Name: artificial thermal ageing of polyester reinforced and polyvinyl chloride coated technical fabric
Uploaded: 2020-01-29T15:00:00
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La pubblicazione di questo lavoro è stata supportata dalla Facoltà di Ingegneria Civile e Ambientale dell'Università di Tecnologia di Danzica.

1. Esperimenti di invecchiamento termico accelerato sul tessuto tecnico
<ol><li>Preparazione complessiva<ol>
<li>Preparare una macchina di prova con un software adeguato (al fine di fornire test di deformazione costante) e un estensore video.</li>
		<li>Preparare una camera termica che fornisca una temperatura costante di 80 gradi centigradi e di 90 gradi centigradi per almeno 12 settimane.</li>
	</ol></li>
	<li>Preparazione di campioni<ol>
<li>Srotolare il tessuto tecnico AF9032 balle. Disegnare le forme desiderate (3...

<ol>
	<li>Ambroziak, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+properties+of+Precontraint+1202S+coated+fabric+under+biaxial+tensile+test+with+different+load+ratios.">Mechanical properties of Precontraint 1202S coated fabric under biaxial tensile test with different load ratios.</a> Construction and Building Materials. 80, 210-224 (2015).</li><li>&#379;erdzicki, K., K&#322;osowski, P., Wo&#378;nica, K., Pietraszkiewicz, W., Witkowski, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+the+cyclic+load-unload-reload+tests+of+VALMEX+aged+fabric.">Analysis of the cyclic load-unload-reload tests of VALMEX aged fabric.</a> Shell Structures: Theory and Applications. , 477-480 (2017).</li><li>Cash, C. G., Bailey, D. 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N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Accelerated+aging+for+testing+polymeric+biomaterials+and+medical+devices.">Accelerated aging for testing polymeric biomaterials and medical devices.</a> Medical Engineering and Physics. 30 (10), 1270-1274 (2008).</li><li>Zerdzicki, K., Klosowski, P., Woznica, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+service+ageing+on+polyester-reinforced+polyvinyl+chloride-coated+fabrics+reported+through+mathematical+material+models.">Influence of service ageing on polyester-reinforced polyvinyl chloride-coated fabrics reported through mathematical material models.</a> Textile Research Journal. 89 (8), 1472-1487 (2019).</li><li>Klosowski, P., Zerdzicki, K., Woznica, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+artificial+thermal+ageing+on+polyester-reinforced+and+polyvinyl+chloride+coated+AF9032+technical+fabric.">Influence of artificial thermal ageing on polyester-reinforced and polyvinyl chloride coated AF9032 technical fabric.</a> Textile Research Journal. 89 (21-22), 4632-4646 (2019).</li><li>Firdosh, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Durability+of+GFRP+nanocomposites+subjected+to+hygrothermal+ageing.">Durability of GFRP nanocomposites subjected to hygrothermal ageing.</a> Composites Part B: Engineering. 69, 443-451 (2015).</li><li>Le Saux, V., Le Gac, P. Y., Marco, Y., Calloch, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Limits+in+the+validity+of+Arrhenius+predictions+for+field+ageing+of+a+silica+filled+polychloroprene+in+a+marine+environment.">Limits in the validity of Arrhenius predictions for field ageing of a silica filled polychloroprene in a marine environment.</a> Polymer Degradation and Stability. 99 (1), 254-261 (2014).</li></ol>

Questo articolo incude un protocollo sperimentale dettagliato per simulare gli esperimenti accelerati di laboratorio sui tessuti rinforzati in poliestere e PVC per applicazioni di ingegneria civile. Il protocollo descrive il caso dell'invecchiamento termico artificiale solo per mezzo di un aumento della temperatura ambiente. Si tratta di un'ovvia semplificazione delle condizioni meteorologiche reali, poiché le radiazioni UV e l'influenza dell'acqua svolgono un ruolo aggiuntivo nell'invecchiamento del servizio materiale....

Tessuti architettonici a base di poliestere sono comunemente utilizzati per la costruzione di tetti appesi1. Essendo relativamente a buon mercato con buone proprietà meccaniche, possono essere impiegati nello sfruttamento a lungo termine (ad esempio, il tetto appeso della Forest Opera a Sopot - Polonia). Purtroppo, le condizioni atmosferiche, le radiazioni ultraviolette, le ragioni biologiche e gli scopi operativi (pre-stress e allentamento della stagione2)possono influenzare le loro proprietà meccaniche. I tetti appesi in AF9032 sono tipicamente strutture stagionali soggette ad alte temperature (soprattutto durante le giornate di sole in estate), pre-tensione e allentamento regolari. Al fine di progettare correttamente un tetto appeso, i parametri del tessuto devono essere determinati non solo all'inizio dello sfruttamento, ma anche dopo diversi anni di utilizzo.
L'analisi dell'invecchiamento misura l'indicatore dell'invecchiamento e confronta i valori iniziali e finali dei parametri per valutare l'impatto dell'invecchiamento. Il cash et al.3 ha proposto uno dei metodi più semplici mediante l'analisi comparativa di 12 diversi tipi di membrane di copertura. Queste membrane sono state esposte agli agenti atmosferici esterni per 2 o 4 anni. Gli autori hanno utilizzato un sistema di classificazione di diverse proprietà per valutare la durata del tessuto. Al fine di fornire un'analisi dell'invecchiamento termico polimerico, il principio di sovrapposizione tempo-temperatura (TTSP) può essere applicato4. Questo principio afferma che il comportamento di un materiale a bassa temperatura e sotto basso livello di sforzo assomiglia al suo comportamento ad alta temperatura e alto livello di deformazione. Il semplice fattore moltiplicativo può essere utilizzato per correlare le proprietà di temperatura correnti con le proprietà alla temperatura di riferimento. Graficamente, corrisponde allo spostamento della curva sulla scala temporale del log. Per quanto riguarda la temperatura, vengono proposti due metodi per combinare il fattore di spostamento e la temperatura di invecchiamento: le equazioni Williams-Landel-Ferry (WLF) e la legge Arrhenius. Entrambi i metodi sono inclusi nello standard svedese ISO 113465 per stimare la durata e la temperatura operativa massima per i materiali in gomma, o vulcanizzati e termoplastici. Recentemente, l'invecchiamento termico e la metodologia Arrhenius sono stati utilizzati nella previsione della durata del cavo6,7, tubi di riscaldamento8, e colla polimerica PMMA4. Un'estensione della legge Arrhenius è la legge Eyring che tiene conto di altri fattori di invecchiamento (ad esempio, tensione, pressione, ecc.) 9. In alternativa, altri studi propongono e verificano semplici modelli lineari per una descrizione dell'invecchiamento (ad esempio, l'invecchiamento del biosensore10). Anche se il metodo Arrhenius è comunemente usato, c'è discussione sulla sua rilevanza nella previsione di vita di ogni materiale. Pertanto, il metodo deve essere utilizzato con cura, soprattutto in termini di ipotesi iniziali e condizioni sperimentali6.
Simile alla maggior parte dei polimeri, i tessuti in poliestere utilizzati nella ricerca attuale presentano due distinte fasi di transizione definite dalla temperatura di fusione (Tm) e dalla temperatura di transizione del vetro (Tg). La temperatura di fusione (Tm) è la temperatura quando un materiale cambia dal suo stato solido a quello liquido, e la temperatura di transizione del vetro (Tg) è il confine tra il vetro e la gomma stati11. Secondo i dati del produttore, il tessuto AF9032 è costituito da fili di poliestere (Tg , 100 , 180 C12, Tm , 250 , C 13 ) e rivestimento in PVC (Tg - 80-87 C14,15, Tm , 160 ,260 C16). La temperatura di invecchiamento T- dovrebbe essere selezionata sotto Tg. Durante le giornate di sole, la temperatura sulla superficie superiore di un tetto appeso può anche raggiungere i 90 gradi centigradi; qui vengono testate due temperature di invecchiamento (80 e 90 gradi centigradi). Queste temperature sono sotto il filo Tg e vicino al rivestimento Tg.
Le prestazioni del protocollo di invecchiamento accelerato sui tessuti tecnici sono presentate nel lavoro attuale. L'invecchiamento termico artificiale viene utilizzato per prevedere i cambiamenti delle proprietà del materiale. L'articolo illustra le routine appropriate di test di laboratorio e un modo per estrapolare risultati sperimentali relativamente a breve termine.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>AF 9032 technical fabric</td>
			<td>Shelter-Rite Seaman Corporation</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>knife of scisors</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>marker</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>pernament</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ruler</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sigma Plot</td>
			<td>Systat Software Inc.</td>
			<td>v. 12.5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Testing machine Z020</td>
			<td>Zwick Roell</td>
			<td>BT1-FR020TN.A50</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TestXpert II program</td>
			<td>Zwick Roell</td>
			<td>v. 3.50</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermal chamber</td>
			<td>Eurotherm Controls</td>
			<td>2408</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>tubular spanner</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>13 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Video extensometer</td>
			<td>Zwick Roell</td>
			<td>BTC-EXVIDEO.PAC.3.2.EN</td>
			<td>Instead of video extensometer, a mechanical one can be used</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>VideoXtens</td>
			<td>Zwick Roell</td>
			<td>5.28.0.0 SP2</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

artificial thermal ageing of polyester reinforced and polyvinyl chloride coated technical fabric

Tessuto architettonico AF9032 è stato sottoposto a invecchiamento termico artificiale per determinare i cambiamenti dei parametri del materiale del tessuto. Il metodo proposto si basa sull'approccio accelerato di invecchiamento proposto da Arrhenius. 300 mm x 50 mm campioni sono stati tagliati nelle direzioni di detestata e riempimento e collocati in una camera termica a 80 gradi centigradi per un massimo di 12 settimane o a 90 gradi centigradi per un massimo di 6 settimane. Poi, dopo una settimana di condizionamento a temperatura ambiente, i campioni sono stati tesi in modo uniaxally ad una velocità di deformazione costante. Sperimentalmente, i parametri sono stati determinati per i modelli elastici non lineari (lineari) e viscoplastici (Bodner-Partom). I cambiamenti in questi parametri sono stati studiati per quanto riguarda la temperatura dell'invecchiamento e il periodo di invecchiamento. In entrambi i casi, la funzione di approssimazione lineare è stata applicata con successo utilizzando la metodologia semplificata di Arrhenius. È stata ottenuta una correlazione per la direzione di riempimento tra i risultati sperimentali e i risultati dell'approccio Arrhenius. Per la direzione di curvatura, i risultati dell'estrapolazione hanno mostrato alcune differenze. Le tendenze in aumento e in diminuzione sono state osservate a entrambe le temperature. La legge Arrhenius è stata confermata dai risultati sperimentali solo per la direzione di riempimento. Il metodo proposto consente di prevedere il comportamento reale del tessuto durante lo sfruttamento a lungo termine, che è un problema critico nel processo di progettazione.

Figura 2 giustapposta le curve di sollecitazione-deformazione per le direzioni di curvatura e riempimento del tessuto AF9032 ottenuto in tempi di invecchiamento diversi, nel livello di temperatura di 80 gradi centigradi per una velocità di deformazione di 0,001 s-1. La differenza tra il periodo di invecchiamento di 1 h (test di riferimento) e il resto dei periodi di invecchiamento è evidente. Il tempo di invecchiamento non sembra influenzare sostanzialmente la risposta del mater...

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Artificial Thermal Ageing of Polyester Reinforced and Polyvinyl Chloride Coated Technical Fabric

Qui, simuliamo l'invecchiamento termico accelerato del tessuto tecnico e vediamo come questo processo di invecchiamento influenza le proprietà meccaniche del tessuto.

Invecchiamento termico artificiale del poliestere rinforzato e del tessuto tecnico rivestito di poligono in polivinile

Architectural fabric AF9032 has been subjected to artificial thermal ageing to determine changes of the material parameters of the fabric. The proposed ...

Questo protocollo facilita le prestazioni delle prove semplificate di invecchiamento accelerato sui tessuti e la valutazione delle proprietà meccaniche sui materiali testati. Questa procedura consente di determinare le future proprietà del materiale in un periodo di tempo relativamente breve, essenziale per i progettisti strutturali specializzati in strutture del tetto in tessuto tessile. Per valutare le relazioni costitutive viscoplastiche, è necessaria una macchina di prova con una fune software per eseguire prove di velocità di deformazione costanti controllate da un estensometro.Prima di iniziare l'esperimento, verificare che sia disponibile una macchina di prova, dotata di un estensometro e del software appropriato e che sia accessibile una camera termica. Srotolare la balla af9032 in tessuto tecnico e disegnare almeno 42, 300 x 50 millimetri sulla superficie del tessuto parallela alla direzione dell'ordito e almeno 42 parallele alla direzione di riempimento. Utilizzare un marcatore permanente per indicare la direzione di curvatura su ogni campione prima di tagliare i campioni.Utilizzare una pinza scorrevole per misurare lo spessore del campione e contare il numero di fili sul bordo corto del campione. Quindi, impostare la camera termica a una temperatura costante di 80 gradi Celsius. Quando la temperatura raggiunge quasi gli 80 gradi Celsius, aprire la porta della camera e posizionare almeno sette set di campioni nella camera, chiudendo la porta il prima possibile per evitare un calo di temperatura.Dopo un'ora, utilizzare guanti termici per rimuovere il set di riferimento dei campioni, rimuovendo i set sperimentali successivi una volta alla settimana ogni due settimane per le successive 12 settimane. Dopo la loro rimozione dalla camera, lasciare gli esemplari a temperatura ambiente per una settimana. Prima della prova, utilizzare un marcatore permanente per fare due punti neri distanti 50 millimetri nel mezzo di ogni campione e installare due inserti piatti da 60 millimetri in ogni presa della macchina di prova.Quando tutti e quattro gli inserti sono in posizione, aprire il software nella macchina e selezionare il programma dedicato ai test di trazione. Quindi selezionare la posizione iniziale con una presa di 200 millimetri per afferrare la separazione nel software e fare clic sul pulsante Posizione iniziale per eseguire la separazione grip to grip da 200 millimetri. Per impostare l'estensometro video, spostare la fotocamera lungo la barra di supporto fino a quando l'obiettivo non si trova al centro di un campione.Verificare se l'obiettivo della fotocamera fornirà una visione chiara dei marcatori del campione durante l'intero esperimento. Posizionare il dispositivo di calibrazione davanti alla fotocamera e selezionare la luminosità e la messa a fuoco adeguate per l'obiettivo. Bloccare il dispositivo con le impugnature e selezionare il tipo corretto di marcatori nella finestra Obiettivi nel software dell'estensometro video.Utilizzate l'opzione Scala (Scale) per selezionare la procedura di calibrazione e la distanza di calibrazione nella finestra Scala (Scale). Quindi modificate il tipo di marcatore in Serie (Pattern) nella finestra Destinazioni (Targets) per consentire all'estensometro di seguire i segni sul campione. Quando tutti i materiali e le attrezzature sono pronti, impostare i parametri di prova nel software della macchina di prova e posizionare il campione nelle impugnature in direzioni verticali e orizzontali lungo l'asse verticale principale della macchina.Utilizzare una chiave tabulare per chiudere le impugnature ed eseguire le prove alla velocità di deformazione costante selezionata fino a quando ogni campione non si rompe. Quindi ripetere il test ogni due settimane con ogni set successivo di campioni. Dopo 80 gradi Celsius esperimenti, ripetere la procedura settimanalmente a 90 gradi Celsius.Una volta che tutti i provini sono stati testati, utilizzare il software di grafiatura e l'area di sezione trasversale dei campioni per ricalcolare la forza registrata e gli incrementi di allungamento in base alla forza elementare delle equazioni dei materiali alle relazioni di sollecitazione della deformazione. Quindi, tracciare un grafico dei dati ottenuti per i campioni di ordito e riempimento. Per impostare un modello lineare a tratti per la modellazione elastica non lineare, per ogni curva del campione trovare gli intervalli di deformazione che rilevano la relazione lineare o vicina alla sollecitazione lineare.Utilizzare l'opzione Adatta regressione nel software di grafica e il metodo meno quadrato per identificare la linea di adattamento migliore nell'area scelta. Denotare la tangente come valore di rigidità longitudinale per il quale l'indice I corrisponde alla direzione corrente del materiale e l'indice J è un numero consecutivo della linea identificata. Una volta delineati tutti i parametri, identificare i punti di intersezione tra le linee.Per eseguire un'estrapolazione di Arrhenius, assegnare la temperatura di riferimento in base al valore medio in base ai risultati della stazione meteorologica locale e assegnare la temperatura della camera termica come quella utilizzata nella prova di invecchiamento. Quindi, calcolare la costante della velocità di reazione dall'equazione per estrapolare il tempo di invecchiamento espresso in settimane o anni. In questa immagine vengono mostrate le curve di deformazione della sollecitazione per le direzioni di deformazione e riempimento del tessuto AF9032 ottenute in tempi di invecchiamento diversi nel livello di temperatura di 80 gradi Celsius per una velocità di deformazione di 0,0011 al secondo.Come osservato, la differenza tra il test del periodo di invecchiamento di un'ora di riferimento e il resto dei periodi di invecchiamento è in genere chiara. Il tempo di invecchiamento non sembra influenzare sostanzialmente la risposta materiale nella direzione di curvatura. Al contrario, la resistenza alla trazione finale nei campioni di direzione di riempimento è molto più bassa nei campioni invecchiati artificialmente che nei campioni non invecchiati.Inoltre, per la direzione di riempimento, le curve di deformazione di sollecitazione raggiunte hanno traiettorie divergenti quando i ceppi superano 0,06. La prima parte lineare della curva sperimentale di sollecitazione di una semplice prova di trazione corrisponde alla rigidità del rivestimento tecnico del tessuto in PVC. I risultati ottenuti a 90 gradi possono essere estrapolati ad anni reali utilizzando la relazione semplificata di Arrhenius.È inoltre possibile calcolare il parametro di indurimento nella direzione di curvatura e il parametro di viscosità nella direzione di riempimento. Va sottolineato che per le relazioni costitutive bodner-partom sono necessari esperimenti con velocità di deformazione costanti. La macchina è destinata a eseguire questo tipo di operazione.L'estensometro video può essere sostituito da un estensometro meccanico e vari modelli costitutivi possono essere incorporati per riflettere le prestazioni del tessuto tessile. Questa tecnica può essere utilizzata per la previsione a vita di diversi materiali compositi. Il funzionamento di una camera termica ad alta temperatura richiede l'uso di guanti termici e la complessa macchina di prova deve essere sempre azionata con cura.

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Engineering

The Preparation of Electrohydrodynamic Bridges from Polar Dielectric Liquids

La preparazione di Electrohydrodynamic Ponti da Polar dielettrici liquidi

Horizontal and vertical liquid bridges are simple and powerful tools for exploring the interaction of high intensity electric fields (8-20 kV/cm) and ...

Ricerca

Ingegneria

The Evolution of Silica Nanoparticle-polyester Coatings on Surfaces Exposed to Sunlight

L&#39;evoluzione di silice Coatings nanoparticelle-poliestere su superfici esposte al sole

Corrosion of metallic surfaces is prevalent in the environment and is of great concern in many areas, including the military, transport, aviation, ...

Inkjet-printed Polyvinyl Alcohol Multilayers

Multistrati in polistirene stampato a getto d&#39;inchiostro

Inkjet printing is a modern method for polymer processing, and in this work, we demonstrate that this technology is capable of producing polyvinyl alcohol ...

Experimental Protocol to Determine the Chloride Threshold Value for Corrosion in Samples Taken from Reinforced Concrete Structures

Protocollo sperimentale per determinare il valore di soglia cloruro per corrosione in campioni prelevati da strutture in cemento armato

The aging of reinforced concrete infrastructure in developed countries imposes an urgent need for methods to reliably assess the condition of these ...

Preparation of Liquid Crystal Networks for Macroscopic Oscillatory Motion Induced by Light

Preparazione delle reti di cristalli liquidi per moto oscillatorio macroscopica indotta da luce

A strategy based on doped liquid crystalline networks is described to create mechanical self-sustained oscillations of plastic films under continuous ...

Detecting the Water-soluble Chloride Distribution of Cement Paste in a High-precision Way

Rilevare la distribuzione di cloruro solubile in acqua della pasta di cemento in un modo ad alta precisione

To improve the accuracy of the chloride distribution along the depth of cement paste under cyclic wet-dry conditions, a new method is proposed to obtain a ...

Preparation of Aligned Steel Fiber Reinforced Cementitious Composite and Its Flexural Behavior

Preparazione di allineati fibra d'acciaio rinforzato cementizia composito e il relativo comportamento flessionale

The aim of this work is to present an approach, inspired by the way in which a compass needle maintains a consistent orientation under the action of the ...

Installation Method to Enhance Quality Control for Fiber Reinforced Polymer Spike Anchors

Metodo di installazione per migliorare il controllo di qualità per fibra rinforzata polimero Spike ancore

Fiber reinforced polymer (FRP) anchors are a promising way to enhance the performance of externally-bonded FRPs applied to existing structures, as they ...

Cutting Procedures, Tensile Testing, and Ageing of Flexible Unidirectional Composite Laminates

Procedure di taglio, test delle tàbie e invecchiamento dei laminati compositi unidirezionali flessibili

Many body armor designs incorporate unidirectional (UD) laminates. UD laminates are constructed of thin (&#60;0.05 mm) layers of high-performance yarns, ...

Fabric Moisture Uniform Control to Study the Influence of Air Impingement Parameters on Fabric Drying Characteristics

Fabric Moisture Uniform Control per studiare l'influenza dei parametri dell'incisivo dell'aria sulle caratteristiche di essiccazione del tessuto

Impinging dryness is now a widely used and effective way for fabric drying due to its high heat and mass transfer coefficient. Previous studies on fabric ...