Pevnost textilií je odpor proti působení vnějších sil, který závisí na původu, formě (vlákno, příze, plošná textilie), způsobu, rychlosti a průběhu zatížení textilního materiálu.
Pevnost textilií se nejčastěji vztahuje k zatížení tahem, které se měří silou nutnou k přetržení materiálu. Mimo tažné pevnosti se pro určité účely posuzuje také pevnost v oděru, v ohýbání, zkroucení, rázová pevnost aj.[1]
Tažná pevnost
Podle mezinárodní soustavy SI je jednotkou pevnosti newton (N = m.kg.s-²). Při zkouškách tažné pevnosti dochází u všech textilních materiálů před přetržením k prodloužení, které se vyjadřuje jako tažnost v procentech.
Tažná pevnost je jedna z nejdůležitějších vlastností zejména u technických textilií.[2]
Pevnost vláken
Přírodní vlákna se testují zpravidla trháním ve svazku, výsledek se přepočítává na jednotlivé vlákno. Dlouho používaný systém Pressley byl u bavlny v posledních letech minulého století nahrazen poloautomatickým přístrojem HVI (High Volume Instruments), kterým se vedle pevnosti současně zkouší jemnost, obsah nečistot, vlhkost a další vlastnosti.[3]
Pevnost umělých vláken se zjišťuje ve formě filamentu na poloautomatických trhacích strojích.
Aby se různé materiály spolu daly snadno porovnávat, uvádějí se zpravidla výsledky pevnosti v poměru k jemnosti vlákna, tzv. relativní pevnost v
Tato jednotka nahradila v soustavě SI dřívější (v praxi nadále používanou) tržnou délku (kilometrickou pevnost, RKM), která udávala, kolik kilometrů daného materiálu by se přetrhlo vlastní tíhou. 1 N/dtex přibližně odpovídá 1 km tržné délky (přesně = 1,0197).[2]
Pevnost příze
se zjišťuje jak u staplových tak i u přízí z nekonečných vláken na trhacím přístroji, kde se v principu zatěžují jednotlivé niti až k přetrhu.
Tahová síla v newtonech se zpravidla přepočítává na poměrnou pevnost
Tato jednotka odpovídá přibližně 1 km dřívější tržné délky.
Pevnost staplových přízí dosahuje jen 50-70 % pevnosti vláken, ze kterých jsou vyrobeny.[2]
Pevnost plošných textilií
Tažná pevnost se testuje na stejných přístrojích jako příze, do svorek se upíná proužek tkaniny nebo pleteniny zpravidla 50 mm široký. Výsledek testu se udává v Newtonech (N).
K normovaným zkušebním metodám patří:[4] [5]
Metoda
|
Norma
|
Použitelnost
|
Strip
|
ČSN EN ISO 13 934-1
|
tkaniny z konvenčních materiálů (bez uhlíkových, skleněných vláken, bez příze z fóliových pásků)
|
Grab
|
ČSN EN ISO 13 934-2
|
vzorek 25 x 25 mm
|
pevnost a tažnost pletenin
|
ČSN 800810
|
osnovní i zátažné pleteniny (jen v ČR)
|
pevnost a tažnost netkaných t.
|
ČSN EN 29073-3
|
častější je lichoběžníková metoda [6]
|
Mimo tažné pevnosti se u plošných textilií často zkouší pevnost v natržení, pevnost v průtlaku kuličkou, pevnost oděru aj.[2]
Poměrná pevnost v MPa
Pro materiály, u kterých se dá přesně zjistit plocha průřezu vlákna (prakticky jen pro umělá vlákna) se tažná pevnost udává také v poměru k ploše jednotkou pascal (Pa = N / m²), resp. megapascal (MPa).
Pro poměr k tržné délce (RKM) platí vztah:
- [km]
- je poměr pevnosti k ploše
- ρ hustota [kg/m3]
- g je tíhové zrychlení na povrchu Země [m/s2][7]
Poměr tažné pevnosti k ploše průřezu u vybraných druhů vláken:
Pro srovnání: U lanové oceli se uvádí tržná délka 19,6 km a poměrná pevnost 1 500 MPa.
x) Pevnost nanotrubiček byla měřena pokusně, výsledky nebyly zatím potvrzeny.[9]
Pevnost v tlaku
Pevnost vláken
Pevnost v tlaku je maximální síla, pod kterou vlákno může zůstat bez přetržení.
Výpočet: [GPa]
kde CS = pevnost v tlaku (GPa), F = tlak (N) a A = plocha průřezu (mm²).[10]
Vlastní měření tlakových vlastností se provádí na trhacím stroji s upravenou geometrií čelistí pro tlakové zkoušky (tak zvané reverzory).[11]
Pevnost v tlaku a tažná pevnost u vysoce výkonných vláken:
Materiál
|
Značka
|
Hustota (g/cm³)
|
Pevnost v tlaku (GPa)
|
Tažná pevnost (GPa)
|
oxidová keramika
|
Nextel 610
|
3,90
|
6,90
|
2,80
|
neoxidová keramika
|
Nicalon
|
2,55
|
3,10
|
2,80
|
bor
|
Borsic
|
2,6
|
5,90
|
3,60
|
PIPD
|
M5
|
1,70
|
1,70
|
3,96
|
carbon z PAC
|
Toray M60J
|
1,93
|
1,67
|
3,82
|
carbon z pryskyřice
|
Solvay Tomel
|
2,13
|
0,48
|
2,40
|
para-aramid
|
Kevlar
|
1,47
|
0,46
|
3,45
|
PBO
|
Zylon
|
1,56
|
0,41
|
5,80
|
polyethylen
|
Spectra
|
0,97
|
0,17
|
3,68
|
polyamid
|
Nylon
|
1,14
|
0,10
|
0,61
|
polyester
|
Dacron, Trevira aj
|
1,39
|
0,09
|
1,20
|
[12]
Literatura
- High-Performance Structural Fibers for Advanced Polymer Matrix Composites, ISBN 978-0-309-09614-0, The National Academies Press 2005
Reference
- ↑ Kießling/Matthes: Textil- Fachwörterbuch, Berlin 1993, ISBN 3-7949-0546-6, str. 123
- ↑ a b c d Pospíšil a kol.: Příručka textilního odborníka, SNTL Praha 1981, str. 251-298
- ↑ Concept of HVI [online]. Textile Learner, 2018 [cit. 2018-11-04]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2018-11-06. (anglicky)
- ↑ Pevnost a tažnost pro oděvní a bytový textil [online]. Textilní zkušební ústav, 2016-2019 [cit. 2019-06-01]. Dostupné online.
- ↑ Physical and mechanical testing of textiles [online]. Deakin University, 2008 [cit. 2019-06-01]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2019-06-06. (anglicky)
- ↑ Trapezoidal Tear [online]. Geolab, 2019 [cit. 2019-06-01]. Dostupné online. (anglicky)
- ↑ Textile Fiber Formulas [online]. Textile School, 2018-03-19 [cit. 2018-11-04]. Dostupné online. (anglicky)
- ↑ Strength and Breaking Mechanism [online]. Science, 2000-01-28 [cit. 2018-11-04]. Dostupné online. (anglicky)
- ↑ Notes from the Space Elevator [online]. Humanity, 2009-08-31 [cit. 2018-11-04]. Dostupné online. (anglicky)
- ↑ Compressive Strength [online]. Corrosionpedia, 2019-08-28 [cit. 2023-11-02]. Dostupné online. (anglicky)
- ↑ 9. Kapitola statické zkoušky krátkodobé [online]. Ústav fyziky a materiálového inženýrství, 2023 [cit. 2023-10-30]. Dostupné online.
- ↑ Fiber Selection [online]. MDPI, 2021-06-21 [cit. 2023-11-02]. Dostupné online. (anglicky)
Související články
Tržná délka, Tex (jednotka), Pevnost (fyzika)