ポリエステル強化およびポリ塩化ビニルコーティング技術織物の人工熱老化
Summary
ここでは、技術ファブリックの加速熱老化をシミュレートし、この老化プロセスがファブリックの機械的特性にどのような影響を与えるかを確認します。
Abstract
建築ファブリックAF9032は、ファブリックの材料パラメータの変化を決定するために人工的な熱老化を受けている。提案された方法は、アレニウスによって提案された加速老化アプローチに基づいている。300mm x 50 mmのサンプルをワープ方向と充填方向に切断し、80°Cの熱室に最大12週間、または最大90°Cで6週間まで入れた。その後、周囲温度で1週間のコンディショニングを行った後、サンプルを一定の歪み速度で一元的に張力した。実験的には、非線形弾性(線形区分)モデルと粘塑性(Bodner-Partom)モデルのパラメータを決定しました。これらのパラメータの変化は、老化温度および老化期間に関して研究された。いずれの場合も、直線近似関数は、アレニウスの簡素な方法論を用いて正常に適用された。実験結果とアレニウスアプローチの結果との間の充填方向に対して相関が得られた。ワープ方向では、外挿結果にはいくつかの違いがありました。両方の温度で傾向の増加と減少が観察されています。アレニウス法は、充填方向についてのみ実験結果によって確認された。提案された方法は、設計プロセスにおいて重要な問題である長期的な利用の間に実際のファブリックの動作を予測することを可能にします。
Introduction
ポリエステルベースの建築ファブリックは、一般的に吊り屋根1の建設に使用されています。良好な機械的特性を有する比較的安価であるため、長期的な搾取(例えば、ソポトの森林オペラの吊り屋根 – ポーランド)に採用することができます。残念ながら、気象条件、紫外線、生物学的理由、および運用目的(シーズンの事前ストレスと緩み2)は、機械的特性に影響を与える可能性があります。AF9032で作られたハンギング屋根は、通常、高温(特に夏の晴れの日)、定期的なプレテンションと緩みを受ける季節の構造です。吊り下げ屋根を適切に設計するためには、ファブリックパラメータは、搾取の開始時だけでなく、数年間の使用後に決定されなければなりません。
エイジング分析は、老化インジケーターを測定し、老化の影響を評価するために、パラメータの初期値と最終値を比較します。現金3は、12種類の屋根膜の比較分析による最も簡単な方法の1つを提案した。これらの膜は2〜4年間屋外風化にさらされた。著者らは、いくつかの特性の評価システムを使用して、ファブリックの耐久性を評価した。ポリマー熱老化の分析を提供するために、時間温度重ね合わせ原理(TTSP)を4に適用することができる。この原則は、低温および低ひずみレベルでの材料の挙動が、高温および高ひずみレベルでの動作に似ていると述べています。単純な乗乗係数を使用して、現在の温度特性を参照温度の特性と関連付けることができます。グラフィカルには、ログタイムスケールのカーブシフトに対応します。温度に関しては、シフト係数と老化温度を組み合わせる2つの方法が提案されている:ウィリアムズ・ランデル・フェリー(WLF)方程式、アレニウス法。どちらの方法も、スウェーデン規格 ISO 113465に含まれており、ゴム、または加硫および熱可塑性材料の寿命と最大動作温度を推定します。近年、熱老化およびアレニウス方法論は、ケーブル寿命予測6、7、加熱管8、およびポリマー接着剤PMMA4に使用されている。アレニウス法の延長は、他の老化要因(例えば、電圧、圧力など)を考慮したアイリング法です。9.あるいは、他の研究は、老化の説明のための単純な線形モデルを提案し、検証する(例えば、バイオセンサーの老化10)。アレニウス法は一般的に使用されていますが、すべての材料の寿命予測におけるその関連性について議論があります。したがって、この方法は、特に初期の仮定および実験条件6の観点から、注意して使用する必要があります。
ほとんどのポリマーと同様に、現在の研究で使用されるポリエステル織物は、溶融温度(Tm)およびガラス転移温度(Tg)によって定義される2つの異なる遷移相を示す。融解温度(Tm)は、材料が固体状態から液体に変化する温度であり、ガラス転移温度(Tg)はガラスとゴムの状態11の境界である。メーカーのデータによると、AF9032ファブリックはポリエステルスレッド(Tg = 100-180 °C12、Tm = 250-290 °C13)およびPVCコーティング(Tg = 80-87 °C 14、15、Tm = 160-26°C16)から作られています。老化温度TαはTg以下で選択する必要があります。晴れた日には、吊り下げ屋根の上面の温度が90°Cに達することもあります。従って、2つの老化温度(80°Cおよび90 °C)はここでテストされる。これらの温度は、糸Tgより下にあり、コーティングTgに近い。
技術ファブリック上の加速老化プロトコルの性能は、現在の作品で提示されています。人工的な熱の老化は、材料特性の変化を予測するために使用されます。この記事は、適切な実験室試験ルーチンと比較的短期的な実験結果を推定する方法を示しています。
Protocol
Representative Results
Discussion
この記事では、土木工学アプリケーション用ポリエステル強化およびPVCコーティングされたファブリックに関する実験室の加速実験をシミュレートするための詳細な実験プロトコルを紹介します。このプロトコルは、周囲温度を上げる方法によってのみ人工熱老化のケースを記述する。これは、UV放射と水の影響が材料サービスの老化に追加の役割を果たすので、実際の気象条件の明らかな?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この作品の出版は、グダニスク工科大学土木環境工学部の支援を受けています。
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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