Pevnost textilií
Pevnost textilií je odpor proti působení vnějších sil, který závisí na původu, formě (vlákno, příze, plošná textilie), způsobu, rychlosti a průběhu zatížení textilního materiálu.
Pevnost textilií se nejčastěji vztahuje k zatížení tahem, které se měří silou nutnou k přetržení materiálu. Mimo tažné pevnosti se pro určité účely posuzuje také pevnost v oděru, v ohýbání, zkroucení, rázová pevnost aj.[1]
Tažná pevnost
Podle mezinárodní soustavy SI je jednotkou pevnosti newton (N = m.kg.s-²). Při zkouškách tažné pevnosti dochází u všech textilních materiálů před přetržením k prodloužení, které se vyjadřuje jako tažnost v procentech.
Tažná pevnost je jedna z nejdůležitějších vlastností zejména u technických textilií.[2]
Pevnost vláken
Přírodní vlákna se testují zpravidla trháním ve svazku, výsledek se přepočítává na jednotlivé vlákno. Dlouho používaný systém Pressley byl u bavlny v posledních letech minulého století nahrazen poloautomatickým přístrojem HVI (High Volume Instruments), kterým se vedle pevnosti současně zkouší jemnost, obsah nečistot, vlhkost a další vlastnosti.[3]
Pevnost umělých vláken se zjišťuje ve formě filamentu na poloautomatických trhacích strojích.
Aby se různé materiály spolu daly snadno porovnávat, uvádějí se zpravidla výsledky pevnosti v poměru k jemnosti vlákna, tzv. relativní pevnost v
Tato jednotka nahradila v soustavě SI dřívější (v praxi nadále používanou) tržnou délku (kilometrickou pevnost, RKM), která udávala, kolik kilometrů daného materiálu by se přetrhlo vlastní tíhou. 1 N/dtex přibližně odpovídá 1 km tržné délky (přesně = 1,0197).[2]
Pevnost příze
se zjišťuje jak u staplových tak i u přízí z nekonečných vláken na trhacím přístroji, kde se v principu zatěžují jednotlivé niti až k přetrhu.
Tahová síla v newtonech se zpravidla přepočítává na poměrnou pevnost
Tato jednotka odpovídá přibližně 1 km dřívější tržné délky.
Pevnost staplových přízí dosahuje jen 50-70 % pevnosti vláken, ze kterých jsou vyrobeny.[2]
Pevnost plošných textilií
Tažná pevnost se testuje na stejných přístrojích jako příze, do svorek se upíná proužek tkaniny nebo pleteniny zpravidla 50 mm široký. Výsledek testu se udává v Newtonech (N).
K normovaným zkušebním metodám patří:[4] [5]
| Metoda | Norma | Použitelnost |
|---|---|---|
| Strip | ČSN EN ISO 13 934-1 | tkaniny z konvenčních materiálů (bez uhlíkových, skleněných vláken, bez příze z fóliových pásků) |
| Grab | ČSN EN ISO 13 934-2 | vzorek 25 x 25 mm |
| pevnost a tažnost pletenin | ČSN 800810 | osnovní i zátažné pleteniny (jen v ČR) |
| pevnost a tažnost netkaných t. | ČSN EN 29073-3 | častější je lichoběžníková metoda [6] |
Mimo tažné pevnosti se u plošných textilií často zkouší pevnost v natržení, pevnost v průtlaku kuličkou, pevnost oděru aj.[2]
Poměrná pevnost v MPa
Pro materiály, u kterých se dá přesně zjistit plocha průřezu vlákna (prakticky jen pro umělá vlákna) se tažná pevnost udává také v poměru k ploše jednotkou pascal (Pa = N / m²), resp. megapascal (MPa).
Pro poměr k tržné délce (RKM) platí vztah:
- [km]
Poměr tažné pevnosti k ploše průřezu u vybraných druhů vláken:
| Druh vlákna | Tažná pevnost cN/tex | Druh vlákna | Tažná pevnost cN/tex | Tažná pevnost MPa |
| acetát | 15 | S-sklo | 183 | 4 500 |
| vlna | 20 | Kevlar (aramid) | 240 | 3 400 |
| dlouhovlák. bavlna | 45 | polyethylen | 270 | 2 570 |
| přírodní hedvábí | 50 | uhlíkové vlákno | 360 | 6 400 |
| len | 70 | M5 (PIPD) | 510 | 8 500 |
| polyamid | 81 | nanotrubičky | 4 800[8] | 63 000 x) |
Pro srovnání: U lanové oceli se uvádí tržná délka 19,6 km a poměrná pevnost 1 500 MPa.
x) Pevnost nanotrubiček byla měřena pokusně, výsledky nebyly zatím potvrzeny.[9]
Pevnost v tlaku
Pevnost vláken
Pevnost v tlaku je maximální síla, pod kterou vlákno může zůstat bez přetržení.
Výpočet: [GPa]
kde CS = pevnost v tlaku (GPa), F = tlak (N) a A = plocha průřezu (mm²).[10]
Vlastní měření tlakových vlastností se provádí na trhacím stroji s upravenou geometrií čelistí pro tlakové zkoušky (tak zvané reverzory).[11]
Pevnost v tlaku a tažná pevnost u vysoce výkonných vláken:
| Materiál | Značka | Hustota (g/cm³) | Pevnost v tlaku (GPa) | Tažná pevnost (GPa) |
|---|---|---|---|---|
| oxidová keramika | Nextel 610 | 3,90 | 6,90 | 2,80 |
| neoxidová keramika | Nicalon | 2,55 | 3,10 | 2,80 |
| bor | Borsic | 2,6 | 5,90 | 3,60 |
| PIPD | M5 | 1,70 | 1,70 | 3,96 |
| carbon z PAC | Toray M60J | 1,93 | 1,67 | 3,82 |
| carbon z pryskyřice | Solvay Tomel | 2,13 | 0,48 | 2,40 |
| para-aramid | Kevlar | 1,47 | 0,46 | 3,45 |
| PBO | Zylon | 1,56 | 0,41 | 5,80 |
| polyethylen | Spectra | 0,97 | 0,17 | 3,68 |
| polyamid | Nylon | 1,14 | 0,10 | 0,61 |
| polyester | Dacron, Trevira aj | 1,39 | 0,09 | 1,20 |
Literatura
- High-Performance Structural Fibers for Advanced Polymer Matrix Composites, ISBN 978-0-309-09614-0, The National Academies Press 2005
Reference
- ↑ Kießling/Matthes: Textil- Fachwörterbuch, Berlin 1993, ISBN 3-7949-0546-6, str. 123
- ↑ a b c d Pospíšil a kol.: Příručka textilního odborníka, SNTL Praha 1981, str. 251-298
- ↑ Concept of HVI [online]. Textile Learner, 2018 [cit. 2018-11-04]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2018-11-06. (anglicky)
- ↑ Pevnost a tažnost pro oděvní a bytový textil [online]. Textilní zkušební ústav, 2016-2019 [cit. 2019-06-01]. Dostupné online.
- ↑ Physical and mechanical testing of textiles [online]. Deakin University, 2008 [cit. 2019-06-01]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2019-06-06. (anglicky)
- ↑ Trapezoidal Tear [online]. Geolab, 2019 [cit. 2019-06-01]. Dostupné online. (anglicky)
- ↑ Textile Fiber Formulas [online]. Textile School, 2018-03-19 [cit. 2018-11-04]. Dostupné online. (anglicky)
- ↑ Strength and Breaking Mechanism [online]. Science, 2000-01-28 [cit. 2018-11-04]. Dostupné online. (anglicky)
- ↑ Notes from the Space Elevator [online]. Humanity, 2009-08-31 [cit. 2018-11-04]. Dostupné online. (anglicky)
- ↑ Compressive Strength [online]. Corrosionpedia, 2019-08-28 [cit. 2023-11-02]. Dostupné online. (anglicky)
- ↑ 9. Kapitola statické zkoušky krátkodobé [online]. Ústav fyziky a materiálového inženýrství, 2023 [cit. 2023-10-30]. Dostupné online.
- ↑ Fiber Selection [online]. MDPI, 2021-06-21 [cit. 2023-11-02]. Dostupné online. (anglicky)