폴리 에스테르 강화 및 폴리 염화 비닐 코팅 기술 직물의 인공 열 노화
Summary
여기서는 기술 패브릭의 가속열 노화를 시뮬레이션하고 이 노화 공정이 직물의 기계적 특성에 미치는 영향을 확인합니다.
Abstract
건축 직물 AF9032는 직물의 재료 파라미터의 변화를 결정하기 위해 인공 열 노화를 거치게 되었다. 제안 된 방법은 Arrhenius에 의해 제안 된 가속 노화 접근 방식을 기반으로합니다. 300 mm x 50 mm 샘플을 뒤틀기 및 충진 방향으로 절단하고 최대 12주 동안 80°C또는 최대 6주 동안 90°C에서 열 챔버에 두었다. 그런 다음 주변 온도에서 1 주일 동안 컨디셔닝 한 후, 샘플을 일정한 변형 속도로 단축성으로 긴장시켰다. 실험적으로, 파라미터는 비선형 탄성(선형 조각) 및 점성(Bodner-Partom) 모델에 대해 결정되었다. 이들 파라미터의 변화는 노화 온도 및 노화 기간에 대하여 연구되었다. 두 경우 모두 선형 근사치 함수는 Arrhenius의 단순화된 방법론을 사용하여 성공적으로 적용되었습니다. 실험 결과와 아레니우스 접근법으로부터의 결과 사이의 충진 방향에 대한 상관관계를 얻었다. 워프 방향의 경우 외삽 결과에 약간의 차이가 있습니다. 증가 및 감소 경향 은 두 온도에서 관찰되었습니다. 아레니우스 법칙은 충진 방향에 대해서만 실험 결과에 의해 확인되었다. 제안된 방법을 사용하면 설계 프로세스에서 중요한 문제인 장기 사용 중에 실제 패브릭 동작을 예측할 수 있습니다.
Introduction
폴리 에스테르 기반의 건축 직물은 일반적으로 매달려 지붕1의건설에 사용됩니다. 좋은 기계적 특성으로 상대적으로 저렴하기 때문에 장기적인 착취 (예 : 소포트 – 폴란드의 숲 오페라의 매달려 지붕)에 고용 될 수 있습니다. 불행히도 기상 조건, 자외선, 생물학적 이유 및 운영 목적 (시즌 프리 스트레스 및 풀림2)은기계적 특성에 영향을 줄 수 있습니다. AF9032로 만들어진 매달려 지붕은 일반적으로 고온 (특히 여름의 화창한 날), 정기적 인 사전 장력 및 풀림에 따라 계절 구조입니다. 제대로 매달려 지붕을 설계하기 위해, 직물 매개 변수는 착취의 시작 부분에서뿐만 아니라, 사용의 몇 년 후뿐만 아니라 결정되어야한다.
노화 분석은 노화 지표를 측정하고 매개 변수의 초기 및 최종 값을 비교하여 노화의 영향을 평가합니다. 현금 외3 루핑 멤브레인의 12 가지 유형의 비교 분석에 의해 가장 간단한 방법 중 하나를 제안했다. 이 막은 2 4 년 동안 옥외 풍화에 노출되었습니다. 저자는 직물 내구성을 평가하기 위해 여러 속성의 등급 시스템을 사용했다. 폴리머 열 노화의 분석을 제공하기 위해, 시간 온도 중첩 원리 (TTSP)를 적용 할 수있다4. 이 원리는 저온 및 낮은 변형률 수준에서 재료의 거동이 고온 및 높은 변형률 수준에서의 거동과 유사하다고 명시하고 있습니다. 간단한 곱셈 계수는 현재 온도 특성을 기준 온도의 특성과 연관시키는 데 사용할 수 있습니다. 그래픽으로 로그 시간 눈금의 곡선 이동에 해당합니다. 온도에 관해서는, 교대 계수와 노화 온도를 결합하는 두 가지 방법이 제안된다: 윌리엄스 – 랜델 페리 (WLF) 방정식, 그리고 아레니우스 법. 두 방법 모두 스웨덴 표준 ISO 113465에 포함되어 고무 또는 가황 및 열가소성 재료의 수명과 최대 작동 온도를 추정합니다. 최근, 열 노화 및 아레니우스 방법론은 케이블 수명 예측6,7,가열 파이프8및 폴리머 접착제 PMMA4에사용되고 있다. Arrhenius 법의 확장은 다른 노화 요인 (예 : 전압, 압력 등)을 고려한 아이어링 법입니다. 9.대안적으로, 다른 연구는 노화에 대한 설명을 위한 간단한 선형 모델을 제안하고 검증한다(예를 들어, 바이오센서 노화10). Arrhenius 방법은 일반적으로 사용되지만 모든 재료의 수명 예측의 관련성에 대한 논의가 있습니다. 따라서, 이 방법은 특히 초기 가정 및 실험 조건6의관점에서 주의와 함께 사용되어야합니다.
대부분의 폴리머와 유사하게, 현재 연구에 사용되는 폴리에스테르 직물은 용융 온도(Tm)와유리 전이 온도(Tg)에의해 정의된 두 가지 뚜렷한 전이 상을 나타낸다. 용융온도(Tm)는재료가 그 고체 상태에서 액체로 변할 때의 온도이며, 유리 전이 온도(Tg)는유리와 고무상태(11)사이의 경계이다. 제조업체의 데이터에 따르면, AF9032 직물은 폴리 에스테르 스레드 (Tg = 100-180 ° C12,Tm = 250−290 ° C13)및 PVC 코팅 (Tg = 80−87 ° C14,15, Tm = 160−260 ° C16)으로만들어집니다. 노화 온도 Tα는 Tg이하로 선택해야 합니다. 화창한 날에는 매달려있는 지붕의 상단 표면의 온도가 90 °C에 도달 할 수도 있습니다. 따라서 2개의 노화 온도(80°C 및 90°C)가 여기에서 테스트됩니다. 이러한 온도는 스레드 Tg 이하이며 코팅 Tg에가깝습니다.
기술 직물에 대한 가속 노화 프로토콜의 성능이 현재 작업에 제시됩니다. 인공 열 노화는 재료 특성의 변화를 예측하는 데 사용됩니다. 이 문서는 적절한 실험실 테스트 루틴과 상대적으로 단기적인 실험 결과를 추정하는 방법을 보여줍니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
이 문서는 토목 공학 응용 을위한 폴리 에스테르 강화 및 PVC 코팅 직물에 대한 실험실 가속 실험을 시뮬레이션하기 위해 상세한 실험 프로토콜을 도입. 이 프로토콜은 주변 온도를 높이는 수단으로만 인공 열 노화의 경우를 설명합니다. UV 방사선과 물의 영향이 재료 서비스 노화에 추가적인 역할을 하기 때문에 이는 실제 기상 조건의 명백한 단순화입니다.
일반적으로 실험실…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 작품의 출판은 기술의 그단스크 대학에서 토목 및 환경 공학 학부에 의해 지원되었다.
Materials
| AF 9032 technical fabric | Shelter-Rite Seaman Corporation | ||
| knife of scisors | |||
| marker | pernament | ||
| ruler | |||
| Sigma Plot | Systat Software Inc. | v. 12.5 | |
| Testing machine Z020 | Zwick Roell | BT1-FR020TN.A50 | |
| TestXpert II program | Zwick Roell | v. 3.50 | |
| Thermal chamber | Eurotherm Controls | 2408 | |
| tubular spanner | 13 mm | ||
| Video extensometer | Zwick Roell | BTC-EXVIDEO.PAC.3.2.EN | Instead of video extensometer, a mechanical one can be used |
| VideoXtens | Zwick Roell | 5.28.0.0 SP2 |
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