Механические показатели растительных волокон определяют поведение созданных из натурального сырья изделий при воздействии эксплуатационных усилий. Кроме исходной структуры на характеристики оказывает влияние ряд сопутствующих использованию факторов. В их числе: направление приложения усилия или комплекса нагрузок, температура, гигроскопичность и объем поглощенной влаги, величина и тип напряжения.
Под воздействием внешних сил волокна растительного происхождения деформируются, при превышении допустимых нагрузок разрушаются. Чтобы определить допустимые величины усилий и предельные значения, приводящие к необратимым повреждениям, проводят лабораторные испытания.
Виды исследований механической прочности растительных волокон
Технологические процессы и эксплуатация изделий, в создании которых использовались растительные волокна, сопряжены с воздействием разных по характеру сил. Деформацию вызывают усилия, прилагаемые по разным направлениям: например, сжатие, кручение, растяжение, изгиб. Если нагрузки различаются по величине, вызванные ими деформационные изменения быстрее приводят к повреждениям.
К немаловажным факторам, влияющим на прочность продукции из растительных волокон, относят продолжительность действия. Разрушение волокон при кратковременном приложении нагрузки демонстрирует предельные прочностные возможности материала. Длительные нагружения с последующими перерывами для «отдыха» позволяют выявить влияние временных факторов, изучить способность поддерживать форму и размеры.
Многократные силовые воздействия предоставляют возможность оценить структурную прочность растительных волокон. Даже незначительные по мощности нагрузки многоциклового характера способны ослабить межмолекулярные связи.
Тип испытаний зависит от приоритетных для потребителя характеристик. Для проведения исследований составляют программу, которая согласовывается с заказчиком. В документе указывают, какой вариант определений следует провести для получения пакета сведений о растительных волокнах.
Преобладающая часть механических параметров определяется при кратковременных или однократных испытаниях на растяжение и разрывную прочность, это:
- Разрывная нагрузка. Максимальное усилие, зафиксированное перед моментом разрыва единичного волокна или пучка волокон.
- Разрывное напряжение. Величина нагрузки, отражающая временное сопротивление, равна отношению разрывной нагрузки к единице площади сечения.
- Относительное разрывное нагружение. Показатель равен длине образца, который разорвался под действием собственного веса. Значение отображает разрывную нагрузку, приходящуюся на единицу линейной плотности.
- Работа разрыва. При испытаниях с приложением растягивающего усилия измеряют относительную и абсолютную разрывную работу. Абсолютная характеристика показывает, какое количество энергии требуется для разрушения структурных связей. Относительный вариант равен отношению абсолютной работы к весу образца.
В многоцикловом формате определяют выносливость до разрыва и при разрушении, эксплуатационную долговечность сырья, величину остаточной деформации.
Поскольку натуральные волокна обладают гигроскопичностью и чувствительностью к температуре, все виды испытаний проводят при стандартных климатических условиях с предварительным кондиционированием в среде с аналогичными параметрами. Условия декларирует ГОСТ 10681. Низкие температуры и повышенная влажность укрепляют растительные волокна в отличие от синтетических и искусственных аналогов.
Точность регистрации характеристик зависит также от скорости приложения, длины пробы, наличия дефектов. Потому для проведения испытаний необходимо досконально соблюдать предписания, изложенные в технических условиях на продукцию или сырье.
Машины и вспомогательные атрибуты для испытаний растительных волокон
Исследования волокон растительного происхождения с целью измерения механических показателей производятся с использованием следующих технических средств:
Компетентные менеджеры с профессиональной подготовкой экспертов из компании «ГОСТ» обстоятельно проконсультируют, подробно ответят на вопросы, помогут выбрать технические средства для испытаний, оформить заказ.