PlASJICK~ HMOTY SHTL • NAKLADATELSTYI TECHNlCd LlTER'ATURY
AKAUCUK
,
.,
HYDRAUllCKE llSY
na vyrobky z termoplastu ve velikostech 32. 63. 100, 250. 500. 1 000. 2000. 3 1SC a 4000 cm 3 no 1 vstrik.
na vyrobky z termosetu ve velikostech 45. 100. 160. 250 a 500 Mp.
dilenske monUini ve velikostech 2. 10. 30 a 80 Mp. Lisy na termoplasticke hmoty pracuji automatickY. popripade poloautomatickya vyznacuji se velkym vYkonem. Spolehlivy chod pri zpracovoni vsech druhu plastickych hmot zarucuje snekovo plastikace. kloubovy uzover a hydraulicke prvky vlestni vyroby. popHpade prvky Vickers.
Vyrobi: Z 0 A R 5 K EST R 0 J f R N V A 5 LEV A R N V. norodni podnik. zovod
lOS RAKOVNil(
PLASTICKE HMOT' AKAUCUK 6 CERVEN 1968
POD K lAD V PRO S TAT I C K V N AV R H NOS N V C H P R V K 0 Z PVC ZDE0!EK P. BAZANT A LUMIR SKUPIN (Stavebni uSlav CVUT, Praha) (Reclakci closlo 30. 8. 1967) Mechanicke a reologicke vlastnosti PVC, potrebne pro luivrh a stat icky vypocet nosnych prvht, byly ::,jiUoViII1!J IW v::,orcich suspenzniho PVC z VOGPT v Gottll'alrlove. Ro::,borem vysledkt'! zkOliliek vyplyva, ie na Slalicke cllOPCini prvlil'! maji neprf::,ni,'y 1Jliv pi'edcvsim dlouhodobe deformace suspenznilw PVC, zddsle za vyssich teplo!. 0 bczpc<'nosti a pol!~itelnosti 1,0/1stru/{ce rozhoduje proto pfevaine deformacni stav a dloulwdoba stabilita, jen v malo pi'ipadech stav napjatosti. Reologicl;e chow/Ili rll::.n.lfch druhi:z PVC je vzhledem h podobne struhture mahromolekul podolme, a to i PI'CS nekdy ::'n({cne ro::,dily " pel'nost;, trwmlivosti a chemicke odolnosti. Vseobecne kO/1.strukcni ulsady, odvo::;ene v Cl~iHku pi-i porirobw!Jn studiLl jednollo typu PVC, proto plati i pro ostatni druhy PVC, 'l'hodne k r-yrobe tuhiieh honstrukcnich prv!iu. ::,.C
Pevnost v tahu
Zkousky probihaIy na teIesech normalizovaneho tvaru pri l'1"tznych tepIotach a rychlostech cleformace, protoze olba faktory maji vIiv, na pevnost. Viiv rychlosti cleformace v = d<./dt pri zakIadni teplote T ~~ 20°C na pevnost je uveden v tab. I, z niz je patrno, ze pri heznych rychIostech 1 az 5 %/min pevnost na ryehlosti jeste mnoho nezavisi, tak.~e mensi odchyIky od standardni zallezovaci rychJo~li nehuclou pricinou riiznych vysIeclktl zkousek.
Vi
(oio/min,!
Vi /Vi
ahi 1
(kp/cm~)
a hila hi
I
Vi
=
1,3
1 736 I
lilt
I
)Jet'nost v tahu ab
V2
=
4,9
3,75 764 1,04
I
V3 =
l
b""
~~~
~
I
'< I'ozhran/
~ ~
•
.. • •
l__________~___'"'I-
I
krehky 10m
o
20
bez , parusent'
i
Obr. L -
~~t::a
b_e•_Z_Z~bLel_en_'I_'____-" "1'-'orusenf
I_Z_b_e_le_nl_'___
40 teolaia T
225 861 1,17
~ ~~roZhl'anr'
\~-;:;
;f'1
-20
292
o
,
500
_
o
+ {
~
~
Tabulka I 'VIi" tyehlosl; deforJ1Ulee v
~ooot
80
60
roC I
Pevnost v lahu v zavislosli nft leplote a vliv
predtazeni za zv~'scne teploly na zplLsob poruse'l1!
1
VIiv tepIoty na pevnost, jalk ukazuje obI'. 1, je mnohem vYraznejsl. V grafu jsou vyznacena dv.~ rozhrani, pri 30 az 36°C a pri 56 az 611 °e. Prj lepIotach nizsich nd prvni rozhrani nastane krehl;.:e poruseni ttqesa (obI'. 2a); pri teploLach mezi obema rozhranimi se nejprve projevi zbeleni PVC, kter<',mu odpovicla maximaIni dosazene napet! v priHezu. TeIeso se vsak neporusi, ale zbeleni se postuPDC, rozsifi po pracoV'ni casti telesa spoIuse znacnym prodlouzenim (O'br. 2:b), kdezto pri teplotach nad druhym rozhranim se po dosazeni maximaIni nosnosti teleso protahuje bez zbeleni (obr. 2c). Mezlli pomerna prodlouzeni pri vyssich teplotaeh jSOll velmi vysoka (nekoIik set %), pro staticke po souzeni nosnych prvkii nemaji vsak velky vyznam. Bylo zjisfovano, zdali zbeIeni, kterym se opticky projevuji poruchy ve strukture, ma vliv na pevnost materiaIu, a stejne ,tak, zdali protazeni za tepIoty nad druhym rozhranim ma vliv na pevnost. Telesa byla zahrata na tepIotu 45 a jina na 70°C
• bez pi'ecltazcni; X telesa pI'edlazcna pi'i 1,.5 °C (tNes,1 se porusila); 0 teIcsa pi'edtazcna pri 70°C (pmlazeni hez porLLseni a zbeleni); vyznaccne body jsou pL'Llillery ti'i az sesli
tclcs
(na obr. 1 vyznaceno krouzky a kfiz'ky), pak byJa protazcna 0 10 az 15 % v jednom smeru, ochlazeoa na zakladni tepIotu 20°C a vyzkousena. Z vysledId'i na obl'. 1 je patrno, ze deformaci, kterou provazi zbelcni, se pevnosti mirne snizi, kdezto predtaze·· nim pri teplotach nael druhym rozhranim se pevnost nezmeni. Di:tlezitym poznatkem vsak je, ze predtazen;m pri tepIotach nad prvnim, Iepe nad druhym rozhranim se oclstrani krehke poruseni - tristivost suspenzniho PVC pri normaInich i nizkych teplotach. Tento jev by se daI vysvetlit urcitou orientaci makromolekuI ve smeru protahovani. Zajimave vsak je, ze krehke poruseni se oclstrani take ve smeru kolmem na smer predtazeni. Tento jev byl po'Zorovan na mnoha vzorcich, nepodariIo se nam jej vsak vysvetIit. Predtazeni by snad byIo mozuo vyuzitk oclstraneni triStivosti suspenzniho PVC a ,"
• •
.. I
,
_,_
, L 1
Tabu lka III VIi'!-' vnibu na pevnost v tahu
tvar vrubu
postup Slren( mikrotrhlin
ft # 2ft ff HHHH
oj, [kp/crJj
0'0/ obI
764
803
724
1
1p5
0,95
716 0,94
telesa bez vrubu, ve ktere se muze porusit , je 5 em, kdezto u tele8a s oblym vrubem to je praktic ky jediny prurez , proto se upla'tni siatieke hledisk o. Statisticke vyhodnoceni pevnosti
Kestat istieke mu pozoro vani byl vybran soubol' 50 normal nieh tahovy eh teles a 25 podobn )1eh teles , jejiehz praeov ni cast byla misito 5 em pOUZ8 '2 em dlou'lla. Telesa byla zkouse na pri ryehlos ti 'V2 = 4,9 % /min a tep'lote 20°C. Vysled ky jsou v tab. IV. Tabu lka IV
Obr. 2. - De£orma ce a rporusen i teles pfi l'uzne tep lo.te oa) T < 32°C; b) 32 °C < T < 60°C; c) T> 60°C
SLat.istic ke po.rametl'U pevnosti D&lka namaha ne oblasti Prulllern a pevnost ab (kp/C1ll 2) Slllerodatma odchy lka s (kp/ cm 2) Voarioacni souCinit el v (%) Si'k mo·s t a
s vyloue enim krehke ho lomu by take bylo mOZllO hospod arneji navrho vat nosne prvky. Pevnost v tlaku
S'tejne jalko u tahu jsou take pevnos ti v tlaku zavisle na ryehlos ti zatezov ani a teplote (tab. II). Pevnost v tIaku hY'la stanov ena na valeeci eh 0 12 llm a delky 24 mm , vyreza nyeh z tyei PVC. K dosazen i osove symelr icke prii(!ne d eform ace valecku bylo nutno zhotov it zvlastn i zarizeni. Tabu lka II Vli~' V'i
l'y chlosti deform ace v' na pevnost v tlahu
(%/minj
V'i (V'l 0" 'bi
I
0" ' bi
(kp/cm 2)
/a b l
I
v'1
= 1,66
I
1 600 1
V'2
= 8,32 5 650 1,08
I
v'3
O"'b
I
Vliv vrubu byl zkouse n na tahovy eh 'telesech pi;i r yehlosti deform aee 'V2 = 4,9 % / min a teplote 20 °C. Tvary vrubu, postup sireni p orueh eharak terizov an)'eh zbeleni m a p evnosti (prume ry z sesti teIes) jsou patrny v tab. III. Z uveden ych vysled ku ply ne, ze suspen zni PVC ph laborat orni t eplote a pomern c velke zatezov aei rychlos ti n eni na vruby eitliv)' . Za vyssich teplot a nizsich ryehl08ti deform aee je citlivos t po,lyme ru k vru'b um v livem relaxae e napeti vseobe ene nizsi. Zve tseni pevnos ti ze 764 kp/ em 2 u telesa b ez vrubu na 803 Ikp/ eni2 u telesa s obl)1m vrubem je zpusoh eno n estejno rodosti materia lu. Delka casti s.tr.
: 1968 -
c.
6
5 em 699*) 19,5 2,79 -0,38
2 em 724 18,97 2,62 +0,20
ne tim, ze telesa hyla vyrczan a z jineho· kusu material u.
Ze ,s tatistie kyeh hodnot pro riizne dlouhe namahane oblasti (2 a 5 em) ]ze podle [1] urcit vliv velikosti namah ane oblasti na prumer nou pevnos t (lb . Pro nulovo u sikmos't statistiekeho . rozdele ni jS0u prllmer ne pevnos ti suspen zniho PVC pri ruzne dlouhe nalllah ane oblasti uveden y v tab. V. Tabu lka V
Vliv vrubu
1. 62
tahu
*) Hodnota se ~isi od pevllo&ti opfi ~'2 v tab. I pravdep odob-
= 41,65 25 710 1,18
1J
Vliv delhy
naHuiho.ne oblasti no. pritmernolL pevnost 1J tallU O"b
I (cm) (h (kp/ cm 2)
2 5 10 20 50 102 103 104 105 724 .699 684 671 658650 633 623 618613
I
I
I
Provad eji-li se normal izovan e zkousk y na telesech s praeov ni ca'sti dlouihou 5 em a uvazuje-li se napr. max. n05na delka konstrukCniho prvku z PVC 100 em, pak podle tab. V bude prumer na pevnos t tohoto prvku 0 7 % nizsi nez pevnos t zj istena normaIizo vanou zkousk ou (variae nis ouCinit el pevriosti se vsak zmensi). Kratkodobe deformace
Pod konven cnim pojmel ll kratkod obe deforlllClce zde rozume jme deform aee ph za'tizeni pusobicilll nekolik minut za Iabora torni teploty , tedy dobu pomern e krat kou proti h ezn emu statieke mu puso·· beni sil n a nosny prvek Proti tomu za dlouho dobe povazu jeme deform ace pri zatizeni pusobieim
vice hodin, dnu, mesicu, nebo rO'ku za laboratorni tepIdty. Toto deleni .rna pouze prakticky vyznam, protoze veskere deformace polymeru jsou casove zavisle a teoreticky proto nema smysl je delit podIe trvani. Tahove zkousky probihaly pouze za teploty 20 DC ph rychlosti zatezovani V1 = 1,3 %/min. Prumerna zavislost pomerneho prodlouzeni na napeti ph plynulffin zatezovani az do poruseni je na obr. 3, pri zatezovani po stU'pnich a odIehcovani na obr. 4.
Tlakove zkousky pwbihaly na vaIecclch, stejDych jako u zkousek pevnosti. Rychlosti zatezovani byly 1,66, 8,32 a 41,65 %/min, tedy v pomel'll 1:5 :25, a teploty 20, 50 a 70 DC. N a obr. 5, kde jSOl~ vyneseny zavislosti stlaceni na napeti, je patrny mensi vIi" rychlosti zatezovani na tvar khvek, zato vsak znacny vIiv teploty. NIoduI stlacitelnosti pri napetichkolem 113 piwnosti pri 20 DC byl 29000 kp/cm 2, modul pruznosti pri odIehceni 32000 kp/cm 2• ~ 1000
800~-----'-----'-----'---~T7~~
.:;;;
v;, 50·C
I
,_-<.:!:.. 7/"C J
II
Q
tJ
---1
c:.
'--_~
,
Obr. 3. - Zavislost pomerneho protazeni na napeti pH 20 'C a konslantni rychlosli defo'rmace v = ; = 0,008 miil1-1 (carlwvane - zaviiSloS>t odpovidajici lineal'llimu dotvarovani pro Eo = 33 000 1p/cm2, E = 0,85 Eo, teckovane pro Eo = 37 000 1p/mn2, E = 0,85 Eo) 600-----.------.-----,-----,----~
---I
_ _ _ _ _ L _ _ _ __
()
ObI'. 5. -
I"
10
".. , 7
20
ZavislOost stlaceni na napeti pri ruznych teplotach a ruznych rychloslech deformace
Poissonuv pomer je zavisly na napetl a teplole, za beznych podminek(a = 113 ab, 20 DC) je 0,28 IJ.Z 0,30 a stejny ve vsech smerech v rovine desky i ve smeru kolmem k rovine. Objemova stIaciteInost PVC ph prcsnosli mereni pomernych deform\1ci 1 . 10-4 nebyla meriteIna, vypI)"va vsak z Poissonova pomeru. Dlouhodobe deformace
DOlvarovtini pfi slrilem napeli v tlaku (obr. 6) bylo sledovano za riiznych teplot na vUleccfch vy~ ky 24 mm, 0 12 mm, zatizenych zavazim pres paku;dotvarovani ph stalem napell v tahu byJo mereno Da pascich 210 X 20 X (1,5 az 2) mm ve zkusebnim stroji. C;; - pemcsi v tahu eJ':O
o
0,01
pomerne prodlouieni
£
ObI'. 4. - Zavi,siost pomerneho pro·dlollzcni na napeti pH poslllpnem zatezovani a odlchcov{mi
Zakriveni grafu je Zlcasti projevem fyzikalni Delinearity pruzne deformace, hlavne 'Vsak je zpusobeno dlouhodobou deformacf (tecenim), ktere je znacne i ph kratke rel'axaeni dobe. Po odlehccni jsou deformace pIne vratne. NIodul prutaznosti pri napetlch kolem 113 pevnosti (obor dovolenych namahani konstrukci) je 26000 kp/cm 2, pocatecni 33000 kp/cm 2 a modul pruznosti pri odIeihCeni z 113 na 1/10 pevnosti je 33 000 kp/cm 2 (rozumi se pri uvedene rychlosti a teplote).
Obr. 6. -
DOlvarovan! pH staIem napeti v tIa,ku a zotavenr za ruz.nYch teplot a ruzneho napet!
K rozsahlejsimu mereni parametru dotvarovuni jsou vhodne relaxacni zkousky na ohnutych pas-
1968 -
c.
tl . , ,I ' str.
163
6
cich (viz [2J, [3J, prihlaska vynaIezu auLII'tJ PV-6350/65), v nichZ sHa byla merena vazenim kompenzacni metodou. Zkousky probihaly na vzduc'hu (ohr. 7) za ruznych Iteplot, ve vode a ve veterometru se skrapenim vodou a s UV-zarenim, a ph ruzne velikosti deformace. I Q'tn) t ,;,taxi E.-'s~
i
II
190 063
1,0 ,----r---t-t.
- - - - 290 097 052 --_.- 37011,23 066
~ \~I"" . ~,~ I~.:=k \ I
Q
.-.:. :.'.b. 0,8
034
........
l"';~~-:: ..
I
~.I '
1
i
i 'I
,
!
.. .::.. _.-- _.~ I ·-·t.... 1+-.. ·t .. -i-.. --r--::t· .. -,~
\0 0,6 ~=~~===========;-:T1I'I (J{to) poCdtelni napet; ,,I G"'aX max. prodlouzeni (zkraceni) ve vrcholu i ~'I
I'
0,4
r-- esl".
0,2
I : I..--L.---'-_..l---'-'_"-----'-'----'_--'---'----'---'-_-'--'
I I I I I I
7 14 21
29 35
I
43 49
'I
i
58
67
\
2
79
dny
Ohr. 7. - Rclaxacc napeti v ohnutS'ch pascich pri ruzn~'ch cleformacich (na vzduchu, teplota 21°C; body jsou prumery tN teles) Z hlediska vlivu teploty jsou vysledky ve shode s hyporeduhce cast! (princip casove teplotni superpozice [4-6J), podle nil., vsechny parametry dotvarovani pl'i tcp· lote T jsou stejne jako pfi zvolene ;zakladni teplote T e, jestli>:e je vynesellle v casove stupnici 0 re.dukovan)'ch easovS'ch intervalech l;,.t' l;,.1/aT, kde t je skutffn)- Ct.s a aT kocficient rcdukce casu. V souhlase s touto hypolez()ll byl~' pro hodnot~· relaxacniho modulu E,ei (t) = ,) (l),'so zisk~ny kl'ivky na obr. 8 a pro koeficient aT diagram lla obr. 9, ktery je ve shode s Arrheniorym vztahem 19 ar = (T-l_ 1'0- 1) . konst. [5J pro po'lymery. Vyraz pro (/ podle Williamse, Landela 'a Ferryho [5J s konstantami stcjnYl11i pro vetsinu polymeri\. nema pro konstrukce Z PVC vS-znam, nehoi plati jen nad teplotou skelneho pfechotlu Tg ~ 82°C [5, 6J. LC;:;OU
=
=
Dp1
0,1
1
10 100 cas t [dnyJ
1000 10000
Obr. 8. - Relaxacni modul v zavislosti na case pri rtlzni'ch teplo,tach (p1ne - zmereno primo, cal'kovane - odvozeno)
Dale hylo sledovano, jak velk
164 .n. _
1968 - ,.
a
\
tJ
-4
''\ '\
-2
I
H
-6 -20
"I\.
~
I
"{ '~
I
I
o
20 teplota
40
60
80
['c]
Ohr. 9. - Kocficicnt redukce casu aT v zavislosli na tC'plole (od 20 do !j0 °C odvo,zeno z relaxacniho mereni, od !j0 do 70°C z 'l1lel'eni dotvarovani ve zkus('hnim stroji, pod 20 °c ('xtrapolace overena jcdnim mercnim pri - 20°C)
Zuvislost dlouhodobych deformaci je pribliine lineclrni a lze ji matematicky formulovat podh teorie linearni viskoelasticity linearnimi integruJnimi ro\'nicemi nebo dbycejn)'mi diferencialnil1li rovnicemi v case, ktere odpovidaji modeh"tm sloz('n)Tm z pruiin a tlumiCt'i. Pro V)Tpocet konstrukd )ze se priblizne omezit na triprvkovy (Bol'tzmannuv) modeL ovsem v omezenem caso\'em intervaln asi ad 1/5 do 5nasobku dane retardacni (relaxacni) doby, i kdyz ve skutecnosti je relardacni (relaxat;ni) spektrum spojite. N evratne defol'mace lze n8jjednoduseji znazornit zapoj-:nim dalsich prvkI"1 v modelu zapadkou [7J. Pro dlouhodobe zaltlzene elementy (i kdyz jeo slabe, vlastni vahou) rna vyznam znat mez vnilt· niho Irene, pod niz so dotvarovani prakticky neprojevuje. Byla zjistena pozorovanfm ohybu zatizenych pasku uprostred rozpetl za ruznych teplot. Jc velmi nizka - viz tarb. VIII. Vnitrni treni jo lez di'tvodem ne\'ratnosti deformaci. Ph vysokych napetich se ohjevuje nelinearila zavislosti deformace a napeti. Plyne to jednak z toho, ze podle parametru Z'kousek dotvarov31li nebo relaxace by zakriveni pracovniho diagramll na ohr. 3 bylo asi polovicni, jednak z kfivek reJaxace na ohr. 7. Pri nelinearite Ize ?8.vislost pomt~l' neho. prodlouzeni z a normalniho napeti (J v case t psat s ohlede111 na princip superpozice v tvaru
a(t)=E~ (j001
I
\
... 0
~\
'
prtJmerne prodiouzeni zkrdceni
_\t--- --r
I'
1 1
1
4
f-----
0,91
) .::J·-='t)(_-:~:::'
~""~1.:.-i-- -=-~
I
510 170
\
[dt)]
+
rEf [~(T)]
R(t-T) d't'
(1)
T=O jehoz parametry byly urceny ze zkousek relaxrtce na obI'. 7 a pracovniho diagramu na obr. 3 - viz ta'b. IX. Tyto Ciselne hodnoty odpovidaji teplole 21°C a casovemu rozmezi od nekolika dnu do nl;kolika mesicu. Dale se urcita nelinearita tez projevuje v casove superpozici pri zmenach deformace nebo napeti, coz je patme z krivek zotaveni. TaL ph lineami sup~rpozici hy zotaveni na obr. 6 aj. melD probihat stejne rychle jako faze zatizeni, probiha vsak znaone pomaleji. Linearni superpozici v case lze tedy uvazovat jen S v)Tjimkou pfipadu vetSiho odlehcenL
Navrhov6ni nosnych pniku z PVC
Vzhlede~ k nizkemu modulu pruznosti a jeho silnemu poklesu s teplotou (nad 40 °C), velkemu dotvarovani a krehkemu poruseni (tfistivost) lze PVC pouzivat jen pro podruzne nosne prvky, napr. potrubi, krytiny, stresni dilce' a folie. Dalsi aplikaci jsou modely konstrukci. UJ'c~teho zlepseni vlaslnosH lze dosahnout napr. vyztuzenim desek oceloYOU sitf. Tfistivost suspenzniho PVC nasi vyroby lze odstranit mirnym predtazenim pri zvS'sene teplote. Minimaini pevnosti a kratkodohy modul pruznosti (pro dabu zaltezovani do 1 min.) jsou uvedeny v tab. VI, dlouhodoby modul pruznosti Ecr (tj. kripovy modul) v tab. VII. Vliv vrubu je zanedbatelny, staci vzit do portu skutecnou osla:benou plochu pl'lh'·ezu.
Tabulka VI ?llinimlilili pm'nosli \' tahu a tlaku a moduly pruznosti pl'i rtbnych teplotlich T eplo ta (OC)
-20
0
+20
+30
+40
+50
Tah ab (kp/cm2)
600
660
660
550
490
330
TIak a'b (kp/cm 2)
550
550
550
490
450
37C
ModUlI pruznos.ti Eo (kp/cm 2)
33 000 33 000 33 000 27 000 23 000 15 000
i\[ininuUni pevnosti byly O'b mh
kde
s~anoveny
ze vzorce
='';-;;- -:3s
jc prlll1li'rna pevnost je smemclatna odl'hylka s pravdepoclobnosti prekroccni 0,001 pri Gaussovc normal· nim, rozdeleni pevnosti. O'b -
s -
Tabulka VII Dlol(lwdoby modlll pruinosti - hodnoty E" lEo pfi ruznych teplo!lich T epI0t a -LO °C 20°C 50°C
11 (I en 110 elll I .1100 d Dl'1 3 ro i.y 130 let
-
0,72 0,02
-
0,68 -
-
0,44
-
o
Col
,~q
-
I
0,88 0,05
-
Pro bezpecnost prvku je vzh'ledem k nizkCmn modulu a dotvarovani rozhodujici spiSe deformace nez napeli. N euvazujeme-li pfipad nestability, jsou mezni deformace a pruhylby dany provoznimi a komtrukcnimi podminkami. Zaroveii pfipustne l1amahani a d pocHe nasich zkusenosti musi spliiovat podminku: ad min la d ?: 2. U dMezitejsich prvkfl soucinitel 2 uvazujeme jen pro kratkodo'be zatizcni a pro cUouhodobezatizeni zavedeme souCinitel bez· pecnosti 3. Ma-Ii byt navrh, napr. krytiny, hospodarny, je nutno pripustit dostatecne velke defnrmace. V pfipadech, kdy pu'sohi dlouhodobe zatfzeni a mohou se vyskytnout vyssi teploty, neni vsak casto mozno techto pi'ipustnych napeti ani zdaleka vyuzit, nebof by deformace dotvarovanim byly ohrovske. V takovYch pfipadech, napr. u stresni krytiny, jez se muze ohrat na 50 oC, je nutno navrhnout prvek tak. (0 tak malem rozpeti), ahy nebyla prekrocena mez vnitrniho treni (viz tab. VIII),
pod lllZ Je dotvarovani zanedbatelne, coz Je v cianem pripade asi 2 kp/cm 2. Tab u-I k a V I I I ;Vle::. vnitfniho treni pro dotvarm·lini
T (0C)
35
45
53
50
7
2
55 o,~
'fabulka IX Paramelry neline(irniho e f (e)/F (e) F (e)/e
dotvarO~'lini
a /rrlitkodobe cleformoce
0,0034 0,0052 0,0066 0,0091 0,010 0,020 1,041,Ja 1,20 1,00 1,00 0,98 0,88
Nosne prvky je mozno vytvaret jako pruty nebo pryky plosne. Pro nizky modul prichazeji v ltvahu pouzc pruly uzavreneho prurezu, nejlepe truhky. Pri navrhu je lreba se snazit, aby byly namahany pokud mozno tahem, pripadne lez thkem, ale nikoliv ohybem. U plosnych prvkll - skorepin, napr. pro stresni svetliky, je nejvy hodnejsim lvarem membranm'a plocha, jiz je mozno pro dany obrys a namahani vYP0eIst jako plochu, kterou by zaujala pruzna membrana. Nejvhodnejsim uzitim PVC ve stavebnietvi je vlnita krytina. N apeli lze v ni ve sm(~ru povrchovych primek (pri rovnomerncm zatizenf) pocitat podle hypotezy zachovani rovinnych prllrezu (vyjma lokainich napetl pod bremeny). Pro lomene (hranatc) vlnovky je zllClme i presne rc~eni napjatosti (poc\le teorie I. radu) [8-10]. Vzhledem k nizkemu modulu a dotvarovani je hIavnim problememnosnosti stabilita. PI'esne reseni stability vlni'lych skorepin je patrne dosud nezname, je vsak mozne priblizne reseni. V zasacM lze rozlisit dvoji druh zlraly stability: a) Cdkova ztrata stability se projevi lim, ze vlnovka Sl) roztahne do sfi'ky a zploS:ti (abr. iDa), cimz se wwnsi moment sctrvacnosti pl't.i'ezu a rleformace proto pokra0uJe (podobne ja;k'o ncslabilita nosnik'u pH sklo'pcni za ohyLu). Tento druh ztraty slability je rozhodujici u vlnovek, klerl; nej'sou ~ vaznidlTI pripevneny v kazde vIne (ohvyldy pi'!pad); phpevnenim v kaZcle vIne IzestabiIiLu znacne zlepsil. b) LokUlni ztrUla stability, 'lj. v rozsahu jedine vlny, pi,j neJl1t'nne vzdalcllosti vln.
U obIS'ch vlnovek je zdc moZoo priblizne res it kriticke napetl v tlaku v krajnich vlaknech lim, zc vlnovku nahradime dotykajici se trubkou (obr. lOb). klera je namahanra ohybem a tlakem tak, ze prubeh
OJ
C)
1
\JV
2
VV
2~
b)
•
Obr. 10. - Schema hlavnich tvarll deformace pi'icneho rezu vlnit)Th desek pri ztrate .stability za ohybu
1968 -
c.
G
'
_
,str.165
napeti ve vreholu vlny je stejnY. (Teorii stability trubky viz [11-14], obr. 10e.) J1sou-Ji vI'llY vysoke a uzke, je nutno resit i nesymetrieke vyboceni vln sklopenim na stram! {onr. 10d). PHblizne je mozno tyto druhy ztraty stability resit variacni metodou podle energetickeho kriteria stabi'lity [15]. Resent podle teorie skorepin .vrz tez ~~.
)
Snizit moznost vyboceni podle tvaru na obr. 10, zvlaste a a c, a zvy-sit kriticke napeti bylo bymozne pridanim horni a dolnidesky jako plasiu, tj. vytvorenim sendvi'cove desky. To vsa'k je pro vyrobu nevhodne, desky je nutno 'Sipojovat lisovanim za tepla. N avrhujeme proto vyrabet vlnovky s ;ednostrannym plastbn (obr. 11) nebo vlnovky vyzluzene stfidave na obou stranaeh pHonymi pasky, nebof u nich je mozne spojovani lisovanim za tepla
Obr. 11. - Navrh na vYZlluzeni vlnite desky s vytvorenim uzavI'enych komurek, Ull10Zl1Ujici lisov{mi za tepla
Z N A. 5 A N L I V 0 S f
a vvtvorenim uzavrenych komurek se stabilita znacne ~lepsuje. ' Podrobne jsou' uvedene v)'s'ledky popsany v praei autoru [17]. Literatura 1. Vorlicek M.: The effect of the extent of stres.sed zone upon the streng1th of material. Acta technica CSAV, c. 5 (1963) 2. Bazant Z. P., Skupin L.: Prufung del' Relaxation und Dauerfestigkeit unter Spannung. II. Imtern. Tagung . tiber GFK u. Giessharze, Berlin, 1967 3. Bazan,t Z. iP.: PlaJSIt. hmoty a kaucuk 4, 199 (1967) 4. vViUiams M. Z.: The structural analysis of viscoelastic materials. AIAA Summer Meeting, Los Angeles (1963) 5. Fel'I'Y J. D.: Vi:scoelaStic properties of polymers. New York, 1961 6. Tobolsky A. V.: Properties and structure of polymers. New York, Wiley, 1960 7. Bazant Z. P.: Plaste und Kautschuk 12, C. 10, 592 (1965) 8. PHrucka pro stavebni inzenyry, dH I. Praha, SNTL, 1960 9. Fllugge W.: Stresses in shells. Bedim, Springer, 1960. 10. Martineek G.: Prizmaticlke iomenice a valcove shupimy. Bratislava, VSAV, 1958 H. Timo,shenko S. P., Gere J. M.: Theory of elastic stabIlity, 2nd ed. New York, McGraw-Hill, 1961 lL Vo:L:mir A. S.: UsllojCiiVosf uprugioh
S VET E L NYC H S TAB I LIZ A TOR 0 V S POL V PRO P V LEN 0 M.
1·1. V Y Z N A MHOON 0 T P 0 V R C H 0 V E J ENE R G I E A. MAHCINCIN, ALEXANDER -PIKLER (Chemickotechnologicka fadmlta SVST, katedra chemickej technologie vla,kien, Bratislava) (Redakci doslo 30. 8. 1967) V praci sa stanovili hodnoty vofnych povrchovych energii svetelnych stabilizalorov pre polypl'opylen. Zistilo sa, ze so znizenim poCtu hydroxylovych skupin v molekule derivatov hydroxybenzofenu a so zvysenim poctu uhlikot> v alkoxyre£azci vorna povl'chova energia klesa. Polameisie stabilizatol'Y ~'ylwzuiu ~'yssie hodnoty ~'ol'nei po'"rchovei energw. Na zaklade ~'ysledlfOv mozno predpokladat, ze difuzia a l'ypl'Oternost stabili=,alorov z polypropylenu bude mensia u alkoxyderiwitov s dlhsim I'efazcom na SWrtom uhliliU.
J\Iedzi vhodne svetelne stabiEzatory pre poiypropylenove vl:i'kna patria derivaty hydroxybenzofen6nu [1, 2]. Tieto mozu bye v polypropylene dispergov3'ne do rozneho stupna a vefikosti ciaslociek - mikrof:iz. Jednym z Mavnych problemov pri rieseni svetelnej stability polypropy'lenu okrem optimalnej dispergovatefnosti svetelneho stabiliz:itora je tiez otazka jeho vypratel'nosti a difuzie z polymeru. Hydroxyhenzofenony su za normalnej tepIaty tube krystalicke latky. Pri prudkom ochladeni ieh tavenim vsak dostaneme amorfnu liltku, ktnra postupne krystalizuje. K podobnemu javu doch:idzil i pri procese tvorby polypropylenovych vlakien za pritomnosti uvedenyeh stabiliz:itorov. Svetelne stabi'lizatory, ako je zname, po ureitom case difunduju na povreh polypropylenovych vlakien vo forme krystalickeho prasku.
166
str.
1968 -
c.6
Difuzia svetel'llych stabilizatorov z polypropylenu zavisi od teploly, viskozity polymeru, stupna jeh disperzie, hlavne vsak od vefkosti koheznych a adheznych s11 tyehto IIMok v systeme. Stanovenim hodnot uvadzanyeh sil je mO'zne usudif na vzajomnu znasanlivosf polypropyienu a svetelnych stabilizatorov. N a vefko'sf koheznych a adheznych sil pevnyeh IMok usudzujeme z veliein, ktore Sll ioh funkciou. Medzi tieto patri aj hodnota vofnej povrchovej energie latky [3, 4]. Vofna; povrehova energia pevnej latky sa maze stanovif,z, uhIa zmaeania jej hladkeho povrehu 11 hodnoty povrchoveho napiitia zmaeajucej kvapaliny. Rovnovazny uho~ zma'eania pevnej latky kvapalinou je dany Youngovou rovnicou [5, 6]:
