádřit C(∆V, σ) ve tvaru
C (∆V , σ ) = C (0 + ∆V , σ ) = C (0, σ ) + [dC (0, σ ) / dσ ]∆V
Podobně lze pro C(V + ∆V, σ) nalézt výraz
C (V + ∆V , σ ) = C (V , σ ) + [dC (V , σ ) / dσ ]∆V
S využitím těchto rovnic a hraniční podmínky C (0, σ ) = 1 , pak vychází vztah
C (V + ∆V , σ ) = C (V , σ ){1 + [dC (0, σ ) / dσ ]∆V } = C (V , σ ) + [dC (V , σ ) / dσ ]∆V
Po úpravách vyjde diferenciální rovnice
dC (V ,σ ) / dσ dC (0,σ )
=
= − R(σ )
C (V ,σ )
dσ
Veličina R(σ) se označuje jako specifická funkce risku. Tato funkce musí být kladná a
monotónně rostoucí. Integrací diferenciální rovnice s hraniční podmínkou C (0, σ ) = 1 vede na
tvar
C (V ,σ ) = exp[− R(σ )]
Kumulativní pravděpodobnost porušení F(σ) je doplněk k pravděpodobnosti přežití C(V,σ),
takže platí
F (σ ) = 1 − exp[− R(σ )]
Funkce F(σ) je vlastně obecnou distribuční funkcí pevnosti vláken. Její konkrétní tvar je
závislý na specifikaci funkce risku. Pro známé Weibullovo rozdělení má funkce risku R(σ)
R (σ ) = [(σ − A) / B]C
tvar
Zde A je dolní limita pevnosti, B je parametr měřítka a C je parametr tvaru. Pro křehké
materiály vychází často A=0.
Weibullovy modely jsou fyzikálně nekorektní, protože horní limita C (∞, σ ) = 0 není reálná.
Kies navrhl korektnější funkci risku ve tvaru
R(σ ) = [(σ − A) /( A1 − σ )]C
Zde A1 je honí limita pevnosti. Pro křehké materiály se opět předpokládá, že A=0. V případě,
že k praskání dochází vlivem dvou typů poruch, se volí např. funkce risku popisující
R (σ ) = [(σ / B) + (σ / B1 )]C
bimodální rozdělení
Phani navrhl jednoduché zobecnění Kiesovy funkce risku ve tvaru
[(σ − A) / B1 ]D
R (σ ) =
[( A1 − σ ) / B]C
V této funkci jsou dva tvarové parametry C a D. Lze snadno dokázat, že B a B1 nelze
nezávisle odhadnout.. Běžně se volí omezení B1 = 1 resp. případně A=0. Pro Gumbellovo
rozdělení má funkce risku tvar
R (σ ) = exp[(σ − A) / B]
Výběr funkce risku R(σ) je ovlivněn počtem modů a hraničními hodnotami (limity) pevnosti.
Většinou je úlohou stanovit z analýzy experimentálně určených pevností σi, kde i=1,...N
funkci risku a její parametry. Pro tento účel je možné použít řady metod od standardní metody
maximální věrohodnosti až po různé linearizace využívající kvantilů resp.jejich kombinací. S
ohledem na současné posouzení vhodnosti modelu risku jsou výhodné vybrané kvantilové
metody využívající pořádkových statistik σ(i) a pořadových pravděpodobností
i − 0.5
Pi = F (σ ( i ) ) =
N + 0.25
8
prof.Ing. Jiří Militký,CSc.,doc. RNDr. Jiří Vaníček, CSc, katedra textilních materiálů, TF, TÚ Liberec
Vlastnosti vláken
Pomocí pořádkových statistik se úloha odhadu parametrů funkce risku převádí na úlohu
nelineární regrese [10].Využívá se tzv. Weibullovy transformace funkce risku
ln[ R (σ ( i ) )] = ln[− ln(1 − Pi ]
Odhady parametrů funkce risku R(σ) se získají minimalizací kritéria nejmenších čtverců
N
S (a) = ∑ [ yi − ln( R(σ i )]
2
i =1
kde yi=ln[-ln(1 - Pi)]. Závislost yi na ln(σ(i)) se označuje jako Weibullův graf. Pro
dvouparametrové Weibullovo rozdělení je tento graf přímka a pro tříparametrové rozdělení
konkávní křivka. Tento postup vychází z nekorektního předpokladu, že yi jsou nekorelované
náhodné proměnné s konstantním rozptylem. Logičtější je použití setříděných naměřených
hodnot σ(i), které jsou sice závislé, ale nezkreslené dvojím logaritmováním. Odpovídající
podmínka nejmenších čtverců má tvar
N
S (a) = ∑ [σ ( i ) − Q( Z i )]2
i =1
kde Zi = exp(yi) a Q(Zi) je teoretická kvantilová funkce odpovídající zvolené funkci risku. Pro
tříparametrové Weibullovo rozdělení je Q(Zi) ve tvaru Q( Z i ) = A + B * Z i1 / C
Pro tříparametrové Kiesovo rozdělení je Q(Zi) rovno
A + A1 * Z i1 / C
Q( Z i ) =
1 + Z i1 / C
Pro Gumbellovo rozdělení je
Q( Z i ) = A + B * ln(Z i )
9.5 . Mechanismus porušení
Mechanismus porušení se posuzuje z morfologie lomové plochy vláken při prasknutí
vlivem tahového namáhání. Pro vlákna ve skelném stavu, vlákna keramická a skleněná je
typický křehký lom
uhlíkové vlákno Pyrex
skleněné vlákno
Křehký lom uhlíkového a skleněného vlákna
Křehký lom je iniciován trhlinou nebo defektem, kde se koncentruje napětí. To má za
následek růst trhliny (zrcadlová část na lomové ploše) a vznik dalších trhlin způsobujících
lom vlákna. Vznik trhlin na deformovaném acetátovém vlákně je na obrázku
Trhliny na povrchu vlákna po deformaci acetátového vlákna
9
prof.Ing. Jiří Militký,CSc.,doc. RNDr. Jiří Vaníček, CSc, katedra textilních materiálů, TF, TÚ Liberec
Vlastnosti vláken
U většiny syntetických vláken zvlákňovaných z taveniny dochází k houževnatému lomu.
Houževnatý lom PES vláken
Zde je charakteristické pomalé šíření trhliny způsobující typický V zářez na lomové ploše,
který je doprovázen plastickým kluzem na druhé straně vlákna od V zářezu, což způsobí jeho
porušení. U vysoce pevných vláken typu aromatických polyamidů PBO atd. dochází
k typickému axiálnímu štěpení.
PBO vlákno
Kevlar
Axiální štěpení u vysoce pevných vláken
Nomex
Toto štěpení (délka je zhruba 100 násobek průměru vlákna) je důsledek povrchového
porušení, které vede ke vzniku smykového napětí oddělujícího polymerní řetězce
(meziřetězcové vazby jsou podstatně slabší). Zajímavé je, že z původního jednoho štěpení se
postupně oddělují další fibrily (trhlina se větví). Vlivem tohoto štěpení je průměr vlákna
v místě přetrhu 2–4 µm, což je zhruba 3–6x méně než průměr výchozího vlákna.
U vláken zvlákňovaných z roztoku a vláken mikroporézních (obsahujících síť mikro
dutin) je typický granulární lom.
Granulární lom u lyocelových vláken
Kritické napětí zde způsobí porušení fibrilárního elementu. Trhlina se však šíří nikoliv
přímočaře, ale vlivem přenosu napětí praskají postupně vlákenné elementy v jejím okolí.
Granulární lom je typický pro taková keramická a uhlíková vlákna, u kterých existují
mikropóry nebo síť slabých míst v průřezu vlákna.
Křehký lom způsobuje obyčejné rychlé porušení vláken. Houževnatý lom a axiální štěpení
je pomalejší co vlákno je schopné absorbovat více energie než dojde k porušení.
10
prof.Ing. Jiří Militký,CSc.,doc. RNDr. Jiří Vaníček, CSc, katedra textilních materiálů, TF, TÚ Liberec
Vlastnosti vláken
Download

9. přednáška