ازدیاد طول در نقطه شکست چیست؟

پلیمرها دارای خواص فیزیکی مختلفی هستند که تعیین کننده کاربرد آنها خواهد بود؛ یکی از مهمترین ویژگی‌ها در جدول مشخصات انواع پلیمر، ازدیاد طول در نقطه شکست است. در این مقاله از هایپر پلاست می‌خواهیم توضیح دهیم که ازدیاد طول در بریک پوینت چیست و چه اهمیتی دارد؟

کشیدگی در نقطه شکست چیست؟

ازدیاد طول در نقطه شکست یا کشیدگی در نقطه شکست که به آن Elongation in Break Point گفته می‌شود، نسبت طول اولیه و نهایی مواد پلاستیکی قبل از شکستن است. این فرایند معمولا در دمای کنترل شده انجام می‌شود و نشاندهنده توانایی مواد پلاستیکی برای مقاومت در برابر تغییر شکل بدون ترک خوردن است. همچنین به عنوان کرنش شکستگی یا کشیدگی کششی در زمان شکست هم شناخته می‌شود.

فرمول ازدیاد طول در نقطه شکست چیست؟

برای محاسبه کشیدگی در نقطه شکست نیاز است که آن را به عنوان افزایش نسبی طول محاسبه کنید؛ یعنی از رابطه زیر استفاده نمایید:

ε = (ΔL/L) × 100

در این رابطه ε نشاندهنده ازدیاد طول، ΔL اختلاف طول به وجود آمده و L طول اولیه است. ازدیاد طول در نقطه شکست بر حسب درصد اندازه گیری شده و ماکسیمم آن به عنوان کرنش شکست شناخته می‌شود.

ازدیاد طول در هنگام شکست یکی از ویژگی‌های مهم مکانیکی در مواد پلیمری است که نشان می‌دهد یک ماده چقدر می‌تواند خمش و شکل دهی را بدون شکستگی تحمل کند. بنابراین در جایی که جذب انرژی منجر به تغییر شکل پلاستیک‌ها می‌شود، اهمیت دارد؛ برای مثال در لولاهای پلاستیکی از این کمیت استفاده زیادی می‌شود.

معمولا الاستومرها و پلی اولفین‌ها، مقادیر بالای کشیدگی در نقطه شکست را از خود نشان می‌دهند؛ اما پلاستیک‌های سفت و سخت، به ویژه پلاستیک‌هایی که با استفاده از الیاف تقویت شده‌اند، مقادیر کمتر از ۵ درصد را نشان می‌دهند. ترکیب استحکام کششی بالا و کشیدگی زیاد منجرب به تولید موادی با چقرمگی بالا خواهد شد. برخی از مشهورترین مواد با کشیدگی بالا عبارتند از:

• ترموپلاستیک‌ها
• TPE یا TPV با کشیدگی بالا
• لاستیک‌ها
• ترموست‌ها

چه عواملی بر کشیدگی در نقطه شکست اثر دارند؟

• سرعت آزمایش: آزمایش آهسته باعث شل شدن پلیمر شده و افزایش طول بیشتری در زمان شکست را فراهم می‌کند.
• سطح جهت گیری: الیافی که جهت گیری کمتری دارند، در زمان شکست درجات بیشتری از کشیدگی را نشان می‌دهند.
• دما: به طور کلی، ازدیاد طول در نقطه شکست، با افزایش دما زیاد خواهد شد.
• محتوای پرکننده: ازدیاد طول در هنگام شکست کامپوزیت‌ها، با افزایش محتوای فیلر یا پرکننده، کاهش پیدا می‌کند.

آزمایش‌های کششی نیروی مورد نیاز برای شکستن یک نمونه و میزان کشش یا کشیدگی آن را تا نقطه شکست اندازه گیری می‌کنند. به طور کلی دو روش برای اندازه گیری مدول الاستیسیته مواد استفاده می‌شوند که عبارتند از:

• ASTM D638 که روش استاندارد برای خواص کششی پلاستیک است
• ISO 527 – 1: 2012 که اصول کلی تعیین خواص کششی را مشخص می‌کند

این روش‌ها برای تعیین خواص کششی پلاستیک‌ها و کامپوزیت‌ها استفاده می‌شوند و تحت شرایط از پیش تعریف شده‌ای مانند درجه حرارت، سرعت ماشین، رطوبت و پیش فرآوری انجام خواهند شد. نمونه‌های آزمایشی معمولا به شکل یک دمبل استاندارد هستند. برای ASTM D638 سرعت تست معمولا توسط مشخصات مواد تعیین می‌شود؛ اما در ISO 527، سرعت آزمایش معمولا 5 یا 50 میلی متر در دقیقه برای اندازه گیری استحکام و ازدیاد طول و 1 میلی متر در دقیقه برای اندازه گیری مدول الاستیسیته است.

کشش سنج یا اکستنسومتر یکی از کاربردی‌ترین ابزارها در اندازه گیری ازدیاد طول است که می‌تواند تغییرات طول یک جسم را اندازه گیری کرده و منحنی‌های تنش – کرنش را ارزیابی کند. این کشش سنج‌ها در دو نوع تماسی و غیر تماسی به بازار عرضه می‌شوند که در ادامه به بررسی آنها خواهیم پرداخت.

• کشش سنج تماسی

به طور کلی اکستنسومترهای تماسی دارای دو زیرمجموعه هستند که عبارتند از:

• کشش سنج گیره دار

این نوع از کشش سنج‌ها می‌توانند جابجایی‌ها را از خیلی کوچک تا نسبتا بزرگ (یعنی از 1 تا 100 میلی متر) اندازه گیری کنند و در مواردی به کار می‌روند که نیاز به اندازه گیری کرنش با دقت بسیار بالا مبتنی بر ASTM وجود دارد. مهمترین مزایای استفاده از این اکستنسومتر کم هزینه بودن و آسان بودن فرایند استفاده از آنها است.

• گیره های تست خودکار

کشش سنج‌های تست خودکار می‌توانند با استفاده از یک سیستم موتوری، جابجایی‌های طول را اندازه گیری کنند؛ به همین دلیل نتایج قابل تکرار بیشتری نسبت به دستگاه‌های قدیمی دارند و تا ۱۰۰۰ میلی متر را بدون از دست دادن دقت اندازه گیری خواهند کرد. این کشش سنج‌های تماسی نویز سیگنال کمی داشته و امکان همگام سازی با داده‌ها را فراهم می‌کنند.

• اکستنسومترهای غیر تماسی

یکی دیگر از وسایل مورد نیاز برای اندازه گیری ازدیاد طول در نقطه شکست، کشش سنج غیر تماسی است که برای کاربردهای خاص استفاده می‌شود. یعنی در مواردی که استفاده از کشش سنج تماسی امکان پذیر نباشد، از این مدل استفاده خواهد شد. در کشش سنج‌های غیر تماسی معمولا از لیزر استفاده می‌شود.

ازدیاد طول در نقطه شکست برای برخی از پلیمرهای خاص

نام پلیمر	حداقل مقدار (درصد)	حداکثر مقدار (درصد)
ABS	۱۰	۵۰
EVA	۲۰۰	۹۹۰
HDPE	۵۰۰	۷۰۰
HIPS	۱۰	۶۵
LDPE	۲۰۰	۶۰۰
LLDPE	۳۰۰	۹۰۰
PA 11	۳	۶
پلی آمید ۱۲	۱۸۶	۱۸۶
پلی آمید ۶	۲۰۰	۳۰۰
پلی آمید ۶۶	۱۵۰	۳۰۰
PBT	۵	۳۰۰
پلی کربنات	۵۰	۱۲۰
پلی اتیلن	۱.۵	۲.۵
PET	۳۰	۷۰
PMMA	۴	۷۰
پلی پروپیلن	۳	۵۰
پی وی سی	۱۰۰	۴۰۰
SAN	۱	۲

سخن پایانی

در این مقاله به طور کامل با کمیت مکانیکی ازدیاد طول در نقطه شکست آشنا شده و گفتیم که اندازه گیری این کمیت چه اهمیتی دارد؟ همچنین وسایل لازم برای اندازه گیری این کمیت و روش‌های مناسب برای این کار را به شما معرفی کردیم. هایپر پلاست یکی از بهترین فروشندگان انواع مواد پلیمری است که این مواد را به صورت مستقیم وارد بازار کرده و با بهترین قیمت ارائه می‌دهد.

سوالات متداول