ΚΥΡΙΑΚΗ ΑΝΤΩΝΙΟΥ ΜΑΡΟΥΛΗ Α.Τ.Ε.Ι. ΠΕΙΡΑΙΑ ΤΜΗΜΑ ΚΛΩΣΤΟΫΦΑΝΤΟΥΡΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΜΑΘΗΜΑ ΚΛΩΣΤΟΫΦΑΝΤΟΥΡΓΙΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΚΥΡΙΑΚΗ ΑΝΤΩΝΙΟΥ ΜΑΡΟΥΛΗ ΕΡΓΑΣΙΑ που υποβλήθηκε στο μάθημα της κλωστοϋφαντουργικής φυσικής του τμήματος Φυσικής Χημείας & Τεχνολογίας Υλικών του Α.Τ.Ε.Ι. Πειραιά ως μέρος των απαιτήσεων του μαθήματος Υπεύθυνη Καθηγήτρια: Δρ Αικατερίνη Ζαχαριάδου

ΤΑΣΗ ΚΑΙ ΠΑΡΑΜΟΡΦΩΣΗ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΕΦΕΛΚΥΣΜΟΥ ΤΩΝ ΙΝΩΝ ΜΕΡΟΣ Γ΄ ΤΑΣΗ ΚΑΙ ΠΑΡΑΜΟΡΦΩΣΗ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΕΦΕΛΚΥΣΜΟΥ ΤΩΝ ΙΝΩΝ

Τάση και παραμόρφωση – Νόμος Hooke Φαινόμενο παραμόρφωσης Τάση (αίτιο) Σχετική παραμόρφωση (αποτέλεσμα)

Χρησιμοποιείται για σύγκριση υλικών με διαφορετική πυκνότητα Η τάση (stress) Τάση (P) είναι ο λόγος της δύναμης (F) που δρα πάνω σε ένα σώμα (και ευθύνεται για την παραμόρφωσή του) προς το εμβαδό (S) της εγκάρσιας επιφάνειας του σώματος πάνω στο οποίο δρα η δύναμη: P=F/S (S.I. N/m2) Για τα κλωστοϋφαντουργικά υλικά χρησιμοποιείται μια ποσότητα βασισμένη στη μάζα (m) του δείγματος και όχι στην επιφάνεια (S). Αυτή η ποσότητα ονομάζεται ειδική τάση p (specific stress) και ορίζεται ως ο λόγος της τάσης (P) που ασκείται σε ένα δείγμα προς τη πυκνότητα (ρ) του δείγματος: p = P / ρ (S.I. Nm/Kg ή αν χρησιμοποιούνται ως μονάδα τα tex : N/tex) Χρησιμοποιείται για σύγκριση υλικών με διαφορετική πυκνότητα

Η σχετική (ή ανηγμένη) παραμόρφωση ε (strain) Σχετική παραμόρφωση Σχετική διόγκωση V/ΔV Σχετική επιμήκυνση (ή Σχετική επιβράχυνση) L/ΔL

Είδη παραμορφώσεων στερεών σωμάτων Γραμμική Παραμόρφωση Γωνιακή Παραμόρφωση 1 2 α) Επιμήκυνση εφελκυόμενης ράβδου β) Επιβράχυνση θλιβόμενης ράβδου

Νόμος του Hooke P = Y⋅ε Ο συντελεστής αναλογίας Y ονομάζεται μέτρο ελαστικότητας ή μέτρο του Young του υλικού και έχει μονάδες τάσης Το Δl είναι η επιβράχυνση της ράβδου και το ε είναι η σχετική επιβράχυνση. Η εξίσωση του Hooke ισχύει και για υλικά που καταπονούνται σε σύνθλιψη, όπως οι ίνες και τα νήματα.

Οι ιδιότητες των ινών Οι ιδιότητες των ινών δίνουν σημαντικές πληροφορίες για το πώς πρέπει να κατασκευαστεί ένα νήμα ή ένα ύφασμα. Για παράδειγμα η αντοχή ενός νήματος δεν μπορεί να είναι μεγαλύτερη από το άθροισμα της μέγιστης αντοχής των αποτελούμενων ινών.

Ιδιότητες εφελκυσμού των ινών Καμπύλη φορτίου-επιμήκυνσης για συνεχή ίνα 0,3tex και πυκνότητα 1,5g/cm3. Παρατηρείται η συμπεριφορά της ίνας κάτω από βαθμιαία αύξηση επιβαλλόμενου φορτίου.

Ιδιότητες εφελκυσμού των ινών Είναι από τις πιο σημαντικές μηχανικές ιδιότητες, δηλαδή η συμπεριφορά τους κάτω από δυνάμεις και παραμορφώσεις που εφαρμόζονται κατά μήκος του άξονά τους. Οι ίνες καταπονούνται καθόλη τη διάρκεια της ζωής τους, είτε είναι κατά τη διαδικασία παραγωγής νήματος, υφάσματος ή ενδύματος, είτε κατά τη χρήση τους, όταν πια θα έχουν ενσωματωθεί σε νήμα, ύφασμα ή ένδυμα.

Μια ίνα θεωρείται ικανοποιητική για κλωστοϋφαντουργικούς σκοπούς, αν δεν παθαίνει μεγάλη επιμήκυνση για μικρά φορτία, έτσι ώστε κατά τη διάρκεια του τυλίγματος να μην επιμηκύνεται πολύ. Όσον αφορά στην ευαισθησία της ίνας κατά το μπομπινάρισμα, ένας τύπος ίνας με διάγραμμα τάσης- επιμήκυνσης, όπως αυτό του σχήματος 1, θα ήταν προτιμότερος από έναν άλλον με διάγραμμα, όπως αυτό του σχήματος 2 (αν φυσικά όλα τα άλλα χαρακτηριστικά των ινών θεωρηθούν ίδια). Σχήμα 1 g/denier g/denier Σχήμα 2

Πίνακας ιδιοτήτων εφελκυσμού ινών

Σημαντικό ρόλο έχουν οι στρίψεις του νήματος Εφελκυσμός νημάτων Έργο θράυσης Φορτίο Τάση Φορτίο θράυσης Ειδική τάση Επιπόνηση ή τάνυση Μήκος θραύσης Ειδική Αντοχή Επιμήκυνση θραύσης Τα νήματα αποτελούνται από ίνες οι οποίες είναι δεμένες μεταξύ τους με στρίψεις. Όταν τους ασκηθεί φορτίο, οι ίνες έχουν τη δυνατότητα ολίσθησης μεταξύ τους, κάτι που δεν το έχουν άλλα μη κ/υ υλικά. Λόγω της βιοελαστικότητας των υλικών όταν εφαρμόζεται η μέγιστη τάση αυτό δε σημαίνει ότι έχουμε και τη μέγιστη επιμήκυνση. Η μέγιστη επιμήκυνση είναι στο σημείο θραύσης! Σημαντικό ρόλο έχουν οι στρίψεις του νήματος

Επίδραση υγρασίας-θερμοκρασίας Ένας σημαντικός παράγοντας που επιδρά στη γραμμική πυκνότητα των ινωδών υλικών είναι η περιεχόμενη υγρασία, γιατί όταν εκτεθούν σε υγρό περιβάλλον απορροφούν υγρασία και όταν εκτεθούν σε ξηρό συρρικνώνονται λόγω της αποβολής της υγρασίας. Ο πιο σημαντικός λόγος για την αξία της επίδρασης της υγρασίας και της θερμοκρασίας είναι οι εμπορικές συναλλαγές που αφορούν σε κλωστοϋφαντουργικά υλικά, ειδικά όταν η χρέωση γίνεται με το βάρος τους. Όμως η επίδραση της υγρασίας και της θερμοκρασίας αφορά και στις φυσικομηχανικές τους ιδιότητες.

Επίδραση υγρασίας-θερμοκρασίας

Επίδραση υγρασίας-θερμοκρασίας Οι υψηλές θερμοκρασίες μετατρέπουν τις ίνες (πολυμερές υλικό) σε ευπαθείς σε φθορές και μειώνουν τις μηχανικές αντοχές τους. Για την καλύτερη συντήρηση των υφασμάτων Επιτρεπτά όρια υγρασίας : 50-55% Επιτρεπτά όρια θερμοκρασίας : 17-25 οC