1.6.2.1. Đặc trưng một chu trình khi kéo giãn xơ và sợi
Thực tế trong quá trình sản xuất cũng như sử dụng, vật liệu ít khi bị phá
hủy.Đặc trưng một chu trình phản ánh khả năng biến dạng của vật liệu khi không
tiến hành kéo đứt mẫu.
Các đặc trưng này được xác định khi thử nghiệm vật liệu theo một chu trình “có lực tác dụng – bỏ lực tác dụng – nghỉ ”. Lực tác dụng vào vật liệu (xơ sợi)
thường chọn với đại lượng nhỏ: 25,50% hoặc 75% so với độ bền đứt.
Khi bị kéo thành phần biến dạng toàn phần của vật liệu bao gồm:
+ Biến dạng biến mất nhanh (Biến dạng đàn hồi): (lđh)là biến dạng biến mất
nhanh, xuất hiện khi có tải trọng. Trong trường hợp này ngoại lực chỉ đủ làm cho
khoảng cách giữa các mắt xích và nguyên tử kề nhau trong đại phân tử thay đổi rất ít.
lđh = l1 – l2; εđh = lđh
l0 [%] (Biến dạng đàn hồi tương đối) (1.10)
+ Biến dạng dẻo: (ld) là biến dạng mất chậm, xuất hiện dưới tác dụng của tải trọng.Ngoại lực làm thay đổi được cấu hình và sắp xếp lại các đại phân tử polymer của xơ. P L0 t = t2 L3 L2 L1 t = tP1
ld = l2 – l3; εđh = ld
l0 [%] (Biến dạng dẻo tương đối) (1.11)
+Biến dạng nhão: (ln) là biến dạng không biến mất sau khi bỏ lực tác dụng.Nguyên nhân là do dưới tác dụng của ngoại lực các mắt xích đại phân tử chuyển đến những khoảng cách xa và không trở về được.
ln = l3 – l0; εđh = ln
l0 [%] (Biến dạng nhão tương đối) (1.12)
+ Biến dạng toàn phần: (ltp) bao gồm 3 thành phần biến dạng trên. Khi có ngoại lực tác dụng thì cả 3 thành phần biến dạng xuất hiện với tốc độ khác nhau:
ltp = lđh + ld + ln(1.13) và biến dạng toàn phần tương đối: εtp = lđh+ld+ln
l0 .100 [%] (1.14)
1.6.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến các đặc trưng khi kéo giãn nửa chu trình khơng phá hủy mẫu
Các yếu tố về mơi trường có ảnh hưởngkhá lớn đến đặc trưng kéo giãn mẫu:
+ Nhiệt độ:Khi kéo đứt các loại xơ, sợi nhiệt độ càng cao xơ và sợi càng
giảm độ bền và độ giãn. Khi giảm nhiệt độ, độ bền của xơ sợi tăng còn độ giãn
giảm, nguyên nhân là do khi nhiệt độ thấp dao động nhiệt của các phân tử trong
vật liệu chậm lại,khó phá vỡ liên kết giữa chúng.
+ Độ ẩm: Trong quá trình hấp thụ, các phân tử hơi nước thấm dần vào bên trong làm yếu đi liên kết giữa các phân tử cấu tạo nên xơ sợi.
+ Giữ thời gian đủ lâu trong môi trường nghiên cứu (24h)
+ Chiều dài mẫu ban đầu: (chiều dài hoặc khoảng cách giữa 2 cặp mẫu trên máy thử độ bền). Khi tốc độ kéo giãn khơng đổi, mẫu thử có chiều dài lớn hơn cần thời gian kéo đứt nhiều hơn nên đạt được độ bền nhỏ hơn và độ giãn lớn hơn so với mẫu thử ngắn.Mặt khác mẫu càng dài thì xuất hiện càng nhiều vị trí xung yếu (khuyết tật) trong cấu tạo cũng như trên bề mặt mẫu, do đó mẫu càng dễ đứt.
+ Độ lớn của lực tác dụng P: Tăng độ lớn của lực kéo sẽ làm cho biến dạng dẻo tăng chậm, ngược lại sợi có cấu trúc khơng đồng nhất sẽ làm cho biến dạng dẻo tăng nhanh.
Tăng thời gian kéo làm cho biến dạng toàn phần tăng, biến dạng đàn hồi ban đầu giảm ít, thời gian càng lâu càng giảm nhiều.
Biến dạng dẻo không ngừng tăng, lúc đầu nhanh sau chậm lại vì kéo dài thời gian tác dụng lực.
Thời gian nghỉ nhỏ quá thì ln lớn, thời gian nghỉ càng lâu thì ln càng giảm nhiều.
1.6.2.3. Các phương pháp xác định thành phần biến dạng
Phương pháp 1: Áp dụng độ kéo giãn không đổi, mẫu bị kéo nhanh đến một
chiều dài định trước rồi giữ yên trong một thời gian nhất định.
Dưới tác dụng của trường lực các đại phân tử trong mẫu bị kéo căng do đó cấu hình sẽ dần bị thay đổi, liên kết phân tử bị sắp xếp lại và ứng suất trong mẫu giảm dần. Khi đó, nội lực sẽ tiến bằng ngoại lực và có thể ghi nhận bằng cái cảm biến điện cơ.