Influence analysis of test speed on technical filament yarns behaviour in tensile test

V prispevku sta predstavljena dva različna načina nateznega preizkušanja linijskih tekstilij: natezno preizkušanje pri standardnih pogojih preizkušanja s standardnim dinamometrom in natezno preizkušanje pri ve- likih hitrostih. Raziskovali smo obnašanje treh tipov tehničnih filamentnih prej: dveh poliamidnih (PA 6.6 in PA 4.6) in polietilenteraftalatnega (PET) multifilamenta visokih trdnosti. Na podlagi rezultatov raziskave sklepamo, da deformacijska hitrost ($dot{epsilon}$) pri vseh treh preizkuševalnih prejah vpliva na natezne lastnosti materiala. To pomeni, da se mehanskih lastnosti in nateznega obnašanja prej pri velikih hitrostih obremenitve ne da pojasnjevati zgolj s podatki, dobljenimi pri standardnih pogojih preizkušanja, temveč je treba uvesti ustrezno metodo z višjimi hitrostmi preizkušanja.Two different ways of tensile testing of liner textiles, namely the tensile testing under standard conditions with a standard dynamometer and high-speed tensile testing are presented in the article. Within this research, we studied the behaviour of three types of high-tenacity multifilament technical filament yarns, i.e. two polyamide yarns (PA 6.6 and PA 4.6) and polyethylene terephthalate (PET). Based on the results of the research, we can conclude that the strain rate ($dot{epsilon}$) in all three tested yarns affected the material tensile properties. This means that the mechanical properties and tensile behaviour of technical yarns cannot be explained only with the data obtained under standard test conditions. For better understanding of the behaviour of technical yarns, it is necessary to introduce an appropriate method with high-speed testin

STUDIE ZUM EINFLUSS DER PRÜFGESCHWINDIGKEIT AUF DAS VERHALTEN VON TECHNISCHEN GARNEN IM ZUGVERSUCH

Technische Textilien unterscheiden sich grundsätzlich in ihrem Anforderungs- und Leistungsprofil von den klassischen textilen Garnen und Flächen. So sind Garne und daraus hergestellte Textilmaterialien in der Produktion und in ihrer Anwendung zunehmend hochdynamischen Belastungssituationen ausgesetzt. Die Festlegung von Spezifikationen und die Auslegung der verwendeten Materialien erfolgt aber nach wie vor durch Kenngrößen, die im Normzugversuch bei vorgegebenen Prüf- und Dehngeschwindigkeiten ermittelt wurden. Auf Grund ihrer viskoelastischen Eigenschaften, verhalten sich polymere Garne jedoch abhängig von der Belastungsgeschwindigkeit. Für die Ermittlung der mechanischen Eigenschaften - speziell der Kraft-Dehnungseigenschaften von Filamentgarnen mit oder ohne Drehung im Zugversuch unter Hochgeschwindigkeitsbelastungen - fehlt jedoch eine geeignete Prüfmethodik. Erst diese Kenntnisse ermöglichen gesicherte Aussagen über dynamisch ablaufende Anwendungssituationen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Hochleistungsgarne aus Polyamid (PA 6.6 und PA 4.6) und Polyethylenterephthalat (PET) getestet. Zuerst wurden die untersuchten Garne bei niedrigen Dehnraten von 0,0017 s-1 bis 1,2 s-1 (so genannte quasistatische Zugprüfung) mit einer klassischen Zugprüfmaschine Z 010 von Zwick untersucht. Außerdem wurde die Probenhalterung und die Prüftechnologie einer servohydraulische Zugprüfmaschine HTM 2008 von Zwick modifiziert. So konnten die untersuchten Garne auch bei höheren Dehnraten von 1 s-1 bis 500 s-1 (so genannten dynamischen Zugprüfung) geprüft werden. Um die entsprechenden Dehnraten zu realisieren, wurden Einspannlänge und Prüfgeschwindigkeit an beiden Zugprüfmaschinen variiert. Grundlage der Ergebnisdiskussion ist das Kraft-Dehnungs-Verhalten, gemessen unter Beanspruchungen gemäß DIN EN ISO 2062. Die dazu vergleichende Auswertung der Versuchsreihen bei hohen Prüfgeschwindigkeiten bildet jedoch den Schwerpunkt der experimentellen Untersuchungen und Betrachtungen. Die Versuchsergebnisse werden auch bezüglich der Einflussgrößen (Klemmen, Prüfmaschinentyp, Einspannlänge) diskutiert. Bei allen Versuchsreihen wurde das örtliche Auftreten des Fadenbruchs dokumentiert und statistisch ausgewertet. Es zeigte sich, dass viele Brüche in der Nähe der Klemmen auftraten. Ausgewählte Bruchenden die bei unterschiedlichen Dehnraten entstanden sind wurden im REM auf ihren Versagensmechanismus hin analysiert. Die Studie hat gezeigt, dass sich die Prüfgeschwindigkeit auf das Verhalten von technischen Garnen im Zugversuch auswirkt. Zwar zeigte die maximale Zugkraft der Garne kaum eine Abhängigkeit von der Prüfgeschwindigkeit, jedoch reduzierten höhere Prüfgeschwindigkeiten bei allen untersuchten Garntypen die Dehnung bei maximaler Zugkraft.Tekstilije, ki se uporabljajo v tehnične namene, so v proizvodnem procesu in med uporabo, velikokrat izpostavljene dinamičnim obremenitvam. Posebej pri večini tehničnih tekstilij, ki se uporabljajo v avtomobilski industriji, pride pri uporabi do velikih nateznih obremenitev. Natezne lastnosti tekstilnega materiala največkrat pojasnjujemo zgolj s podatki, dobljenimi pri standardnih pogojih preizkušanja z nizkimi deformacijskimi hitrostmi, ki pa ne omogočajo realno oceno obnašanja izdelka oz. materiala med dinamičnimi obremenitvami. Čeprav pomen nateznega preizkušanja z dinamičnimi obremenitvami dobiva čedalje večji pomen, pa postopek preizkušanja še ni standardiziran. Cilj magistrske naloge je študij in analiza rezultatov nateznega obnašanja specialnih prej pri visokih hitrostih preizkušanja, ki omogočajo boljše razumevanje obnašanja prej med postopki izdelave specialnih tkanin in pletiv, ter dinamičnimi obremenitvami pri uporabi. V nalogi smo določili mehanske lastnosti specialnih tehničnih prej poliamidnega (PA 6.6 in PA 4.6) in polietilentereftalatnega (PET) multifilamenta visokih trdnosti. Za preizkušanje nateznih lastnosti smo uporabili dve različni natezni napravi. Za natezno preizkušanje pri nizkih hitrostih obremenitve smo uporabili standardni univerzalni dinamometer (Zwick Z 010), za natezno preizkušanje pri velikih hitrostih obremenitve pa univerzalno servohidravlično natezno napravo (Zwick HTM 2008), ki smo jo predhodno prilagodili za preizkušanje preje. Vpenjalno dolžino in hitrost preizkušanja smo variirali pri nižjih, kakor tudi pri visokih hitrostih preizkušanja. S takšnim modelom preizkušanja smo zajeli območje stopnje raztezanja in sicer pri nižjih hitrostih preizkušanja smo preizkušali območje med 0,0017 s-1 in 1,2 s-1, ter pri visokih hitrostih preizkušanja območje med 1 s-1 in 500 s-1. Raziskava je potrdila, da hitrost preizkušanja vpliva na obnašanje specialnih prej pri nateznem preizkusu. Prav tako je potrdila ustreznost nove metode in naprave za visokohitrostno preizkušanje, kakor tudi teorije, da vpenjalna dolžina preizkušanca vpliva na natezno napetost. Nadalje smo ugotovili, da se z večanjem stopnje raztezanja povečuje verjetnost pretrga preizkušanca v neposredni bližini prižem, kakor tudi, da se poveča začetni elastični del krivulje sila-raztezek s povečanjem stopnje raztezanja. Navedene ugotovitve predstavljajo znanstveni prispevek raziskave in magistrskega dela