Способ оценки деформационных свойств полипропиленовых нитей с углеродными наполнителями

Изобретение касается способа оценки деформационных свойств полипропиленовых нитей с углеродными наполнителями в процессе эксплуатации. Сущность способа заключается в том, что проводят поминутное растяжение с постоянной скоростью образцов синтетических нитей с одновременным воздействием электрическим током. Далее проводят поминутное измерение значений растягивающих напряжений и значения электрического сопротивления с одновременным вычислением значений удельного электрического сопротивления по формуле , где R - электрическое сопротивление нити, L≤2 мм - расстояние между контактами, b - толщина нити, d - ширина образца; причем полипропиленовую нить с углеродными наполнителями растягивают до достижения значения удельного электрического сопротивления ρ=109 Ом⋅м. По полученному значению максимального растягивающего напряжения с учетом усреднения по формуле: где σi - значение максимально допустимого растягивающего напряжения в каждом случае, судят о сохранении антистатических свойств полипропиленовых нитей с углеродными наполнителями. Использование способа позволяет спрогнозировать сохранение антистатических свойств материалов в процессе многократного растяжения полипропиленовых нитей с углеродными наполнителями 6 табл., 1 ил.

 

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля синтетических нитей и материалов и может быть использовано для прогнозирования способности материалов на основе полипропиленовой матриц и углеродных наполнителей, используемых в текстильной и легкой промышленностях, рассеивать статическое электричество, что обеспечивает антистатические свойства материалам.

В известном уровне техники исследуются свойства материалов, например затвердевание, прочность сборки, путем измерения удельного электрического сопротивления.

Известен способ и система анализа химически активного материала, например бетона. Способ включает в себя непрерывное измерение удельного электрического сопротивления для получения временной зависимости. Временная зависимость используется для определения времени начала схватывания и времени окончания схватывания материала. Время начала схватывания определено как время наступления наиболее быстрого подъема удельного сопротивления и время окончания схватывания определено как время локального максимума удельного сопротивления. Временная зависимость может быть использована для выявления перехода между рабочим состоянием материала и нерабочим состоянием материала (патент RU №2535239, МПК G01N 27/04, опубликовано 27.10.2011).

Известен способ контроля качества сборки и надежности сборочной единицы, заключающийся в том, что возбуждают резонансные механические колебания ультразвуковым излучателем в заданном частотном интервале, содержащем основные гармоники, выделяют резонансные пики в заданном частотном интервале, сравнивают их с эталонными значениями, при этом за эталонное значение дополнительно принимают заданное нормируемое сопротивление электрической цепи, возбуждение резонансных механических колебаний производят в процессе изготовления сборочной единицы, при осуществлении контроля электрического сопротивления цепи сборочной единицы, при этом излучатель ультразвуковых механических колебаний располагают на контрольном элементе сборочной единицы, а контроль проводят по одному резонансному пику, о качестве сборки сборочной единицы и наличию дефектов судят по величине расхождения частот резонансного пика и эталонного и по сравнению сопротивления электрической цепи сборочной единицы с эталонным, о надежности работы сборочной единицы судят по расхождению частот резонансного пика и эталонного при отсутствии контроля сопротивления электрической цепи сборочной единицы (патент RU №2387987, МПК G01N 29/12, G01N 27/02, опубликовано 27.04.2010).

Наиболее близким к заявленному решению является способ оценки деформационных свойств швейных лавсановых нитей с различной степенью крутки в процессе эксплуатации. Техническим результатом изобретения является возможность подбора таких рабочих напряжений на нить, при которых влияние крутки на ее деформационные свойства исключается, то есть целесообразно выбирать нить с низкой степенью крутки, производство которой гораздо экономичнее, чем нити с высокой степенью крутки. Сущность способа заключается в получении зависимости минутной деформации образцов швейных лавсановых нитей с различной степенью крутки при постоянном растягивающем напряжении, одинаковом для всех испытываемых образцов (патент RU №2295724, МПК G01N 33/36, опубликовано 20.03.2007).

Техническим результатом изобретения является прогнозирование сохранения антистатических свойств материалов в процессе многократного растяжения полипропиленовых нитей с углеродными наполнителями за счет установления максимального значения растягивающих напряжений, отвечающих максимально допустимому значению удельного электрического сопротивления ρ=109 Ом⋅м.

Поставленная задача достигается тем, что в способ оценки деформационных свойств полипропиленовых нитей с углеродными наполнителями включается поминутное растяжение каждой из n нитей с одновременным воздействием электрического тока, измерение значений растягивающих напряжений и значений электрического сопротивления с одновременным вычислением значения удельного электрического сопротивления по формуле , где R - электрическое сопротивление нити, L≤2 мм - расстояние между контактами, b - толщин нити (диаметр), d - ширина образца; причем полипропиленовую нить с углеродными наполнителями растягивают до достижения значения удельного электрического сопротивления ρ=109 Ом⋅м; по полученному значению максимального растягивающего напряжения с учетом усреднения по формуле:

где σi - значение максимально допустимого растягивающего напряжения в каждом случае,

судят о сохранении антистатических свойств полипропиленовых нитей с углеродными наполнителями.

Известно, что материал, удельное электрическое сопротивление которого находится в интервале 106÷109 Ом⋅м без механических воздействий, в том числе растяжения, имеет способность рассевать электрический заряд, т.е. обладает антистатическим свойством (Василенок Ю.И. Предупреждение статической электризации полимеров. - Изд. 2-е. - Л.: Химия, 1981. - 195 с.). Однако сохранение антистатических свойств при использовании материалов, в том числе полипропиленовых нитей с углеродными наполнителями, в процессе нагрузки, в том числе растяжении, авторами в известном уровне техники не обнаружено.

Для лучшего понимания сущности изобретения представлен пример 1 осуществления способа оценки деформационных свойств полипропиленовых нитей с углеродными наполнителями. Рассматривают полипропиленовые нити с содержанием технического углерода 20%, которые применяют при изготовлении тканей, обладающих антистатическим свойством, для рабочей одежды, используемой в производстве микроэлектронного оборудования.

Исследуемую полипропиленовую нить с углеродными наполнителями, удельное электрическое сопротивление которой в отсутствие механических воздействий не ниже, чем ρ=106 Ом⋅м, подвергают растяжению с одновременным измерением электрических сопротивлений и вычислением удельного электрического сопротивления по формуле:

где R - электрическое сопротивление, L - расстояние между контактами, b - толщина нити (диаметр), d - ширина образца.

Для этого нить 3 с помощью зажимов 1 и 2 закрепляют на Устройстве для испытания волокнистых материалов на растяжение (патент RU №2251094, МПК G01N 3/08, опубликовано 27.04.2005), изображенном на чертеже. С помощью углеродной пасты на нить 3 закрепляют электроды: электрод 5, идущий от источника постоянного напряжения 4, и электрод 6, идущий к пикоамперметру 7. Расстояние между электродами - не более 2 мм. Каждую минуту при непрерывном растяжении нити снимают значения растягивающего напряжения σ и электрического сопротивления R, вычисляют значения удельного электрического сопротивления ρ по формуле 1. Результаты измерений приведены в таблице 1.

С увеличением растягивающих напряжений σ получают увеличение значения удельного электрического сопротивления ρ, что говорит о том, что нить теряет способность к стеканию электрических зарядов, поэтому антистатические свойства полипропиленовых нитей с содержанием технического углерода 20% ухудшаются.

Измерения ведут до получения значения удельного электрического сопротивления, не превышающего ρ=109 Ом⋅м. Далее определяют максимально допустимое значение растягивающего напряжения: σmах=221 МПа.

Затем последовательно проводят испытания таких же полипропиленовых нитей с содержанием технического углерода 20% не менее 5 раз. Результаты измерений приведены в таблице 2.

Определяют среднее значение максимально допустимого растягивающего напряжения по формуле (2):

где σi - значение максимально допустимого растягивающего напряжения в каждом случае.

Определяют величину среднеквадратичного отклонения по формуле (3):

где σi - значение максимально допустимого растягивающего напряжения в каждом случае, σср - среднее значение максимально допустимого растягивающего напряжения.

Согласно ГОСТ Р 8.563-96 с доверительной вероятностью 95% значение максимального растягивающего напряжения попадает в интервал σ=σср±Δσ=221±3 МПа.

Пример 2

Рассматривают полипропиленовые нити с содержанием технического углерода 20%. Нить 3 с помощью зажимов 1 и 2 закрепляют на Устройстве для испытания волокнистых материалов на растяжение (патент RU №2251094, МПК G01N 3/08, опубликовано 27.04.2005), изображенном на чертеже. С помощью углеродной пасты на нить 3 закрепляют электроды: электрод 5, идущий от источника постоянного напряжения 4, и электрод 6, идущий к пикоамперметру 7. Расстояние между электродами - не более 2 мм. Каждую минуту при непрерывном растяжении нити снимают значения растягивающего напряжения σ и электрического сопротивления R, вычисляют значения удельного электрического сопротивления ρ по формуле 1. Значение удельного электрического сопротивления для нитей не ниже чем ρ=106 Ом⋅м, исследуемые нити обладают электростатическими свойствами. Затем нить растягивают до значения растягивающего напряжения: σmах=221 МПа. Измеряют значение электрического сопротивления R. По формуле 1 вычисляют значение удельного электрического сопротивления ρ. Результаты измерений и вычислений представлены в таблице 3. Полученные значения удельного электрического сопротивления ρ не превышают значения ρ=109 Ом⋅м.

Полипропиленовые нити с содержанием технического углерода 20% могут быть использованы для изготовления тканей, обладающих антистатическим свойством, для рабочей одежды, используемой в производстве микроэлектронного оборудования при значениях растягивающих напряжений, не превышающих σmах=221±3 МПа.

Пример 3.

Аналогично проводят эксперименты с другими нитями. Рассматривают полипропиленовую нить с содержанием углеродных нановолокон 3%.

Исследуемую полипропиленовую нить с углеродными наполнителями, удельное электрическое сопротивление которой в отсутствие механических воздействий не ниже, чем ρ=106 Ом⋅м, подвергают растяжению с одновременным измерением электрического сопротивления R и вычислением удельного электрического сопротивления ρ по формуле (1).

Для этого нить 3 с помощью зажимов 1 и 2 закрепляют на Устройстве для испытания волокнистых материалов на растяжение (патент RU №2251094, МПК G01N 3/08, опубликовано 27.04.2005), изображенном на чертеже. С помощью углеродной пасты на нить 3 закрепляют электроды: электрод 5, идущий от источника постоянного напряжения 4, и электрод 6, идущий к пикоамперметру 7. Расстояние между электродами - не более 2 мм. Каждую минуту при непрерывном растяжении нити снимают значения растягивающего напряжения σ и электрического сопротивления R, вычисляют значения удельного электрического сопротивления ρ по формуле 1. Результаты измерений приведены в таблице 4.

С увеличением растягивающих напряжений σ получают увеличение значения удельного электрического сопротивления ρ, что говорит о том, что нить теряет способность к стеканию электрических зарядов, поэтому антистатические свойства полипропиленовых нитей с содержанием углеродных нановолокон 3% ухудшаются.

Измерения ведут до получения значения удельного электрического сопротивления, не превышающего ρ=109 Ом⋅м. Далее определяют максимально допустимое значение растягивающего напряжения: σmах=351 МПа.

Затем последовательно проводят испытания таких же полипропиленовых нитей с содержанием углеродных нановолокон 3% не менее 5 раз. Результаты измерений приведены в таблице 5. Определяют среднее значение максимально допустимого растягивающего напряжения по формуле (2).

Определяют величину допустимого отклонения от среднего значения по формуле (3):

,

где σi - значение максимально допустимого растягивающего напряжения в каждом случае, σср - среднее значение максимально допустимого растягивающего напряжения.

Согласно ГОСТ Р 8.563-96 с доверительной вероятностью 95% значение максимального растягивающего напряжения попадает в интервал σ=σср±Δσ=351±2 МПа.

Рассматривают полипропиленовые нити с содержанием углеродных нановолокон 3%. Результаты измерений приведены в таблице 6. Нить 3 с помощью зажимов 1 и 2 закрепляют на Устройстве для испытания волокнистых материалов на растяжение (патент RU №2251094, МПК G01N 3/08, опубликовано 27.04.2005), изображенном на чертеже. С помощью углеродной пасты на нить 3 закрепляют электроды: электрод 27, идущий от источника постоянного напряжения 26, и электрод 28, идущий к пикоамперметру 29. Измеряют значение электрического сопротивления нити ρ в нерастянутом состоянии. Вычисляют значение удельного электрического сопротивления ρ по формуле 1. Значение удельного электрического сопротивления ρ для обеих нитей не ниже, чем ρ=106 Ом⋅м, исследуемые нити обладают электростатическими свойствами. Затем нить растягивают до значения растягивающего напряжения: σmах=351 МПа. Измеряют значение электрического сопротивления R. По формуле 1 вычисляют значение удельного электрического сопротивления ρ. Результаты измерений и вычислений представлены в таблице 6. Полученные значения удельного электрического сопротивления ρ не превышают значения ρ=109 Ом⋅м.

Полипропиленовые нити с содержанием углеродных нановолокон 3% могут быть использованы для изготовления тканей, обладающих антистатическим свойством, для рабочей одежды, используемой в производстве микроэлектронного оборудования при значениях растягивающих напряжений, не превышающих σmах=351±2 МПа.

Способ оценки деформационных свойств полипропиленовых нитей с углеродными наполнителями в процессе эксплуатации, включающий растяжение с постоянной скоростью образцов синтетических нитей, поминутное измерение растягивающих напряжений, их анализ и подбор значений растягивающих напряжений, влияющих на качество материала, отличающийся тем, что при поминутном растяжении на каждую из n полипропиленовых нитей с углеродными наполнителями воздействуют электрическим током, измеряют значения растягивающих напряжений и значения электрического сопротивления, одновременно вычисляют значение удельного электрического сопротивления по формуле , где R - электрическое сопротивление нити, L≤2 мм - расстояние между контактами, b - толщина нити, d - ширина образца; причем полипропиленовую нить с углеродными наполнителями растягивают до достижения значения удельного электрического сопротивления ρ=109 Ом⋅м; по полученному значению максимального растягивающего напряжения с учетом усреднения по формуле:

где σi - значение максимально допустимого растягивающего напряжения в каждом случае,

судят о сохранении антистатических свойств полипропиленовых нитей с углеродными наполнителями.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к швейной промышленности и может использоваться при определении посадки и стягивания слоев сшиваемого материала при оценке продольной деформации ниточных соединений деталей швейных изделий.

Изобретение относится к способам исследования физико-механических свойств текстильных материалов и может быть использовано в текстильном материаловедении, легкой промышленности и бытовом обслуживании.

Группа изобретений относится к текстильной промышленности и может быть использована для контроля полотна материала во время его производства и калибровки контрольного прибора.

Изобретение относится к материаловедению производств текстильной и легкой промышленности, а также к строительной отрасли. Способ заключается в приготовлении образца, получении изображения его поверхности, физико-механическом воздействии на образец, получении изображения его поверхности после воздействия, измерении яркости пикселей изображений образцов до и после воздействия, и последующем их сопоставлении, при этом формируют двумерные матрицы значений яркости пикселей изображений образцов до и после воздействия, в каждой матрице выделяют прямоугольные фрагменты, по каждому из них строят профиль яркости в виде одномерного сигнала путем сбора значений яркости пикселей по столбцам или строкам прямоугольных фрагментов, после чего определяют массив его амплитудно-частотных характеристик, затем сравнивают массивы до и после воздействия, накапливают абсолютные отклонения их элементов и получают первую количественную оценку изменения образца, аналогичным образом последовательно определяют количественные оценки на последующих этапах физико-механического воздействия и к построенной кинетической характеристике полученных оценок проводят две касательные в первой и в последней точках, измеряют угол наклона между касательными, и по его величине судят о продолжении или прекращении испытательного цикла: если угол превышает пороговую величину, то автоматически фиксируют момент разрушения образца и прекращают испытания, после чего оценивают показатели, отражающие степень повреждения полотна.

Изобретение относится к способу определения водостойкости материалов, таких как текстильные изделия, натуральные и искусственные кожи, ткани, нетканые материалы и покрытия, а также тестирования гидрофильности материалов, водоотталкивающих составов и пропиток, применяемых для придания им водостойкости.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения суммарного теплового сопротивления текстильных материалов. Предложен контрольно-измерительный прибор для определения теплотехнических параметров текстильных материалов, включающий тепловой аккумулятор, состоящий из геля в герметической упаковке, термопары с электроиндикатором и сам образец исследуемых материалов.

Изобретение относится к способам оценки драпируемости меховых и кожевенных полуфабрикатов. Способ включает закрепление образца на держателе с возможностью вертикального перемещения, определение параметров проекций образца, общей драпируемости, драпируемости в продольном и поперечном направлениях.

Изобретение относится к легкой промышленности и касается способа определения анизотропии свойств ткани. Сущность способа заключается в том, что на образце из испытуемого материала в форме круга радиусом 100±1 мм размечают линии в различных направлениях, например под углами 0°, 15°, 30°, 45°, 60°, 75°, 90°… 345° к продольному направлению.

Группа изобретений относится к текстильной промышленности и может быть использована текстильными предприятиями для определения показателей толщины и засоренности текстильных нитей.

Изобретение относится к легкой промышленности и может быть использовано для комплексной оценки свойств соединений деталей швейных изделий, полученных механическими и физико-химическими способами, а также для выбора оптимальных параметров их образования. Способ заключается в построении многомерного чертежа и определении оптимизирующей области изменения технологических параметров для заданных значений показателей качества соединений путем нахождения пересечения гиперповерхности с гиперплоскостью уровня, при этом гиперповерхность задают экспериментальными данными механических свойств швов, а гиперплоскости уровня - оптимальными значениями показателей качества, причем в процессе поиска особенностей пересечения указанных гиперповерхности с гиперплоскостью уровня вначале выделяют наиболее значимые характеристики механических швов исследуемого соединения, а также технологические параметры его образования, варьируя которыми задают режимы такого соединения, затем определяют механические свойства последнего стандартными методами, получая искомый набор точек, характеризующих зависимость механических свойств исследуемого соединения от технологических параметров его образования.

Изобретение относится к устройствам и методам механических испытаний образцов конструкционных материалов и может быть использовано для определения характеристик сопротивления смятию.

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств материалов, а именно к установкам для высокоскоростного испытания материалов. Устройство содержит два электромагнитных силовозбудителя, подключенных к накопителю энергии, две соосно установленные тяги для передачи усилий образцу и аппаратуру для наблюдения режима деформирования образца.

Изобретение относится к технике испытаний и измерений, а именно к устройствам для исследования механических свойств материалов с малым поперечным сечением, предпочтительно высокоэластичных нитей.

Изобретение относится к «Физике материального контактного взаимодействия», конкретно к способу определения удельного и эквивалентного сцепления в структурированном и нарушенном состоянии.

Изобретение относится к области определения остаточного напряжения путем инструментального индентирования. Сущность: осуществляют приложение к образцу одноосного напряжения, двуосного напряжения и одинакового по всем направлениям напряжения, а затем выполнение инструментального индентирования с использованием индентора, вычисление наибольшей глубины вдавливания индентора в ненапряженном состоянии образца путем подстановки в формулу для вычисления максимальной глубины вдавливания индентора в ненапряженном состоянии фактической глубины контакта в ненапряженном состоянии, полученной из фактической глубины контакта индентора, и максимальной глубины вдавливания индентора и результирующей глубины отпечатка индентора при приложении максимального вдавливающего усилия L0, найденных из зависимости глубины вдавливания индентора от вдавливающего усилия, полученной путем инструментального индентирования, получение кривой зависимости глубины вдавливания индентора от вдавливающего усилия в ненапряженном состоянии путем подстановки вычисленной указанным образом максимальной глубины вдавливания индентора в ненапряженном состоянии образца в формулу, связывающую глубину вдавливания индентора и вдавливающее усилие, и вычисления разности ΔL усилий между усилием L1, соответствующим максимальной глубине вдавливания индентора на кривой зависимости глубины вдавливания индентора от вдавливающего усилия в ненапряженном состоянии, и максимальным вдавливающим усилием L0, и вычисление остаточного напряжения в образце путем подстановки вычисленной разности ΔL усилий в формулу для вычисления остаточного напряжения.

Изобретение относится к механическим испытаниям, предназначенным для определения свойств металла, проявляющихся при пластическом деформировании в технологических операциях холодной обработки металла давлением (ХОМД).

Изобретение относится к области испытаний строительных изделий. Стенд содержит опорную трубу с центральным сквозным отверстием для соосного вертикального размещения в нем арматуры и с днищем для опирания нижнего конца арматуры.

Изобретение относится к производству строительных материалов. Способ включает подготовку пресс-порошка, прессование образца, фиксацию изменений деформаций при сжатии, построение компрессионных кривых и проведение испытания, причем прессование осуществляют одностадийно и непрерывно, с переменными значениями давления прессования и формовочной влажности пресс-порошка, при этом требуемое оптимальное соотношение влажности и давления прессования определяют положением оптимальной точки на компрессионной кривой, лежащей на ее пересечении с отрезком, перпендикулярным хорде, соединяющей начальное и конечное значения интервала давления прессования на кривой, и проходящим через точку пересечения касательных к кривой в области заданного интервала давления прессования.

Изобретение относится к области определения прочностных свойств металлов и их сплавов путем приложения растягивающих нагрузок к образцам и может быть использовано в металлургии и машиностроении.

Изобретение относится к техническим устройствам для испытания грунтового основания фундамента штампом. Тензометрический секционный штамп содержит чувствительный элемент и измерительные приспособления для измерения контактного давления.

Изобретение относится к измерительной технике. Твердотельный электрохимический датчик определения парциальных давлений паров воды в произвольно выбранной газовой смеси согласно изобретению представляет собой один из элементов планарной структуры, изготавливаемой на пластине диэлектрика, такого как ситалл или поликор, содержит хлорсеребряные электроды, представляющие собой серебряные электроды произвольной топологической конфигурации, с неоднородным слоем из AgCl, сформированным электрохимическим методом на их поверхности, и контактные площадки для проводников внешней цепи, свободные от AgCl, и пластифицированный твердый электролит на поверхности электродов.

Изобретение касается способа оценки деформационных свойств полипропиленовых нитей с углеродными наполнителями в процессе эксплуатации. Сущность способа заключается в том, что проводят поминутное растяжение с постоянной скоростью образцов синтетических нитей с одновременным воздействием электрическим током. Далее проводят поминутное измерение значений растягивающих напряжений и значения электрического сопротивления с одновременным вычислением значений удельного электрического сопротивления по формуле, где R - электрическое сопротивление нити, L≤2 мм - расстояние между контактами, b - толщина нити, d - ширина образца; причем полипропиленовую нить с углеродными наполнителями растягивают до достижения значения удельного электрического сопротивления ρ109 Ом⋅м. По полученному значению максимального растягивающего напряжения с учетом усреднения по формуле: где σi - значение максимально допустимого растягивающего напряжения в каждом случае, судят о сохранении антистатических свойств полипропиленовых нитей с углеродными наполнителями. Использование способа позволяет спрогнозировать сохранение антистатических свойств материалов в процессе многократного растяжения полипропиленовых нитей с углеродными наполнителями 6 табл., 1 ил.

Наверх