Name: artificial thermal ageing of polyester reinforced and polyvinyl chloride coated technical fabric
Uploaded: 2020-01-29T15:00:00
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この作品の出版は、グダニスク工科大学土木環境工学部の支援を受けています。

1. 技術ファブリック上の加速熱老化実験
<ol><li>全体的な準備<ol>
<li>(一定の歪み速度テストを提供するために)適切なソフトウェアとビデオ拡張計を備えた試験機を準備します。</li>
		<li>80°C(±1 °C)および90°C(±1 °C)の恒温温度を少なくとも12週間提供する熱室を準備する。</li>
	</ol></li>
	<li>試料の準備<ol>
<li>技術ファブリックAF9032ベールを展開します。生地表面に、ワープまたはフィル方向に?...

<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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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>

この記事では、土木工学アプリケーション用ポリエステル強化およびPVCコーティングされたファブリックに関する実験室の加速実験をシミュレートするための詳細な実験プロトコルを紹介します。このプロトコルは、周囲温度を上げる方法によってのみ人工熱老化のケースを記述する。これは、UV放射と水の影響が材料サービスの老化に追加の役割を果たすので、実際の気象条件の明らかな?...

ポリエステルベースの建築ファブリックは、一般的に吊り屋根1の建設に使用されています。良好な機械的特性を有する比較的安価であるため、長期的な搾取(例えば、ソポトの森林オペラの吊り屋根 - ポーランド)に採用することができます。残念ながら、気象条件、紫外線、生物学的理由、および運用目的(シーズンの事前ストレスと緩み2)は、機械的特性に影響を与える可能性があります。AF9032で作られたハンギング屋根は、通常、高温(特に夏の晴れの日)、定期的なプレテンションと緩みを受ける季節の構造です。吊り下げ屋根を適切に設計するためには、ファブリックパラメータは、搾取の開始時だけでなく、数年間の使用後に決定されなければなりません。
エイジング分析は、老化インジケーターを測定し、老化の影響を評価するために、パラメータの初期値と最終値を比較します。現金3は、12種類の屋根膜の比較分析による最も簡単な方法の1つを提案した。これらの膜は2〜4年間屋外風化にさらされた。著者らは、いくつかの特性の評価システムを使用して、ファブリックの耐久性を評価した。ポリマー熱老化の分析を提供するために、時間温度重ね合わせ原理(TTSP)を4に適用することができる。この原則は、低温および低ひずみレベルでの材料の挙動が、高温および高ひずみレベルでの動作に似ていると述べています。単純な乗乗係数を使用して、現在の温度特性を参照温度の特性と関連付けることができます。グラフィカルには、ログタイムスケールのカーブシフトに対応します。温度に関しては、シフト係数と老化温度を組み合わせる2つの方法が提案されている:ウィリアムズ・ランデル・フェリー(WLF)方程式、アレニウス法。どちらの方法も、スウェーデン規格 ISO 113465に含まれており、ゴム、または加硫および熱可塑性材料の寿命と最大動作温度を推定します。近年、熱老化およびアレニウス方法論は、ケーブル寿命予測6、7、加熱管8、およびポリマー接着剤PMMA4に使用されている。アレニウス法の延長は、他の老化要因(例えば、電圧、圧力など)を考慮したアイリング法です。9.あるいは、他の研究は、老化の説明のための単純な線形モデルを提案し、検証する(例えば、バイオセンサーの老化10)。アレニウス法は一般的に使用されていますが、すべての材料の寿命予測におけるその関連性について議論があります。したがって、この方法は、特に初期の仮定および実験条件6の観点から、注意して使用する必要があります。
ほとんどのポリマーと同様に、現在の研究で使用されるポリエステル織物は、溶融温度(Tm)およびガラス転移温度(Tg)によって定義される2つの異なる遷移相を示す。融解温度(Tm)は、材料が固体状態から液体に変化する温度であり、ガラス転移温度(Tg)はガラスとゴムの状態11の境界である。メーカーのデータによると、AF9032ファブリックはポリエステルスレッド(Tg = 100-180 °C12、Tm = 250-290 °C13)およびPVCコーティング(Tg = 80-87 °C 14、15、Tm = 160-26°C16)から作られています。老化温度TαはTg以下で選択する必要があります。晴れた日には、吊り下げ屋根の上面の温度が90°Cに達することもあります。従って、2つの老化温度(80°Cおよび90 °C)はここでテストされる。これらの温度は、糸Tgより下にあり、コーティングTgに近い。
技術ファブリック上の加速老化プロトコルの性能は、現在の作品で提示されています。人工的な熱の老化は、材料特性の変化を予測するために使用されます。この記事は、適切な実験室試験ルーチンと比較的短期的な実験結果を推定する方法を示しています。

<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

建築ファブリックAF9032は、ファブリックの材料パラメータの変化を決定するために人工的な熱老化を受けている。提案された方法は、アレニウスによって提案された加速老化アプローチに基づいている。300mm x 50 mmのサンプルをワープ方向と充填方向に切断し、80°Cの熱室に最大12週間、または最大90°Cで6週間まで入れた。その後、周囲温度で1週間のコンディショニングを行った後、サンプルを一定の歪み速度で一元的に張力した。実験的には、非線形弾性(線形区分)モデルと粘塑性(Bodner-Partom)モデルのパラメータを決定しました。これらのパラメータの変化は、老化温度および老化期間に関して研究された。いずれの場合も、直線近似関数は、アレニウスの簡素な方法論を用いて正常に適用された。実験結果とアレニウスアプローチの結果との間の充填方向に対して相関が得られた。ワープ方向では、外挿結果にはいくつかの違いがありました。両方の温度で傾向の増加と減少が観察されています。アレニウス法は、充填方向についてのみ実験結果によって確認された。提案された方法は、設計プロセスにおいて重要な問題である長期的な利用の間に実際のファブリックの動作を予測することを可能にします。

図2は、異なる老化時間で得られたAF9032ファブリックの歪み及び充填方向に対する応力-ひずみ曲線を、0.001s-1の歪み速度に対する80°Cの温度レベルで並置する。1時間の老化期間(参照試験)とそれ以外の老化期間の違いは明らかである。応力-ひずみ曲線は反復性が高く、最終的な引張強度(UTS)に重要な違いが見なされないため、老化時間はワープ方向の材料応答に?...

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

ここでは、技術ファブリックの加速熱老化をシミュレートし、この老化プロセスがファブリックの機械的特性にどのような影響を与えるかを確認します。

ポリエステル強化およびポリ塩化ビニルコーティング技術織物の人工熱老化

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

このプロトコルは、織物の織物の加速老化試験の簡素化と試験材料の機械的特性の評価の性能を促進する。この手順により、織物の屋根構造に特化した構造設計者にとって不可欠な比較的短期間で将来の材料特性を決定することが可能になります。粘性のある構成関係を評価するために、ソフトウェアロープを備えた試験機は、伸び計によって制御される一定の歪み率試験を実行する必要があります。実験を開始する前に、伸張計と適切なソフトウェアを搭載した試験機が利用可能であり、サーマルチャンバーがアクセス可能であることを確認してください。技術的な生地AF9032ベールを展開し、ワープ方向に平行なファブリック表面に少なくとも42、300、50ミリメートルの形状を描き、充填方向に平行に少なくとも42を描きます。永久マーカーを使用して、各標本のワープ方向を示してから、標本を切り取ります。スライドキャリパーを使用して、試料の厚さを測定し、試料の短い端にある糸の数を数えます。次に、温度を摂氏80度の一定温度に設定します。温度が80°Cに近い場合は、チャンバーのドアを開け、少なくとも7組の標本をチャンバーに入れ、温度低下を避けるためにできるだけ早くドアを閉めます。1時間後、サーマルグローブを使用して標本の基準セットを取り除き、次の12週間は週に1回連続する実験セットを2週間に1回除去します。チャンバーから除去した後、1週間室温で標本を残します。テストの前に、各標本の中央に50ミリメートル離れた2つの黒い点を作り、試験機の各グリップに2つの60ミリメートルの平らな挿入物を取り付けるために永久的なマーカーを使用してください。4 つの挿入がすべて配置されたら、コンピューターでソフトウェアを開き、引張テスト専用のプログラムを選択します。次に、ソフトウェアで 200 ミリグリップを持つ開始位置を選択し、[開始位置]ボタンをクリックして 200 ミリメートルグリップをグリップ分離に実行します。ビデオ伸長計を設定するには、レンズが標本の真ん中に配置されるまで、カメラを支持バーに沿って動かします。カメラのレンズが実験全体の間に標本マーカーの明確なビューを提供するかどうかを確認してください。カメラの前にキャリブレーションデバイスを置き、レンズに適した明るさと焦点を選択します。デバイスをグリップでクランプし、ビデオ伸筋計ソフトウェアのターゲットウィンドウで適切なタイプのマーカーを選択します。[スケール]オプションを使用してキャリブレーション手順を選択し、[スケール]ウィンドウでキャリブレーション距離を選択します。次に、[ターゲット] ウィンドウでマーカーの種類を [パターン] に変更して、伸び計が標本のマークに従うようにします。すべての材料と機器の準備ができたら、試験機ソフトウェアでテストパラメータを設定し、機械の主な垂直軸に沿って垂直および水平の方向のグリップに標本を配置します。表形式のスパナを使用してグリップを閉じ、各標本が破損するまで、選択した一定のひずみ速度でテストを実行します。その後、2週間ごとに、以降のサンプルのセットごとにテストを繰り返します。80°Cの実験の後、摂氏90度で毎週手順を繰り返します。すべての標本がテストされたら、グラフ化ソフトウェアとサンプルの断面領域を使用して、材料の素体強度に応じて登録された力と伸びの増分を応力ひずみ関係に再計算します。次に、ワープおよび充填サンプルについて得られたデータのグラフをプロットする。非線形弾性モデリングの区分線形モデルを設定するには、各サンプルカーブに対して、線形または線形応力ひずみ関係に近い歪み範囲を検出するひずみ範囲を見つけます。グラフ作成ソフトウェアの[適合回帰]オプションと最小二乗法を使用して、選択した領域で最適な線を識別します。接線を、I インデックスが材料の現在の方向に対応し、J インデックスが特定された線の連続した数である縦方向剛性値を示します。すべてのパラメータが線分に引き出されたら、線分の交点を特定します。アレニウス外挿を行う場合は、局所気象観測所の結果に基づいて平均値に従って基準温度を割り当て、加齢試験で使用された温度として温度を割り当てます。次に、反応速度定数を計算式から算出し、数週間から数年で表現した老化時間を推定する。この画像では、80°Cの温度レベルで異なるエージングタイムに得られたAF9032ファブリックの歪みおよび充填方向の応力ひずみ曲線を、毎秒0.0011の歪み率で示した。観察されるように、基準1時間のエイジング期間試験と残りのエイジング期間との差は典型的には明らかである。エージング時間は、ワープ方向の材料応答に実質的に影響を与えないようです。対照的に、充填方向サンプルの究極の引張強度は、人工的に老化したサンプルでは、非老化標本よりもはるかに低い。さらに、フィル方向については、応力ひずみ曲線は、ひずみが 0.06 を超えると発散軌道を持ちます。単純な引張試験の実験応力ひずみ曲線の第1の線形部分は、PVC製の技術的な生地被覆の剛性に対応する。90度で得られた結果は、アレニウス単純化された関係を使用して実際の年に外挿することができます。また、ゆる方向の硬化パラメータと充填方向の粘度パラメータも計算できます。ボドナー-パルコン構成関係のためには、一定の歪み率を有する実験が必要であることを強調すべきである。この種類の操作を実行するマシンはバインドされています。ビデオ伸張計は機械式伸び計に置き換えることができ、様々な構成モデルを織物の生地の性能を反映するように組み込むことができます。この手法は、異なる複合材料の寿命予測に使用できます。高温熱室の操作は、熱手袋の使用を必要とし、複雑な試験機は常に注意して動作する必要があります。

Research

JoVE Journal

Engineering

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

柔軟な単方向複合ラミネートの切断手順、引張試験、およびエージング

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

生地乾燥特性に対する空気衝突パラメータの影響を研究する生地水分均一制御

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 ...