1.3. Oznaczanie temperatury ugięcia przyrządem Martensa

Wytrzymałość cieplna tworzyw określa ich zdolność do zachowania swych własności w podwyższonych temperaturach. Istnieje wiele metod określania tej wytrzymałości, jednakże praktyczne znaczenie mają tylko te metody, których wyniki umożliwiają określenie granicy stosowalności badanego tworzywa.

Dla kontroli jakości i ustalania warunków dostawy surowców oraz półproduktów z tworzyw sztucznych w postaci płyt, arkuszy, itp. stosowane są takie metody badań wytrzymałości cieplnej jak metoda Martensa i metoda Vicata. Na podstawie wyników tych metod nie można jednak wyciągać wniosków co do odporności cieplnej tworzywa w warunkach długotrwałej pracy w podwyższonych temperaturach.

Metoda Martensa oznaczania temperatury ugięcia polega na oznaczeniu temperatury, w której pod wpływem standardowego obciążenia występują z góry założone odkształcenia. Stosuje się ją do tworzyw o wyższych wskaźnikach wytrzymałościowych, czyli do określania odporności cieplnej tworzyw termoutwardzalnych i chemoutwardzalnych. Metoda ta nie dotyczy tworzyw porowatych, folii, plastyfikatów oraz wyrobów z tworzyw, z których nie da się wyciąć próbek o wymiarach wskazanych przez normę.

W metodzie tej znormalizowane próbki obciąża się stałym momentem zginającym wywołującym w tworzywie naprężenie zginające, przy równoczesnym podnoszeniu temperatury ze stałą szybkością. Na skutek zwiększającej się odkształcalności tworzywa pod wpływem wzrastającej temperatury, istniejące w próbce naprężenie zginające powoduje zgięcie się próbki. Temperatura przy której wygięcie to osiąga z góry założoną wartość 6 mm jest umowną miarą odporności cieplnej. W związku z umownością wykonywanego badania wymagane jest ścisłe przestrzeganie warunków pomiaru.

Metoda pomiaru temperatury ugięcia

Badanie wykonuje się aparatem Martensa. Jest to przeszklony w przedniej części termostat szafkowy, posiadający mechanizm zegarowy sprzężony z termostatem i zespołem grzejnym, który zapewnia stałą szybkość wzrostu temperatury w czasie.

Wewnątrz aparatu znajduje się demontowalne urządzenie obciążające próbki. Jego konstrukcja umożliwia ustalenie momentu zginającego, który wywołuje w próbce naprężenie zginające wynoszące 50 ±0,5 kG/cm². Uzyskuje się go poprzez ustawienie ruchomego obciążnika o masie 650 g znajdującego się na ramieniu, do którego przymocowany jest górny koniec próbki. Dolna część próbki tworzywa przymocowana jest do uchwytu w podstawie, który umożliwia regulację przerwy pomiędzy stykami zwieracza. Ramię z obciążnikiem wyskalowane jest w jednostkach wskaźnika wytrzymałości, który oblicza się z następującej zależności:

b - szerokość próbki, mm h - grubość próbki, mm

Obciążnik należy ustawić na ramieniu w pozycji określonej przez wyliczony wskaźnik wytrzymałości. Styki zwieracza przed wykonaniem pomiaru powinny być oddalone od siebie o 6 ± 0,1 mm.

Po zamontowaniu próbek i ustawieniu obciążników całość wstawia się do komory przyrządu i podłącza w obwód elektrycznego systemu sygnalizacji.

W badaniu oznacza się z dokładnością do ±1 K temperaturę, w której urządzenie sygnalizacyjne wskazuje zwarcie się styków zwieracza.

Po zakończeniu oznaczenia chłodzi się aparat do temperatury pokojowej i po wyjęciu próbek sprawdza się ich wygląd zewnętrzny. Jeżeli próbki uległy rozwarstwieniu, złuszczeniu lub spęcherzeniu należy je odrzucić i oznaczenie wykonać ponownie.

Za wynik przyjmuje się średnią arytmetyczną temperatury ugięcia trzech równocześnie badanych próbek zaokrągloną do pełnych K.

Przebieg ćwiczenia

Wykonać pomiar wytrzymałości cieplnej metodą Martensa dla otrzymanych próbek tworzyw zachowując podane wcześniej ramowe warunki oznaczenia.

Przyrost temperatury w aparacie Martensa powinien wynosić 50 K/h. Odczytu temperatury należy dokonywać co 5 minut i ewentualnie korygować ustawienie regulatora przyrostu temperatury. W momencie zasygnalizowania przez aparat zetknięcia się styków zwieracza w pierwszej kolejności należy odczytać temperaturę, a dopiero w następnej wyłączyć sygnalizację.

Sprawozdanie, obok wyznaczonej temperatury, powinno zawierać opis wyglądu otrzymanych próbek po oznaczeniu.

Bibliografia z zakresu badań właściwości cieplnych tworzyw sztucznych

1. Badanie własności cieplnych materiałów izolacyjnych. Materiały dydaktyczne PW [online]. Dostęp: 11.11.07]. Dostępne w Internecie: http://kwnae.ee.pw.edu.pl/labmat/mat05.pdf
2. BRONIEWSKI T., KAPKO J., PŁACZEK W., THOMALLA J. Metody badań i ocena właściwości tworzyw sztucznych. Warszawa : WNT, 2000.
3. Materiały pomocnicze do ćwiczeń laboratoryjnych PG. Ćwiczenie nr 1A Badanie właściwości cieplnych tworzyw sztucznych [online]. [Dostęp: 02.12.08]. Dostępne w Internecie: http://www.pg.gda.pl/~kkrzyszt/cw1_matpom.pdf

Aktualizowano: 2010-01-30 23:45:39 :: http://bianda.cba.pl/tppch/