Vliv teploty na mechanické vlastnosti pryžových výrobků. Bc. Rostislav Blažek

Vliv teploty na mechanické vlastnosti pryžových výrobků

Bc. Rostislav Blažek

Diplomová práce 2008

***nascannované zadání s. 1***

***nascannované zadání s. 2***

ABSTRAKT Tato diplomová práce se zabývá vlivem teploty a tvaru na mechanické vlastnosti pryţových výrobků. Teoretická část diplomové práce popisuje, co to pryţ je, sloţení směsi, výrobu pryţe a její recyklaci. Dále fyzikálně mechanické a tepelné vlastnosti pryţe, sloţené systémy a konstrukční pryţové prvky. V praktické části je popis výroby zkušebních těles, výpočet jejich tvarového faktoru a deformační zkouška v tlaku provedená v teplotní komoře. Jsou zde popsány FEM modely vytvořené v programech COSMOS a MSC. PATRAN. Na závěr jsou srovnány výsledky získané z modelů s výsledky z experimentálních zkoušek.

Klíčová slova: pryţ, hyperelasticita, teplota, tvarový faktor

ABSTRACT The purpose of graduation thesis is to explore temperature and shape effects on mechanical properties of rubber products. The theoretical part of the work is intended on description physico-mechanical and thermal properties of rubber, composition of mixture, production of rubber, rubber recycling, compound systems and constructional rubber elements. The practical part of diploma work describes production of test specimens and calculation of their shape factor. Further, it describes a deformation pressure test in temperature chamber and FEM models which has been created by COSMOS and MSC programs. In the end, there are compared results obtained from models and experimental tests.

Keywords: rubber, hyper-elasticity, temperature, shapefactor

Poděkování: Tímto bych chtěl poděkovat vedoucímu diplomové práce panu Ing. Milanu Ţaludkovi, Ph D. za odborné vedení, rady a připomínky, které mi poskytoval při řešení diplomové práce. Dále bych chtěl poděkovat panům doc. Ing. Oldřichu Šubovi, CSc. za cenné rady a pomoc při sestavení FEM modelů v programu COSMOS, Ing. Zdeňku Dvořákovi, CSc. za pomoc při získání směsi na výrobu pryţových výrobků, Ing. Vladimíru Šumberovi a Ing. Jiřímu Šálkovi za pomoc při výrobě pryţových výrobků a v neposlední řadě i Ing. Jakubu Javoříkovi Ph D. za pomoc při tvorbě FEM modelu a získání konstant pro hyperelastický model z programu MSC. PATRAN.

Souhlasím s tím, ţe s výsledky mé práce můţe být naloţeno dle uváţení vedoucího diplomové práce a ředitele ústavu. V případě publikace budu uveden jako spoluautor. Prohlašuji, ţe jsem na celé diplomové práci pracoval samostatně a poţitou literaturu sem citoval.

Ve Zlíně, 22. 5. 2008

……….………………………………... podpis

OBSAH ÚVOD .................................................................................................................................. 10 I

STUDIJNÍ ČÁST ...................................................................................................... 11

1

PRYŢ ......................................................................................................................... 12

2

1.1

DEFINICE PRYŢE ................................................................................................... 12

1.2

HISTORIE PRYŢE ................................................................................................... 12

VÝROBA PRYŢE .................................................................................................... 13 2.1 SKLADBA SMĚSI.................................................................................................... 13 2.1.1 Elastomer...................................................................................................... 13 2.1.2 Vulkanizační činidlo .................................................................................... 13 2.1.3 Urychlovače vulkanizace ............................................................................. 14 2.1.4 Aktivátory vulkanizace................................................................................. 14 2.1.5 Antioxidanty ................................................................................................. 14 2.1.6 Změkčovadla ................................................................................................ 14 2.1.7 Plniva............................................................................................................ 15 2.1.8 Pigmenty....................................................................................................... 15 2.2 MÍCHÁNÍ SMĚSI .................................................................................................... 15

3

4

2.3

PLASTIKACE ......................................................................................................... 15

2.4

VULKANIZACE ...................................................................................................... 16

2.5

VULKANIZAČNÍ OPTIMUM ..................................................................................... 16

REGENERACE PRYŢE ......................................................................................... 17 3.1

PODSTATA REGENERACE ...................................................................................... 17

3.2

VÝROBA REGENERÁTU ......................................................................................... 17

3.3

POUŢITÍ REGENERÁTU .......................................................................................... 18

ROZDĚLENÍ PRYŢE.............................................................................................. 19 4.1 PODLE POUŢITÍ KAUČUKU NA PRYŢOVÉ VÝROBKY ................................................ 19 4.1.1 Přírodní kaučuky a příklady pouţití ............................................................. 19 4.1.2 Syntetické kaučuky a příklady pouţití.......................................................... 19 4.2 PODLE MNOŢSTVÍ VÁZANÉ SÍRY ........................................................................... 20 4.2.1 Měkká pryţ ................................................................................................... 20 4.2.2 Polotvrdá pryţ .............................................................................................. 20 4.2.3 Tvrdá pryţ .................................................................................................... 20 4.3 PODLE PRŮMYSLOVÉHO ODVĚTVÍ NA VÝROBU PRYŢOVÝCH VÝROBKŮ ................. 21

5

SYNTETICKÉ KAUČUKY .................................................................................... 22 5.1 NR – PŘÍRODNÍ ISOPRENOVÝ KAUČUK ................................................................. 22 5.1.1 Výroba NR ................................................................................................... 22 5.1.2 Vlastnosti NR ............................................................................................... 23 5.1.3 Pouţití NR .................................................................................................... 23

5.2 SBR – BUTADIENSTYRENOVÝ KAUČUK ................................................................ 23 5.2.1 Výroba SBR ................................................................................................. 23 5.2.1.1 Výroba emulzního SBR ...................................................................... 24 5.2.1.2 Výroba roztokových SBR ................................................................... 24 5.2.1.3 Vulkanizace SBR ................................................................................. 24 5.2.2 Vlastnosti SBR ............................................................................................. 25 5.2.3 Pouţití SBR .................................................................................................. 25 6 VLASTNOSTI PRYŢE ............................................................................................ 26 6.1 FYZIKÁLNĚ – MECHANICKÉ VLASTNOSTI .............................................................. 26 6.1.1 Elasticita ....................................................................................................... 26 6.1.2 Hyperelasticita .............................................................................................. 26 6.1.3 Hyperelastické modely ................................................................................. 27 6.1.4 Přehled hyperelastických modelů ................................................................. 28 6.1.4.1 Neo-Hookean ....................................................................................... 28 6.1.4.2 Mooney-Rivlin ..................................................................................... 29 6.1.4.3 Ogden ................................................................................................... 30 6.1.5 Deformační zkoušky..................................................................................... 30 6.1.5.1 Deformace v tlaku ................................................................................ 31 6.1.5.2 Měrné tlakové zatíţení a poměrné stlačení .......................................... 32 6.1.5.3 Pevnost v tlaku ..................................................................................... 32 6.1.5.4 Trvalá deformace v tlaku ..................................................................... 32 6.1.5.5 Modul pruţnosti v tlaku ....................................................................... 33 6.1.5.6 Tvarový faktor...................................................................................... 34 6.2 TEPELNÉ VLASTNOSTI ........................................................................................... 35 6.2.1 Závislost modulu pruţnosti na teplotě ......................................................... 35 6.2.1.1 Teplota zeskelnění ............................................................................... 35 6.2.1.2 Teplota tání .......................................................................................... 36 6.2.1.3 Trvalá tepelná odolnost ........................................................................ 36 6.2.1.4 Závislost mechanických vlastností na teplotě ...................................... 36 7 SLOŢENÉ SYSTÉMY ............................................................................................. 37 7.1 ZPŮSOBY SPOJOVÁNÍ PRYŢE S RŮZNÝMI MATERIÁLY ............................................ 37 7.1.1 Pomocí lepení ............................................................................................... 37 7.1.1.1 Rozdělení lepidel ................................................................................. 37 7.1.1.2 Aplikace lepidel ................................................................................... 38 7.2 SPOJOVÁNÍ PRYŢE S KOVOVÝMI MATERIÁLY ........................................................ 39 8

KONSTRUKČNÍ PRYŢOVÉ PRVKY .................................................................. 40

8.1 PRYŢOKOVOVÉ PRUŢNÉ PRVKY – PRUŢINY A PRUŢNÁ ULOŢENÍ ............................ 40 8.1.1 Charakteristika pruţiny ................................................................................ 40 8.1.2 Tlaková pruţina ............................................................................................ 41 8.1.2.1 Výpočet napětí a deformace tlakové pruţiny ....................................... 41 8.1.2.2 Tvarový faktor tlakové pruţiny............................................................ 43 9 SHRNUTÍ STUDIJNÍ ČÁSTI ................................................................................. 44 II

PRAKTICKÁ ČÁST ................................................................................................ 45

10

STANOVENÍ CÍLŮ A METOD V PRAKTICKÉ ČÁSTI ................................... 46

11

12

13

VÝROBA ZKUŠEBNÍCH TĚLES ......................................................................... 47 11.1

LISOVACÍ FORMA .................................................................................................. 48

11.2

LISOVANÍ ZKUŠEBNÍCH VZORKŮ ........................................................................... 49

11.3

MATERIÁL ZKUŠEBNÍCH VZORKŮ ......................................................................... 49

VÝPOČET TVAROVÉHO FAKTORU A TVAROVÉ FUNKCE ...................... 50 12.1

TVAROVÝ FAKTOR ................................................................................................ 50

12.2

TVAROVÁ FUNKCE................................................................................................ 53

MODEL ..................................................................................................................... 54 13.1

TAHOVÁ ZKOUŠKA ............................................................................................... 54

13.2

ZKOUŠKA NAFUKOVÁNÍM ..................................................................................... 56

13.3

VÝPOČTOVÝ PROGRAM MSC. PATRAN ............................................................. 57

13.4

MODEL Z PROGRAMU MSC. PATRAN ................................................................ 58

13.5

VÝPOČTOVÝ PROGRAM COSMOS ....................................................................... 60

13.6 MODEL Z PROGRAMU COSMOS .......................................................................... 60 13.6.1 Hodnoty z modelu pro výšku h1 ................................................................... 60 13.6.2 Hodnoty z modelu pro výšku h3 ................................................................... 61 14 DEFORMAČNÍ ZKOUŠKA V TLAKU ................................................................ 63 14.1 POPIS POUŢITÝCH ZAŘÍZENÍ .................................................................................. 63 14.1.1 Zkušební stroj Zwick 1456 ........................................................................... 63 14.1.2 Teplotní komora Zwick ................................................................................ 64 14.2 TLAKOVÁ ZKOUŠKA ............................................................................................. 65 14.2.1 Naměřené hodnoty ....................................................................................... 65 14.3 SROVNÁNÍ VLIVŮ TEPLOT, TVARŮ A VÝŠEK Z NAMĚŘENÝCH GRAFŮ ZÁVISLOSTI NAPĚTÍ NA POMĚRNÉM STLAČENÍ ....................................................... 66 14.3.1 Srovnání při T1 a h1, pro všechny tvary ........................................................ 66 14.3.2 Srovnání T2 a h1, pro všechny tvary.............................................................. 66 14.3.3 Srovnání T3 a h1, pro všechny tvary.............................................................. 67 14.3.4 Srovnání T1 a h2, pro všechny tvary.............................................................. 67 14.3.5 Srovnání T2 a h2, pro všechny tvary.............................................................. 68 14.3.6 Srovnání T3 a h2, pro všechny tvary.............................................................. 68 14.3.7 Srovnání T1 a h3, pro všechny tvary.............................................................. 69 14.3.8 Srovnání T2 a h3, pro všechny tvary.............................................................. 69 14.3.9 Srovnání T3 a h3, pro všechny tvary.............................................................. 70 14.3.10 Plný válec: srovnání výšky hx při všech teplotách ....................................... 70 14.3.11 Plný hranol: srovnání výšky hx při všech teplotách ...................................... 72 14.3.12 Válec s kulatým otvorem: srovnání výšky hx při všech teplotách ................ 73 14.3.13 Hranol s kulatým otvorem: srovnání výšky hx při všech teplotách .............. 75 14.3.14 Válec se čtvercovým otvorem: srovnání výšky hx při všech teplotách ........ 76 14.3.15 Hranol se čtvercovým otvorem: srovnání výšky hx při všech teplotách ....... 78 15 POROVNÁNÍ VÝLEDKŮ Z MODELU A EXPERIMENTÁLNÍHO MĚŘENÍ PRO PLNÝ VÁLEC ............................................................................... 80

15.1 SROVNÁNÍ MODEL – EXPERIMENT PRO PLNÝ VÁLEC VÝŠKY H1 ............................. 80 15.1.1 Srovnání tuhostí model – experiment pro výšku h1 podle zvolené síly ....... 81 15.2 SROVNÁNÍ MODEL – EXPERIMENT PRO PLNÝ VÁLEC VÝŠKY H3 ............................. 82 15.2.1 Srovnání tuhostí model – experiment pro výšku h3 podle zvolené síly ....... 83 15.3 SROVNÁNÍ TUHOSTÍ MODEL – EXPERIMENT Z HLEDISKA TVARU ............................ 83 15.3.1 Výpočet tuhosti model – experiment pro výšku h1 a h3 ............................... 83 ZÁVĚR ............................................................................................................................... 85 SEZNAM POUŢITÉ LITERATURY .............................................................................. 86 SEZNAM POUŢITÝCH SYMBOLŮ A ZKRATEK ..................................................... 87 SEZNAM OBRÁZKŮ ....................................................................................................... 88 SEZNAM TABULEK ........................................................................................................ 91 SEZNAM PŘÍLOH............................................................................................................ 92

UTB ve Zlíně, Fakulta technologická

10

ÚVOD Pryţ patří k důleţitým konstrukčním prvkům a výrobním materiálům. Zvláště její tolik vyzdvihované elastické vlastnosti, jichţ zatím ţádný jiný materiál nedosáhl, způsobily její nepostradatelnost a oblibu v technické praxi, a to převáţně tam kde jsou součásti namáhány staticky i dynamicky na tlak a smyk. Tato diplomová práce se zabývá vlivem teploty a tvarů na mechanické namáhání pryţových výrobků, které jsou namáhány pouze statickým jednoosým tlakem. Teoretická část se zabývá studiem pryţe a pryţových výrobků. Například kdy byla pryţ poprvé objevena, co to pryţ je, jakým způsobem se vyrábí a recykluje. Je zde základní rozdělení pryţe ze tří různých hledisek. Jsou zde popsány dva nejvyuţívanější syntetické kaučuky SBR a NR, ze kterých se pryţové výrobky vyrábí a byly z nich také zhotoveny zkušební výrobky pro pouţití v praktické části. Popsány jsou i fyzikálně mechanické a tepelné vlastnosti pryţe. Z fyzikálně mechanických vlastnosti je to především hyperelasticita, pro kterou se pryţ v technické praxi hojně vyuţívá a jsou zde popsány i některé nejznámější hyperelastické modely. Je tu popsána také deformační zkouška v tlaku a byla provedena studie tvarového faktoru a tvarové funkce. Na závěr jsou v teoretické části popsány sloţené systémy, to jsou způsoby spojování pryţe s jinými materiály, převáţně s kovovými a konstrukční pryţové prvky – tlakové pruţiny, jejich charakteristika a způsoby namáhání. Úkolem praktické části bylo na začátku vyrobit v lisovací formě pryţové výrobky šesti různých tvarů o třech různých výškách. Jedná se o plný válec, plný hranol, válec s kruhovým a čtvercovým otvorem uprostřed, hranol s kruhovým a čtvercovým otvorem uprostřed. Výrobky byly zhotoveny ve školních dílnách. Potom byl spočítán tvarový faktor a tvarová funkce jednotlivých výrobků. V další části byl vytvořen nelineární model plného válce o dvou zvolených výškách v programu COSMOS a MSC. PATRAN, kde bylo simulováno zatíţení tlakem. Následovala samotná deformační zkouška v tlaku, která byla provedena za okolní teploty a pak za zvýšených teplot v teplotní komoře Zwick. Deformační zkouška se prováděla na zkušebním stroji Zwick 1456. Je zde uvedeno srovnání jednotlivých naměřených grafických závislostí za vlivu teplot, tvarů a výšek jednotlivých výrobků. Na závěr jsou v praktické části srovnány výsledky modelu a naměřených hodnot a závislostí ze zkušebního stroje Zwick a jejich zhodnocení.


I.

STUDIJNÍ ČÁST

11


1

12

PRYŢ Pryţ se stala v dnešní době nedílnou součásti našeho kaţdodenního ţivota. Málo-

kdo si všimne, ţe pryţové výrobky jsou všude okolo nás, ať uţ to jsou pneumatiky, obuv, koupací čepice, manţety, těsnění, podlahoviny a mnoho dalších jiných předmětů uplatňujících se v nejrůznějších průmyslových odvětvích. Většina lidí zná pryţ pod pojmem guma, a to kvůli jejím elastickým vlastnostem. Ale co to pryţ ve skutečnosti je a jaká je definice pryţe?

1.1 Definice pryţe Pryţ je směs přírodního nebo syntetického kaučuku, či jejich kombinací, plniv, vulkanizačních činidel, urychlovačů vulkanizace, retardérů, pigmentů, změkčovadel a dalších přísad, která se získává vulkanizací (zesíťováním), tj. působením tepla. [2]

1.2 Historie pryţe Pryţ je vulkanizovaný kaučuk a přírodní kaučuk se poprvé do Evropy dostal před 200 lety. Jako technicky významný materiál se stal, ale aţ v polovině 19. století. Od té doby spotřeba kaučuku rostla a s tím i jeho moţnosti vyuţití. Postupem času se začaly vyrábět i syntetické kaučuky. S rostoucí ekonomickou výhodností, rostla také spotřeba a pouţití syntetických kaučuků, které dnes tvoří převáţně materiály na výrobu pryţe, buď samostatně, nebo v kombinaci s přírodním kaučukem. Pryţových výrobků se v dnešní době pouţívá pro jejich výhodné vlastnosti ve velkém mnoţství a skoro ve všech oborech. Vynikají velmi dobrými fyzikálně mechanickými vlastnostmi a to především elasticitou. Mezi další patří dobré elektroizolační vlastnosti, malá vodivost, nepropustnost plynů a chemická odolnost. Uplatnění pryţe je mnohostranné a vyrábí se z ní dnes tisíce předmětů denní potřeby, které nemá cenu pro jejich mnoţství zde uvádět. Jejich význam je nesmírný a není si moţné bez nich představit dnešní způsob ţivota společnosti.


2

13

VÝROBA PRYŢE Výroba pryţe začala uţ v 19. století a dnes se stala téměř nepostradatelnou součástí

našeho ţivota. Z kaučukových směsí se vyrábějí nejrůznější pryţové výrobky denní potřeby mající mnohostranné uplatnění, dlouhou ţivotnost a jsou bezúdrţbové.

2.1 Skladba směsi Směs obsahuje většinou tyto základní sloţky: 1. Elastomer (přírodní nebo syntetický kaučuk, popř. regenerát), 2. Vulkanizační činidlo (síra, peroxidy, kysličníky kovů, reaktivní pryskyřice), 3. Urychlovač vulkanizace (nebo směs urychlovačů), 4. Aktivátor vulkanizace, 5. Ochranné látky proti stárnutí a únavě (tzv. antioxidanty), 6. Plniva (aktivní nebo neaktivní), 7. Změkčovadla. Potom můţe ještě obsahovat pigmenty a nějaké zvláštní přísady. [2] 2.1.1 Elastomer Základní sloţkou směsi je kaučuk, který dává pryţi základní charakteristické vlastnosti. Dnes je moţno volit z velkého počtu typů a druhů kaučuků a jejich kombinací. Jako další doplněk kaučuku v základní směsi můţe být regenerát. Jeho přítomnost má vliv na zpracovatelnost směsi, jako snadnější a kratší míchání, dobré tváření např. při lisování a je ekonomicky výhodný. [2] 2.1.2 Vulkanizační činidlo Vulkanizaci a její stav umoţňují vulkanizačního činidla. Mezi nejčastěji pouţívané vulkanizační činidla patří síra, ale pro některé speciální kaučuky to mohou být i jiné, jako peroxidy, kysličníky kovů, reaktivní pryskyřice apod. [2]


14

2.1.3 Urychlovače vulkanizace Naopak průběh a stupeň vulkanizace a do nemalé míry i mechanické vlastnosti pryţe ovlivňují urychlovače. Dělí se na pomalé (guanidiny – tvrdá a potravinářská pryţ), rychlé (thiazoly – technická pryţ), velmi rychlé (thiuramy - pryţ odolná proti zvýšeným teplotám) a ultraurychlovače (převáţně latex a samovulkanizující roztoky). [2] 2.1.4 Aktivátory vulkanizace Aby se plně vyuţilo vulkanizačního činidla a urychlovače je nutná přítomnost aktivátoru, který je součástí vulkanizačního systému. Převáţně se pouţívá ve většině směsí jako aktivátor kysličník zinečnatý a organickou kyselinu, kvůli rozpustnosti zinku. [2] 2.1.5 Antioxidanty Antioxidanty se přidávají do směsi, protoţe chrání a činí trvanlivějšími některé vlastnosti dané základními sloţkami. Chrání pryţ proti přirozenému stárnutí a vnějšími vlivy (světlo, teplo, mechanické namáhaní). Antioxidanty, se volí, podle toho proti jakým vlivům má být pryţ chráněna, jako opakované deformace, povětrnostní vlivy, teplo, přirozenému stárnutí, proti ozónu, apod. Mezi nejdůleţitější antioxidanty patří aminy a jejich deriváty. [2]

Obr. 1. Průběh oxidace 2.1.6 Změkčovadla Změkčovadla (estery, asfalty, pryskyřice, smoly, uhlovodíková) se přidávají kvůli snadnějšímu zpracování pryţe před vulkanizací. Jedná se o plasticitu, tvarovatelnost a lepivost. Změkčovadla pronikají mezi makromolekuly kaučuku, zvětšují jejich průměrnou vzdálenost, zmenšují jejich propletení, omezují vnitřní tření mezi molekulami a tak usnadňují přeskupování hmoty. Pryţ lze pak třeba deformovat menší silou, je méně tuhá, má niţší teplotu křehnutí apod., ale při větším mnoţství změkčovadla se zhoršují její mechanické vlastnosti (pevnost, opotřebení). Změkčovadla se volí podle chemické povahy a molekulové hmotnosti. [2]


15

2.1.7 Plniva Plniva (kaolin, křída, saze, křemičitany) rozdělujeme do dvou skupin, a to na aktivní (ztuţovadla), které zlepšují některé mechanické vlastnosti a neaktivní. Plnivo se přidává do směsi ve větším mnoţství a většinou v podobě prášku a mění skoro všechny vlastnosti pryţe, jako je hustota, tvrdost, modul, elasticita, pevnost, taţnost apod. [2] 2.1.8 Pigmenty Pigmenty se pouţívají na vybarvení pryţí. Bílý základní pigment je litopon, titanová či zinková běloba a k vybarvování se pouţívá vulkánových barviv. [2]

2.2 Míchání směsi Jeden z nejdůleţitějších základních procesů v gumárenské technologii je míchání. Účelem míchání je zajistit co nejstejnoměrnější rozptýlení (disperzi) kaţdé ze sloţek v kaučukové směsi, která plní svůj specifický úkol. Důleţitým faktorem ovlivňujícím disperzi je stupeň plasticity a mezi další faktory patří postup míchání (přidávání sloţek do směsi v několika krocích) a pouţité strojní zařízení. Způsob míchání, doba a teplota míchání, doba odleţení, způsob přepracování směsi, pouţité strojní zařízení (dvouválce, hnětací stroje), mají taky určitý vliv na celkovou disperzi sloţek ve směsi. [2]

2.3 Plastikace Plastikací nazýváme postup, při němţ se plasticita kaučuku zvýší na hodnotu nutnou pro míchání a další zpracování směsi. Je to schopnost materiálu podrţet si tvar, který mu byl udělen deformací, i po odstranění deformační síly. Naopak nadměrnou plastikací se zhoršují mechanické vlastnosti vulkanizátu. Plastikace se nejčastěji provádí na dvouválcích nebo hnětacích strojích. Různé druhy kaučuků se plastikují při různých teplotách (za tepla nebo za studena). [2]


16

2.4 Vulkanizace Jako poslední z technologického postupu při výrobě pryţe je vulkanizace. Při níţ se vytvářejí pevné chemické vazby mezi jednotlivými řetězovými molekulami kaučuku pomocí vulkanizačního činidla. Optimální hustotu síťové struktury zajišťují dva parametry na sobě nepřímo závislé a to je čas a teplota, která má vliv na rychlost vulkanizace a jakost výrobku a jejich vzájemný vztah vyjadřuje tzv. teplotní koeficient vulkanizace. Jedním z hlavních činitelů ovlivňujících produktivitu výroby pryţe je rychlost vulkanizace. Ta se řídí stejnými zákonitostmi jako ostatní chemické reakce a ovlivňována je pouze vlastní síťovací reakcí. Při síťovací reakci nastává pokles koncentrace vulkanizačního činidla a současně rychlé vytváření příčných vazeb.[2]

2.5 Vulkanizační optimum S rostoucí dobou vulkanizace, při stejné teplotě se zvětšuje počet vazeb síry s kaučukem a zesíťování makromolekulárních řetězců kaučuku. Současně s tím se mění také mechanické vlastnosti pryţe. Obvykle se sledují tyto změny mechanických vlastností podle časových úseků vulkanizace – vulkanizačních stupňů. Například pevnost v tahu se zvětšuje a dosahuje v určité době maxima. Při delší vulkanizační době opět klesá. Vyhodnocení vulkanizace je moţno pouţít i jiné mechanické vlastnosti, jako je tvrdost, elasticita apod. K vyhodnocení vulkanizačního optima se pouţívá, tzv. postupné vulkanizace. Získávají se tak vzorky vulkanizované při určité teplotě a v prodluţujících se časových úsecích. Zhotoví se tělíska a ty se podrobují mechanickým zkouškám. Pak je tedy moţno vyhodnotit vulkanizační optimum podle maximálních hodnot těchto zkoušek. Stanovení vulkanizačního optima má velký význam, protoţe všechny mechanické zkoušky pryţe, by se měli provádět na zkušebních tělesech vulkanizovaných do optima.[9]


3

17

REGENERACE PRYŢE S výrobou pryţe se projevila snaha i o vyuţití staré a odpadové pryţe. Byla vyvinu-

ta řada regeneračních postupů zpracovávajících starou pryţ na regenerát. Kde při regeneraci se pouze stará pryţ stává znovu zpracovatelnou a vulkanizovatelnou, ovšem s horšími vlastnostmi neţ u výchozího kaučuku.

3.1 Podstata regenerace Regenerace je pochod, při kterém se stará pryţ nebo vulkanizovaný odpad převádí působením mechanické a tepelné energie do stavu, v němţ se můţe znovu mísit, zpracovávat a vulkanizovat. Podstatou regenerace je destrukce, při které dochází k trhání sítě, zkracování řetězců, kdy vznikají nové dvojné vazby, podporující opětovnou vulkanizaci.

3.2 Výroba regenerátu Výroba regenerátu se skládá z těchto základních pochodů: 1. Úprava staré pryže k regeneraci Základní surovina je měkká pryţ všeho druhu, která se dělí do několika kategorií, jako pryţ bez textilu, málo plněná pryţ (pryţový odpad), dále pneumatiky všeho druhu a nakonec pryţ s velkým obsahem textilu a plniv (klínové řemeny, obuv, hadice, dopraví pásy). 2. Vlastní regenerační pochody Většina regeneračních metod vyţaduje, aby odpadní pryţ byla před samotnou regenerací rozdrcena na velmi malé částice. Rozeznáváme tyto tři základní způsoby regenerace, a to parní (změkčování pryţe párou), vařákový (pryţový drť v kapalném prostředí pod tlakem a s přímou nebo nepřímou párou) a mechanický (práce ve velmi krátkých intervalech).


18

3. Zjemňování Jedná se o konečnou úpravu, která se skládá z těchto kroků: -

homogenizace a mísení,

-

předběţné zjemňování,

-

čištění,

-

konečné zjemňování.

3.3 Pouţití regenerátu Pouţití regenerátu je velmi rozsáhlé a stejně tak jako řada směsí, do kterých se regenerát přidávat nemůţe. V malé míře se pouţívá do pneumatik pro osobní auta (bočnicová a běhounová směs, kostry radiálních a diagonálních pneumatik) a ve velkém mnoţství se pouţívá na různé spotřebitelské zboţí jako je obuv, hadice, dopravní pásy, podlahoviny, těsnění a další.

Obr. 2. Destruktivní zpracování pryžového odpadu


4

19

ROZDĚLENÍ PRYŢE Rozdělit pryţ podle jednotlivých kategorií jednoznačně nelze. Proto jsem zde pryţ

rozdělil na tyto tři kategorie. Podle druhu kaučuku, z něhoţ se vyrábí pryţové výrobky, podle mnoţství vázané síry a podle průmyslového odvětví, ve kterém se vyrábí většina pryţových výrobků.

4.1 Podle pouţití kaučuku na pryţové výrobky Dnes je moţno volit z velkého počtu typů kaučuků na výrobu pryţe. Syntetický kaučuk doplnil a v některých případech i nahradil kaučuk přírodní a to z důvodů technických i ekonomických. V dnešní době se pryţové výrobky dělají převáţně ze syntetických kaučuků. Jsou zde uvedeny jen některé nejpouţívanější kaučuky. 4.1.1 Přírodní kaučuky a příklady pouţití -

Air Dried Sheet (SUŠENÝ NA VZDUHU: bílé bočnice, transparentní a chirurgická pryţ, nafukovací hračky, máčené zboţí, nátěry),

-

RSS 1 a 2 (UZENÝ: koupací čepice, náročná technická a tvrdá pryţ, pneumatiky, světlá obuv),

-

RSS 3 (UZENÝ: pneumatiky, obuv),

-

Brown Crepe (HNĚDÁ KREPA: technická pryţ),

-

Blanket Crepe (SVĚTLÁ KREPA: pneumatiky obuv) a další.

4.1.2 Syntetické kaučuky a příklady pouţití -

SBR (butadienstyrenový: pneumatiky, transportní pásy, technická pryţ, kabely, manţety, hračky apod.),

-

IR (isoprenový: technická pryţ, obuv, pryţové výrobky pouţívané v lékařství a v potravinářství apod.),

-

BR (butadienový: pneumatiky, obuv, dopravní pásy, golfové míčky apod.),

-

NBR (butadienakrylonitrilový: hnací řemeny, tlumící elementy, teplovzdorná a tvrdá pryţ, ucpávky, těsnění, hadice apod.),

UTB ve Zlíně, Fakulta technologická -

20

IIR (isobutylenisoprenový: technická pryţ, tlumiče, hadice, pruţná uloţení, vulkanizační membrány apod.) a další.

4.2 Podle mnoţství vázané síry Reakcí se sírou, za zvýšených teplot, přechází kaučuk ze stavu převáţně plastického do stavu převáţně elastického a vytváří pryţ. Tento pochod se nazývá vulkanizace a je doprovázen změnami původních vlastností kaučuku či směsi. Na velikosti těchto změn má i vliv hmotnostní mnoţství síry vázané na 100 hmotnostních dílů kaučuku, tzv. součinitel vulkanizace. [3] 4.2.1 Měkká pryţ Zahrnuje většinu výrobků gumárenského průmyslu (pneumatiky, dopravní pásy, řemeny, hadice, obuv atd.). Vulkanizační koeficient se pohybuje převáţně mezi 2 aţ 3% vázáné síry. Vlastnosti vulkanizátu se mění podle sloţení směsi. Elastické vlastnosti jsou vysoké stejně jako odolnost proti oděru a dynamickému namáhání. [3] 4.2.2 Polotvrdá pryţ Vulkanizační koeficient se u polotvrdé pryţe pohybuje od 4 aţ do 25% vázané síry. Vulkanizáty mají špatné mechanické vlastnosti. S rostoucí tvrdostí klesá taţnost a elasticita. Uplatnění v praxi je pro tyto nevýhodné vlastnosti velmi malé. [3] 4.2.3 Tvrdá pryţ Vulkanizační koeficient se pohybuje nad 25% vázané síry, kde jeho mezní obsah je dán druhem pouţitého kaučuku. Vulkanizáty se vyznačují rohovitou konzistencí a na stanovení tvrdosti se pouţívají přístroje stejné jako v metalurgii. Pevnost v tahu je zde podstatně vyšší neţ u měkké pryţe, ale taţnost je minimální. Největší nevýhodou výrobků (desky, tyče, trubky, válce atd.) z tvrdé pryţe je odolnost proti vyšší teplotě. [3]


21

4.3 Podle průmyslového odvětví na výrobu pryţových výrobků Pryţ patří v dnešní době k hojně pouţívaným materiálům a to v různých odvětvích výroby. Z pryţe se vyrábějí nejrůznější výrobky pro denní potřebu. Zde jsou uvedeny, asi tři největší základní odvětví, kde se pryţ hojně vyrábí a pouţívá, patří sem: -

Automobilový průmysl (pneumatiky osobních a nákladních automobilů, těsnící prvky, hadice, tlumící prvky-silentbloky, gufera a další),

-

Gumárenský průmysl (nafukovací čluny, matrace, podušky, pláštěnky, opryţovaný textil a další.),

-

Obuvnický průmysl (gumové holínky, protiskluzové návleky, podešve, lezecké boty a další).

Obr. 3. Ukázka výrobků z pryže (hadice, hardy spojky, podlahovina, houby, těsnící kroužky)


5

22

SYNTETICKÉ KAUČUKY Některé syntetické kaučuky patří do skupiny pro všeobecné účely. To znamená, ţe

svými zpracovatelskými a mechanickými vlastnostmi splňují poţadavky hlavních aplikačních oblastí. Zde patří především polymery a kopolymery butadienu, isoprenu a styrenu (SBR, NR, BR, IR). Jedním z nejpouţívanějších syntetických kaučuků pro výrobu vulkanizátu je právě SBR, který se v kombinaci z NR kaučukem pouţívá na bočnicové směsi v pneumatikářském průmyslu.

5.1 NR – Přírodní isoprenový kaučuk Jedná se o syntetický kaučuk, nazývá se téţ natural rubber, který má s přírodním kaučukem obdobnou chemickou stavbu a fyzikální vlastnosti. Průmyslově vyráběné isopreny jsou schopny nahradit přírodní kaučuk jen s úpravou receptury. S pouţitím stereospecifických katalyzátorů se podařilo připravit syntetické isopreny s velkým obsahem struktury cis-1,4, které se ze všech průmyslově vyráběných kaučuků se nejvíce blíţí přírodnímu kaučuku. [1] 5.1.1 Výroba NR K průmyslové výrobě isoprenových kaučuků se pouţívají dva druhy iniciačních systémů. Patří sem komplexní katalyzátory Zieglerova typu a alkyllithiové katalyzátory. Polymerace se prování roztočovým způsobem a je v zásadě stejná jako roztočová polymerace SBR kaučuku. A také se pouţívá emulzní radikálová a iontová polymerace. [1]

Obr. 4. Struktura řetězce NR


23

5.1.2 Vlastnosti NR Syntetické isopreny mají menší lepivost neţ přírodní kaučuk a jejich nevulkanizované směsi mají menší pevnost, která se dá ovšem zvýšit úpravou receptury. Isoprenové pryţe mají obecně niţší moduly a větší taţnost neţ přírodní kaučuk ve stejných směsích. Dále mají výborné hysterézní vlastnosti, větší odrazovou pruţnost, naopak jejich odolnost proti opotřebení je menší. [1] 5.1.3 Pouţití NR Největší část se pouţívá na výrobu pneumatik. Další pouţití jako technické pryţ, na obuv, na výrobky pouţívané v lékařství a ve styku s potravinami. [1]

5.2 SBR – Butadienstyrenový kaučuk Mezi nejdůleţitější druhy syntetických kaučuků patří kaučuky butadienstyrenové. Jehoţ největším spotřebitelem je pneumatikárenský průmysl. Byl vyvinut k doplnění a náhradě přírodního kaučuku. U nás je znám pod obchodním názvem Kralex. [1] 5.2.1 Výroba SBR Výroba SBR kaučuku začala uţ před druhou světovou válkou. Byla umoţněna zvládnutím emulzní polymerace. Výroba začala v Německu a následně se zavedla i v USA. V pozdějších letech se začal SBR vyrábět i pomocí roztokové polymerace. Tato metoda vedla k získání celé palety různých polymerů.[1]

Obr. 5. Struktura řetězce SBR


24

5.2.1.1 Výroba emulzního SBR Emulzní kopolymerace butadienu se styrenem probíhá radikálovým mechanismem. Radikál vzniklý rozpadem iniciátoru pronikne do micely, sloučí se s monomerem a zahájí růst polymeračního řetězce. Monomery se emulgují ve vodném prostředí a kaučuk vzniká ve formě latexu, tedy ve stejné formě, v jaké se získává kaučuk přírodní. Hlavní předností emulzní polymerace je rychlé odvádění polymeračního tepla vodným prostředím malé viskozity, coţ usnadňuje udrţování teploty. Reakce je dostatečně rychlá, dobře ovladatelná a lze jí snadno zastavit. [1]

5.2.1.2 Výroba roztokových SBR Tyto typy se vyrábějí převáţně s pouţitím alkyllithiových (butyllithium – při polymeraci chybí terminační mechanismus) a v malé míře i alfinových katalyzátorů. Aby se dosáhlo kaučukovitých vlastností, musí se potlačit tendence k blokové polymeraci a to pomocí přidání malého mnoţství různých modifikačních činidel, jako jsou ethery, fosforitany anebo sulfidy, která mají i vliv na mikrostrukturu v řetězci. Jinou metodou na potlačení vzniku bloků, je kontinuální dávkování monomerů do reakční směsi. Kde rychlost přidávání monomerů musí být menší neţ rychlost polymerace. Polymerační systém je sloţený z monomerů, alkyllithyového katalyzátoru a alifatického rozpouštědla. [1]

5.2.1.3 Vulkanizace SBR Všechny typy butadienstyrenového kaučuku vulkanizují účinkem stejných vulkanizačních činidel jako přírodní kaučuk. Síry se běţně přidává menší mnoţství (vyšší odolnost proti stárnutí) neţ u přírodního kaučuku, oproti tomu dávkování urychlovačů je trošku vyšší. Při vulkanizaci SBR kaučuku nedochází k reverzi (ztráta pevnosti v tahu). [1]


25

5.2.2 Vlastnosti SBR Moderní typy SBR se snadno míchají a vytlačují, nevýhodou je menší konfekční lepivost. Emulzní SBR, lépe odolávají opotřebením a pomaleji stárnou, jsou odolnější proti vzniku trhlin a proti únavě při opakovaných malých deformacích. Mezi nevýhody patří menší strukturní pevnost, horší dynamické vlastnosti (odrazová pruţnost). U roztočových typů SBR se vlastnosti mění s obsahem fenylových a vinylových substituentů na základním řetězci. [1]

5.2.3

Pouţití SBR Největší spotřeba je v pneumatikářském průmyslu. Další aplikace jsou lisované a

vytlačované technické výrobky, obuv, lehčené výrobky, hadice, izolace kabelů, dopravní pásy atd. [1]

Obr. 6. Pryžokovové výrobky – silentbloky


6

26

VLASTNOSTI PRYŢE Vlastnosti vulkanizovaných kaučuků (pryţe) jsou do značné míry určeny vlastnost-

mi polymerů, ze kterých jsou vyrobeny. Závisí na chemické konstituci a geometrické stavbě polymerních řetězců. Jsou zde uvedeny a popsány některé z vlastnosti pryţe, a to fyzikálně - mechanické a tepelné.

6.1 Fyzikálně – mechanické vlastnosti Ţádný jiný materiál ještě nedosáhl takových elastických vlastností, jako má právě pryţ a to způsobuje její nepostradatelnost v technické praxi. Díky těmto vlastnostem se pryţi téměř ţádný materiál nevyrovná. Mechanické vlastnosti pryţe závisí především na povaze kaučuku a jeho síťové hustotě. Pryţ má menší trvalou deformaci, čím pevnější jsou příčné vazby. Mechanické chování pryţe je dále závislé na teplotě. Při nízkých teplotách tuhost materiálu výrazně roste a můţe se přiblíţit vlastnostem kovů. Při vysokých teplotách naopak dochází k velkému poklesu tuhosti. [2] 6.1.1 Elasticita Elastická tělesa se účinkem vnější síly deformují (mění svůj tvar a objem) a přestane-li síla působit, vrací se do svého původního tvaru. Elasticita je tedy schopnost látek se deformovat vratně. [2] 6.1.2 Hyperelasticita Eleastomery a tedy i pryţe se vyznačují některými charakteristickými rysy, kterými se výrazně odlišují od většiny ostatních materiálů (ideálně elastických). Souhrn těchto vlastností je často označován jako hyperelasticita a tyto materiály pak povaţujeme za hyperelastické. Hlavními znaky hyperelasticity jsou: 1. Dosaţitelné elastické (vratné) deformace jsou veliké, mnohonásobně vyšší neţ u ideálně elastických látek. Taţnost (protaţení při přetrţení) dosahuje několika set procent původní délky. 2. Závislost napětí na deformaci je silně nelineární. Tvar této závislosti má zpravidla charakteristický esovitý průběh.


27

3. Materiál se deformuje jiţ účinkem malých sil. Poměr napětí a deformace v oblasti malých deformací je asi desettisíckrát menší neţ u ideálně elastických látek. 4. Objemová tuhost většiny eleastomerů je velmi vysoká. Objemový modul pruţnosti dosahuje hodnot řádově stovek aţ tisíců MPa, a s uváţením předchozího bodu (tj. malého poměru napětí k deformaci) se pak Poissonův poměr ν blíţí hodnotě 0,5 (v závislosti na obsahu plniv). To znamená, ţe většinu těchto materiálů lze povaţovat za objemově nestlačitelné. [2] 6.1.3 Hyperelastické modely Část hyperelastických modelů je zaloţena na mikromechanických modelech vnitřní struktury elastomerů (např. Neo-Hookean, Arruda-Boyce). Materiálové konstanty v těchto modelech mají jednoznačný fyzikální význam. Další skupina modelů byla navrţena pouze na základě pozorování deformačně napěťového chování elastomerů na makroskopické úrovni tak, aby model co nejlépe aproximoval toto pozorování. Takové modely (např. Polynomický, Mooney-Rivlin, Ogden, Yeoh, Gent) jsou nazývány fenomenologické a jejich materiálové konstanty často nemají konkrétní fyzikální význam. [2] Dnes pouţívané hyperelastické modely obecně formulují vztah pro hustotu deformačního potenciálu ve tvaru: W = W(λ1, λ2, λ3{M}) (1) kde Ii jsou invarianty pravého Cauchy-Greenova tenzoru deformace, i jsou hlavní protaţení a {M} je mnoţina materiálových konstant. Protaţení i je poměrem deformované délky li ve směru osy i ku původní délce l0.

i 

li l 0i

(2)

Deformační invarianty Ii jsou definovány vztahy:

I 1  12  22  32 I 2  12 22  22 32  32 12 I3     2 1

2 2

2 3

Pro nestlačitelné materiály je invariant I3 = 1.

(3)


28

Pokud známe funkci W, můţeme napětí vypočítat jako derivaci této funkce podle příslušné sloţky deformace. S ij  2

W C ij

(4)

kde Sij jsou sloţky 2. Piola-Kirchhoffova tenzoru napětí a Cij jsou sloţky pravého CauchyGreenova deformačního tenzoru. Pokud je souřadný systém zvolen tak, ţe je shodný s hlavními směry deformace, pak je pravý Cauchy-Greenův deformační tenzor definován takto:

12  [C]   0 0 

0



2 2

0

0  0 32 

(5)

Z rovnice 4 lze tedy odvodit vztah pro sloţky Cauchyova tenzoru napětí (skutečné napětí).

 ij   p ij  2

W W 1 Cij  2 Cij I 1 I 2

(6)

kde p je nespecifikovaný tlak a ij je Kronekerovo delta, pro které platí (ij = 1, i = j; ij = 0, i  j) [2] 6.1.4 Přehled hyperelastických modelů Hyperelastické modely mají kaţdý jinak definovanou funkci hustoty deformační energie, která se značí W. Jsou zde uvedeny některé dnes nejpouţívanější tvary funkce W, které jsou povětšinou pojmenovány po svých autorech. 6.1.4.1 Neo-Hookean Model Neo-Hookean patří k nejstarším a nejjednodušším modelům. Je moţné ho brát, jako podmnoţinu polynomické formy pro N = 1, c01 = 0, c10 =  / 2. Vychází z termodynamických principů a ze statistického přístupu k modelování vnitřní struktury elastomerů. Model není schopen věrohodně postihnout závěrečnou vyztuţovací fázi napěťově deformační odezvy elastomerů. Dále model vykazuje lineární chování při smykové deformaci.

UTB ve Zlíně, Fakulta technologická W 

29

 2

( I 1  3)

(7)

kde  je počáteční smykový modul.

  nkT

(8)

kde n je počet polymerních řetězců v jednotkovém objemu, k je Boltzmanova konstanta a T je absolutní teplota. Model je pouţitelný pro deformaci do 40 % v jednoosém namáhání. [2] 6.1.4.2 Mooney-Rivlin Ve čtyřicátých letech 20. stol. Mooney navrhl fenomenologický model se dvěma parametry zaloţenými na předpokladu lineárního vztahu mezi zatíţením a smykem během jednoduché smykové deformace. V padesátých letech Rivlin modifikoval Mooneyho model, aby obdrţel obecné vyjádření funkce deformační energie vyjádřené pomocí deformačních invariantů. Pouţívají se dvou, tří, pěti a devíti-parametrové Mooney-Rivlin modely, které také můţeme povaţovat za speciální případy polynomické formy. - Dvou-parametrový model je jeden z nejvíce pouţívaných modelů. Je ekvivalentní polynomické formě s N = 1: (9) W  c10 ( I1  3)  c01( I 2  3) kde c10, c01 jsou materiálové konstanty. - Tří-parametrový model je shodný s polynomickou formou pro N = 2 a c20 = c02 = 0 W  c10 ( I1  3)  c01( I 2  3)  c11( I1  3)(I 2  3)

(10)

de c10, c01, c11 jsou materiálové konstanty. - Pěti-parametrový model je shodný s polynomickou formou pro N = 2: W  c10 ( I1  3)  c01 ( I 2  3)  c20 ( I1  3) 2  c11 ( I1  3)(I 2  3)  c02 ( I 2  3) 2

(11)

kde c10, c01, c11, c20, c02 jsou materiálové konstanty. - Devíti-parametrový model je shodný s polynomickou formou pro N = 3: W  c10 ( I 1  3)  c01 ( I 2  3)  c 20 ( I 1  3) 2  c11 ( I 1  3)( I 2  3)  c02 ( I 2  3) 2

(12)

 c30 ( I 1  3)  c 21 ( I 1  3) ( I 2  3)  c12 ( I 1  3)( I 2  3)  c03 ( I 2  3) 3

2

2

kde c10, c01, c11, c20, c02, c30, c21, c12, c03 jsou materiálové konstanty.

3


30

Dvou-parametrový model je vyuţíván do 90-100 % tahové deformace, ale nemusí být dobře charakterizováno chování materiálu při stlačení. Pěti nebo devíti-parametrové modely mohou být pouţívány pro deformace aţ do 300 %.[2] 6.1.4.3 Ogden Ogden navrhl funkci vyjádřenou v hodnotách hlavních protaţení. Tento model je dnes široce pouţívaný a poměrně dobře vystihuje chování elastomerů i při velkých deformacích.

 i αi (λ 1+ λ αi2+ λ αi3) i 1  i N

W 

(13)

kde i a i jsou materiálové konstanty bez konkrétního fyzikálního významu (i mají však obecně význam počáteční tuhosti). Za N se dosazují hodnoty od jedné do nekonečna, ale obvykle není hodnota N vyšší neţ 3. Pro N = 1 a i = 2 se Ogden stává ekvivalentní k modelu Neo-Hookean. Pro N = 2,

i = 2 a i = -2 Ogden přechází na dvou-parametrový Mooney-Rivlin model. Odgen můţe být obecně aplikován pro deformaci do 700 %.[2]

6.1.5 Deformační zkoušky Fyzikálně – mechanické vlastnosti se zkouší pomocí deformačních zkoušek, protoţe, pryţ bývá namáhána v praxi různými způsoby, např. ve smyku, v ohybu, v krutu apod., ale mezi nejdůleţitější namáhání pryţe patří smykové a tlakové, protoţe tlakové deformace jsou v praxi četnější neţ například tahové. Samozřejmě v praxi není pryţ namáhána jen statickými silami, ale především silami dynamickými, kde na porušení výrobku stačí většinou síly daleko menší neţ kritické anebo jsou pryţové výrobky namáhány kombinací statických a dynamických sil.


31

6.1.5.1 Deformace v tlaku U pryţe není závislost napětí na stlačení lineární. Při stanovení této závislosti je nutno rozlišovat dva mezní případy: 1. Zatěţované plochy zkušebního tělesa mají moţnost skluzu po dosedací ploše, kdy při vhodné lubrikaci ploch je tření zanedbatelné. Průřez zkušebního tělesa se rovnoměrně zvětšuje se stlačením.

Obr. 7. Homogenní deformace

2. Zatěţované plochy jsou fixovány k dosedací ploše, čímţ se zvětšuje odpor k dosedací ploše (z válečku soudek). Naměřené napětí je obecně při daném stlačení větší neţ v prvním případě a stejně tak je větší i modul pruţnosti, neţ v prvním případě. Přičemţ o poměru obou modulů rozhoduje tvarový faktor f. [2]

Obr. 8. Nehomogenní deformace


32

Z konstrukčního hlediska se jeví jako nejdůleţitější modul pruţnosti v tlaku E, který značí tlakové napětí způsobující jednotkovou pruţnou deformaci. Předpokládá-li se platnost Hookeova zákona pro pruţnou fázi deformace, je modul pruţnosti konstantou úměrnosti mezi napětím a poměrným stlačením (platí pro velmi malá stlačení). 6.1.5.2 Měrné tlakové zatížení a poměrné stlačení Měrné zatíţení F při statické deformační tlakové zkoušce, je zatíţení vztaţené na počáteční průřez zkušebního tělesa při daném stlačení.



F S

(14)

A poměrné stlačení ε se vypočítá podle vzorce:



h  h0 h0

(15)

6.1.5.3 Pevnost v tlaku Pevnost v tlaku ζ je největší zatíţení, které zkušební těleso snese při tlakové zkoušce, vztaţené na původní průřez tělesa. Pevnost tlaku se vypočítá podle vzorce:



F S

(16)

6.1.5.4 Trvalá deformace v tlaku Trvalá deformace pryţe v tlaku je změna výšky zkušebního tělesa v procentech pouţité deformace. Zkušební těleso tvaru válce o výšce h0 se vloţí mezi paralelní plochy stlačovacího zařízení a zatíţí se zvolenou deformací (h0-v) a těleso se po předepsanou dobu temperuje při stanovené teplotě. Po skončení zahřívacího cyklu se vyjmuté těleso ochladí na teplotu okolí a změří se jeho výška h. Potom, se trvalá deformace vypočte ze vztahu: E  100 .

h0  h h0  v

(17)


33

Rozlišuje se trvalá deformace v tlaku za konstantního zatíţení anebo trvalá deformace v tlaku za konstantního stlačení. U pryţe, která je namáhána, je nutno přihlédnout i k vlivu času. Pryţ na namáhání reaguje deformací, a to jak elastickou tak i plastickou. Elastická deformace po uvolnění vymizí. Rozeznáváme podle časového průběhu deformace ideálně elastické (dokonale vratné - časově nezávislé - okamţitá) a viskoelastické (vratná časové závislá - zpoţděná). Plastická deformace je deformace časově závislá a dokonale nevratná. Trvalá deformace nevymizí ani po dlouhé době. Dá se zrušit pouze přívodem energie do dílce. [10] 6.1.5.5 Modul pružnosti v tlaku V gumárenství rozumíme pod pojmem „modul“ poměrné napětí, při kterém dosáhneme určitého předem zvoleného prodlouţení zkušebního tělesa. Jestliţe se omezíme jen na elastické deformace, uţíváme pouze smluvního modulu pruţnosti v tlaku E = (3 – 7)G. Kde pro modul pruţnosti platí úměrnost, tj. ţe napětí je úměrné poměrné deformaci, kde konstantou úměrnosti je modul pruţnosti. Na obr. 9. je znázorněna závislost modulu pruţnosti na teplotě a vyplívá z něj, ţe i pro jiný materiál je stejný. [10]

Obr. 9. Modul pružnosti v tlaku v závislosti na teplotě pro pryž s kaučuky a – NR, b - SBR


34

Modul zjištění při tlakovém namáhání na dílcích z pryţových výrobků není vlastně materiálovou konstantou, protoţe je kromě závislosti na teplotě silně závislý i na tvaru tělesa. Přitom musí být při tlakovém namáhání splněna důleţitá podmínka, a to aby pryţové těleso mělo moţnost deformace do stran. Je-li tato podmínka porušena, jde o prostorově uzavřené těleso, bez moţnosti deformace do stran, pak zjišťujeme modul objemové pruţnosti, který se označuje K.[10] Pryţe (vyjma vysoce plněných směsí) vykazují Poissonův poměr blíţící se hodnotě 0,5. Pro ν = 0,5 by však teoreticky vzrůstal objemový modul pruţnosti nade všechny meze – materiál by byl objemově nestlačitelný. Prakticky se sice hodnoty K eleastomerů pohybují řádově v tisících, ale hodnoty modulu pruţnosti E pouze v jednotkách. [6] 6.1.5.6 Tvarový faktor Tvarový faktor je poměr zatíţené plochy dílce k volné ploše tohoto dílce (neplatí pro sloţité tvary). Tvarový faktor má tedy velikost nula pro tenké, nekonečně dlouhé elastomerní vlákno zatíţené v ose. Tvarový faktor má velikost ∞ pro nekonečně tenkou desku nekonečně rozlehlou, zatíţenou kolmo na povrch. Vţdy však musí být postaráno o to, aby elastomerní materiál neměl ve styčných plochách moţnost pohybu (teda aby byl navulkanizován na podloţku nebo jinak uchycen). [10] Tvarový faktor f, závisí na tvaru zkušebního tělesa, tj. na poměru strany a výšky. Závisí téţ do jisté míry i na modulu pruţnosti pryţe. [10] Při řešení tvarového faktoru se vychází ze dvou základních vzorečků pro výpočet napětí. Kde F je zatěţující síla, S je plocha, na kterou působí síla F, f je tvarový faktor, E je modul pruţnosti v tlaku a ε je deformace zatíţení.



F f .S

  f .E.

(18) (19)


6.2

35

Tepelné vlastnosti Tepelné vlastnosti obecně jsou určovány především samotnou strukturou materiálu.

Nejlepší odolnost proti zvýšeným teplotám nemají pryţe, které obsahují jako vulkanizační činidlo síru, ale pryţe vulkanizované takovými činidly, které dávají nejpevnější příčné vazby, jako vazby uhlík – uhlík. [2]

6.2.1 Závislost modulu pruţnosti na teplotě Závislost modulu pruţnosti na teplotě je moţné rozdělit na tři charakteristické oblasti: 1. Oblast kaučukovitá: pryţ tu má malý modul pruţnosti ve smyku, který se mění s teplotou jen poměrně málo. Vysoká je tu hodnota taţnosti a časové efekty se zde projevují jen málo, a čím je vyšší teplota, tím je jejich vliv zanedbatelnější. 2. Oblast přechodová: při klesání teploty pod -30°C začíná modlu pruţnosti vzrůstat a viskoelastický charakter deformace je stále výraznější. Časové efekty (relaxace, creep, hystereze) nabývají maximálního dosahu asi uprostřed přechodové oblasti (s poklesem teploty se uplatňují méně). 3. Oblast sklovitá: pod teplotou -70°C má pryţ deformační chování charakteristické pro polymerní skla (přiblíţení ideálně elastickému chování). Pryţ je tvrdá, deformuje se vratně a nezávisle na čase a je zároveň křehká. Teplota, při které se pryţ mění na sklovitou hmotu, se nazývá teplota zeskelnění Tg. [2]

6.2.1.1 Teplota zeskelnění Teplota zeskelnění má u pryţe praktický význam pro posouzení mrazuvzdornosti. Je na rozhraní mezi sklovitou a přechodovou oblastí. Kde se vysoká hodnota modulu pruţnosti začíná se zvyšující se teplotou rychle zmenšovat. Teplota zeskelnění nemá povahu ostrého bodu, ale jde spíše o teplotní interval zeskelnění. Vliv na změnu teploty zeskelnění mají většinou pouze jen viskózní změkčovadla. [2]


36

6.2.1.2 Teplota tání Teplota tání, označuje se Tm, je teplota, při které vymizí poslední zbytky krystalické fáze. Teplota tání závisí v podstatě na těch samých faktorech jako teplota zeskelnění (ohebnost řetězců a jejich soudrţnost), mimo jiné i na podmínkách krystalizace (krystalizace za nízkých teplot = menší krystaly = menší teplota tání a naopak). [2]

6.2.1.3 Trvalá tepelná odolnost Lineární makromolekuly řídce zesíťované. Snadno se deformují a po uvolnění deformujícího napětí se opět vracejí do původního tvaru a rozměrů. Jsou to obvykle kaučuky, kaučukovité látky a pryţe. [11]

6.2.1.4 Závislost mechanických vlastností na teplotě Z hlediska zkušebnictví neexistuje ţádná metoda, která by obecně hodnotila závislost mechanických vlastností na teplotě. Dosud vypracované metody jsou příliš jednostranné, to znamená, ţe zkouší sledovanou vlastnost po určité temperaci nebo po určité době tepelného namáhání při určité teplotě, určitém teplotním spádu apod. Fyzikálně mechanické vlastnosti se zjistí při ředě teplot a vynesou se do grafů v závislosti na teplotě. [11]

Obr. 10. Závislost mechanických vlastností pryže na teplotě


7

37

SLOŢENÉ SYSTÉMY Pryţ, jako konstrukční prvek, se většinou v praxi pouţívá v kombinaci s jiným kon-

strukčním prvkem, a to především kovem. Jejich spojení se provádí několika různými způsoby, jako například lepením kovu s pryţí, navulkanizováním pryţe na kov apod.

7.1 Způsoby spojování pryţe s různými materiály 7.1.1 Pomocí lepení V moderní technice má lepení stále větší význam. Funkce mnoha pryţových výrobků závisí na dobré adhezi mezi vrstvami nebo dílci. Lepením se rozumí technologický postup, při kterém se dosahuje trvalého spojení stejných nebo rozdílných materiálů pomocí tenké vrstvy lepidla. To je látka, která adhezí a vlastní soudrţností spojuje povrchy, aniţ mění povrch slepované hmoty. Lepidlo by se mělo volit podle druhu spojované hmoty a podle druhu spojení.

7.1.1.1 Rozdělení lepidel Podle pouţití: 1. Lepidla nevulkanizující: po odpaření rozpouštědla se dosahuje pevnosti spoje bez jakýchkoliv chemických změn. Pevnost samotného pojiva, tj. nevulkanizovaného kaučuku nebo kaučukové směsi, je podstatně menší neţ pevnost vulkanizované směsi. 2. Lepidla vulkanizující: za vyšší nebo i běţné teploty, tzv. samovulkanizující lepidla, v jejichţ hmotě při spojování dochází k chemickým změnám. Spoje jsou ohebné, vodovzdorné a dobře odolávají nízkým teplotám. Neodolávají působení olejům rozpouštědel a nesnášejí trvalé zatíţení.


38

Podle lepícího média: 1. Lepidla s těkavými rozpouštědly (roztoková): předností je rychlé schnutí, nevýhodou hořlavost, toxicita některých rozpouštědel a i cena. Tyto lepidla se nazývají téţ někdy cementy a nanášejí se např. natíráním, máčením nebo stříkáním. 2. Vodné disperze: zde patří lepidla latexová, regenerátové disperze apod. Mediem je zde voda, tj. prostředí nehořlavé a nejedovaté. Schnutí je pomalejší a v některých případech je potřeba dosoušení. Podle druhu spojování: 1. Spojování syrových směsí při konfekci, 2. Spojování směsi mezi sebou nebo s jinými materiály během vulkanizace (kaučukové směsi s kovem, textilem apod.), 3. Spojování vulkanizovaných kaučukových směsí (pryţe) navzájem nebo s jinými materiály. 7.1.1.2 Aplikace lepidel Při lepení je třeba dodrţovat některé základní zásady: 1. Slepované plochy musí být suché a čisté. Pracovní prostředí by mělo být bezprašné. 2. Konstrukci spoje volit takovou, aby byl spoj namáhán v nejpříznivějším směru, tzn. dát přednost namáhání v tahu nebo smyku (větší plocha) před rozlepováním a štípáním. 3. Volba vhodného lepidla. Základním pravidlem je lepit podobné podobným (např. polární pryţ polárním lepidlem). Při lepení pryţe na kov je třeba volit vţdy polární lepidlo. 4. Film spoje má být tenký (do jisté míry vyrovnává nerovnosti povrchu). 5. Dodrţovat předpisy dané výrobcem při lepení.


39

7.2 Spojování pryţe s kovovými materiály Výroba pryţokovových výrobků (gumokov) je zaloţena na principu spojování pryţí s kovy. Spojování pryţí s kovy lze rozdělit na: -

spojování za vulkanizační teploty a tlaku (horké spojování)

-

spojování za běžné teploty a bez tlaku (lepení za studena) V prvním případě se vytváří spoj mezi pryţí a kovem během vulkanizace směsi ve

formě zároveň s vloţenou armaturou při vulkanizační teplotě a tlaku. Pojící vrstvu tvoří mosaz, ebonit nebo jiné druhy pojiv anebo je spojovací prostředek uţ obsaţen v kaučukové směsi (samopojivo). V druhém případě se tvoří spoj pryţe s kovem za běţné teploty bez tlaku (nebo jen mírné přitlačení), přičemţ se s kovem pojí předem připravený vulkanizát. Před samotnou výrobou gumokovových výrobků by se měl nejprve povrch kovu, který má být spojen s pryţí odmastit a zdrsnit. Na odmaštěné a zdrsněné kovové díly se pak nanáší vrstva pojiva, která umoţňuje pevný pryţokovový spoj. Největší vliv na soudrţnost pryţe s kovy mají právě plniva (termoplastická, halogenové deriváty kaučuku, izokyanatany, mosaz).


8

40

KONSTRUKČNÍ PRYŢOVÉ PRVKY Samotná pryţ se jako konstrukční prvek moc v praxi nepouţívá. Většinou je to ve

spojení s kovovými součástmi, a to jsou tzv. pryţokovové konstrukční prvky. Tyto prvky jsou namáhány různým způsobem, jak staticky tak dynamicky. Mezi statické namáhání patří, například namáhání smykem, tahem, krutem, tlakem a jejich kombinace. V praxi má pryţ převáţně uplatnění v podobě tlakových pruţin.

8.1 Pryţokovové pruţné prvky – pruţiny a pruţná uloţení 8.1.1 Charakteristika pruţiny Charakteristikou pruţného prvku nazýváme závislost jeho zatíţení na deformaci – obr. 11. Při větších deformacích jsou charakteristiky pryţových pruţin obecně nelineární. Tato nelinearita je obecně způsobena nejen materiálovými, ale i geometrickými vlivy. Tuhost, nebo téţ konstanta pruţiny je dána směrnicí charakteristiky v jejím počátku. [6]

Obr.11. Závislost zatížení na deformaci


41

8.1.2 Tlaková pruţina Jako tlakovou pruţinu uvaţujme cylindrický pryţokovový prvek o poloměru r a tloušťce h, zatíţený osově symetrickou silou F. Prosté jednoosé kompresi pryţové části brání vazba s ocelovými plechy, k nimţ je pryţ přivulkanizována. Tuto vazbu (pokud nedochází k separaci), lze uvaţovat jako totálně tuhou, vzhledem k značnému rozdílu tuhosti ocelí a pryţe. V porovnání se stlačováním volného válce jednoosým napětím ζz se vliv tuhé vazby s ocelovými plechy projeví navenek vyšší tuhostí prvku, jako důsledek bránění volným radiálním deformacím v oblasti vazby. [6]

Obr. 12. Tlaková pružina 8.1.2.1 Výpočet napětí a deformace tlakové pružiny Zjednodušeně myšleno, lze si představit nahrazení účinku ocelových částí smykovým napětím ηrz. Tato napětí budou zřejmě přímo úměrná normálové sloţce a závislá na relativní radiální souřadnici r/h. Budeme-li povaţovat závislost r/h za lineární, bude: ηrz ~ E (r/h)

(20)

Z přibliţné rovnice rovnováhy elementu pryţového bloku v radiálním směru je zřejmé podle obr. 13., ţe: ηrz ~ (h/2) dp(r) / dr

(21)

a kde p (r) je hodnota normálového napětí – tlaku, charakterizujícího vytékání pryţe. A je tedy v místě r: p(r) = E (δ/h3) r2 + C

(22)


42

V r = R je p(R) = 0, takţe C = -E (δ/h3) R2

(23)

Odhadovaná závislost tlaku p na radiálních pořadnici r je tedy ve stavu p(r) ~ E(δ/h3) (R2 – r2)

(24)

Celková síla F, potřebná ke stlačení pryţokovového cylindrického prvku je tak F = Fo + Fp = π E (δ/h) R2 [1 + 2(R/2h)2]

Obr. 13. Nahrazení účinků smykovým napětím

(25)


43

8.1.2.2 Tvarový faktor tlakové pružiny Tvarový faktor f je definován jako podíl zatíţení plochy a povrchu volné pryţe tlakové pruţiny a Ø( f ) je tvarová funkce tvarového faktoru. V daném případě cylindrické pruţiny je f = π R2 / 2 π R = R/2h

(26)

Ø ( f ) = 1 + 2f2

(27)

a tvarová funkce

Tvarová funkce vyjadřuje poměrné zvýšení tuhosti pryţového prvku vlivem vazby na ocelovém plášti. Je-li konstanta nevázaného pryţového prvku ko = Fo/ δ, konstanta pryţokovového prvku k = F/ δ, potom poměrné zvýšení tuhosti vlivem vazby na ocelové části činí k / ko = F / Fo = Ø ( f )

(28)

Zatímco tvarový faktor f charakterizuje tvar v rámci určité geometrie – typu pryţokovového tlakového prvku, tvarová funkce Ø( f ) přísluší určité geometrii resp. typu pruţiny. [6]


9

44

SHRNUTÍ STUDIJNÍ ČÁSTI Teoretická část se zabývala problematikou pryţe samotné. Bylo zde v několika ka-

pitolách popsáno, co to pryţ je, skladba směsi na výrobu pryţe, způsob výroby, vulkanizace a recyklace pryţe. Je zde základní rozdělení pryţe a pryţových výrobků. Například podle druhu kaučuků, který se pouţívá na pryţové výrobky, podle mnoţství vázané síry a hlavních průmyslových odvětví kde se pryţ nejvíce pouţívá. Ve studijní části jsem ještě popsal dva druhy nejpouţívanějších syntetických kaučuků a to NR a SBR, z jejichţ směsi jsem pak v praktické části dělal zkušební pryţové výrobky. Dále jsou v teoretické části uvedeny fyzikálně mechanické vlastnosti pryţe, a to především její elastické vlastnosti, které jsou u pryţe nejvyuţívanější v praxi. Jako podkapitola je zde i deformační zkouška pryţe, a to zkouška na tlak, se kterou souvisí i teoretický popis tvarového faktoru, který taktéţ vyuţiji při vyhodnocování dat získaných v praktické části. Jako další vlastnosti pryţe jsou popsány vlastnosti tepelné, patří sem závislost modulu pruţnosti pryţe na teplotě a významné teploty pro pryţ, jako teplota zeskelnění a tání. V poslední části jsou popsány sloţené systémy, kdy se pryţ spojuje s různými materiály, a to převáţně s kovovými. Buď lepením anebo vulkanizací. Poznatky z teoretické části budou vyuţity i v části praktické.


II.

PRAKTICKÁ ČÁST

45


46

10 STANOVENÍ CÍLŮ A METOD V PRAKTICKÉ ČÁSTI Cílem této diplomové práce je zjištění vlivu teploty a tvaru na mechanické vlastnosti pryţových výrobků. V první fázi praktické části bude provedena výroba zkušebních pryţových vzorků o šesti různých tvarech, to je plný válec a hranol, válec s kruhovým a čtvercovým otvorem uprostřed a hranol s kruhovým a čtvercovým otvorem uprostřed, o třech výškách z běhounové směsi S 1234. Následuje příprava zkušebních vzorků na deformační zkoušku v tlaku. Ta bude provedena za teploty okolí T1 = 20°C a v teplotní komoře za zvýšených teplot T2 = 60°C, T3 = 100°C. V druhé fázi praktické části bude v programu COSMOS a MSC. PATRAN vytvořen nelineární model jednoho ze zkušebních vzorků. Jedná se o plný válec a bude namodelována simulace zkoušky v tlaku při teplotě okolí T1. Na závěr bude provedeno srovnání naměřených hodnot. Bude zkoumán vliv teploty na mechanické vlastnosti a zda do výsledků zasáhl i tvarový faktor zkušebních vzorků. Nakonec budou srovnány výsledky z modelu z programu COSMOS s výsledky naměřenými při deformační zkoušce.


47

11 VÝROBA ZKUŠEBNÍCH TĚLES Pro studium vlivu teploty na mechanické vlastnosti, bylo zapotřebí vyrobit v lisovací formě zkušební pryţové vzorky. Lisovací forma umoţňovala výrobu šesti různých druhů tvarů pryţových vzorků. Pryţové vzorky byly vyrobeny všechny ze stejného materiálu, a to z běhounové směsi S 1234. Jedná se o tvary čtvercového a kruhového průřezu, buď plné, nebo s kruhovou či čtvercovou dírou uprostřed. Tyto tvary mají připomínat tlumící prvky, které se hojně pouţívají v praxi, jako například silentbloky. Na samotné zkušební vzorky byly potom nalepeny ocelové plechy o rozměrech 55 x 55 x 2mm. Zkušební pryţový vzorek simuloval vázanou tlakovou pruţinu.

Obr. 14. Schéma zkušebních vzorků: a = 49mm, b = 20mm, ø D = 49mm, ø d = 20mm

Obr. 15. Použité zkušební vzorky


48

Obr. 16. Výšky zkušebních vzorků: h1 = 10mm, h2 = 20mm, h3 = 30mm

11.1 Lisovací forma Zkušební vzorky byly vyrobeny ve formě, která byla zkonstruována a navrţena formou stavebnice, takţe bylo moţno jednotlivé části formy měnit podle potřeby. Forma umoţňuje vyrobit šest různých tvarů vzorků, ale umoţňuje vyrobit vzorky pouze jednotné délky, které musely být posléze zkráceny na poţadovaný rozměr (viz. Obr. 16.).

Obr. 17. Lisovací forma


49

11.2 Lisovaní zkušebních vzorků Lisování všech vzorků proběhlo ve školních dílnách na hydraulickém etáţovém lisu 400 x 400mm, elektricky vytápěném. Teplota lisu a čas lisování byl volen podle vulkanizační křivky a byl stanoven na t = 20min. a T = 170°C.

Obr. 18. Hydraulický etážový lis

11.3 Materiál zkušebních vzorků Zkušební vzorky byly vyrobeny z pneumatikářské směsi. Jedná se o tzv. běhounovou směs S 1234. Tato směs se skládá z 50% kaučuku SBR a 50% kaučuku NR. Dodavatelem směsi byla firma BACO Otrokovice.


50

12 VÝPOČET TVAROVÉHO FAKTORU A TVAROVÉ FUNKCE Tvarový faktor a tvarová funkce, zde byla počítána proto, aby se zjistilo, zda různý tvar zkušebních vzorků, měl vliv na naměřené hodnoty při tlakové zkoušce, buď při okolní teplotě anebo za zvýšených teplot.

12.1 Tvarový faktor Tvarový faktor f, definovaný jako podíl zatíţené plochy a volného povrchu zkušebního vzorku, byl zde spočítán pro všech šest různých tvarů a všechny tři výšky (h1 = 10mm, h2 = 20mm, h3 = 30mm). a) Plný pryţový válec o øD = 49mm a výšky hx,

  D2 f1 

D 4    D  hx 4  hx

(29)

Tab. 1. Hodnoty tvarového faktoru f1 Výška hx [mm]

Tvarový faktor f1

h1

1,225

h2

0,6125

h3

0,4083

b) Plný pryţový hranol o rozměrech a = 49mm, výšky hx, a2 a f2   4  a  hx 4  hx


Tvarový faktor f2

h1

1,225

h2

0,6125

h3

0,4083

(30)


51

c) Pryţový válec o øD = 49mm a výšky hx s kruhovým otvorem uprostřed o ød = 20mm,

  D2

f3 



 d2

Dd 4 4    D  hx    d  hx 4  hx

(31)


Tvarový faktor f3

h1

0,725

h2

0,3625

h3

0,2417

d) Pryţový hranol o rozměrech a = 49mm, výšky hx se čtvercovým otvorem uprostřed o rozměrech b = 20mm, výšky hx, f4 

a2  b2 ab  4  x  a  b  4  hx


Tvarový faktor f4

h1

0,725

h2

0,3625

h3

0,2417

(32)


52

e) Pryţový válec o øD = 49mm, výšky hx se čtvercovým otvorem uprostřed o rozměrech b = 20mm, výšky hx

  D2 f5 

 b2

4   D  hx  4  b  hx

(33)


Tvarový faktor f5

h1

0,6351

h2

0,3176

h3

0,2117

f) Pryţový hranol o rozměrech a = 49mm, výšky hx s kruhovým otvorem uprostřed o ød = 20mm, výšky hx.

f6 

a2 

  D2 4

4  a    d   hx

(34)


Tvarový faktor f6

h1

0,4152

h2

0,0201

h3

0,0138

Z vypočtených hodnot vyplívá, ţe s rostoucí výškou tělesa klesá tvarový faktor. To znamená, ţe se zatěţující plocha pryţe zmenšuje oproti ploše volné.


53

12.2 Tvarová funkce Vyjadřuje pro danou geometrii, poměrné zvýšení tuhosti pryţového zkušebního vzorku vlivem vazby na ocelové části, jiţ byly na zkušební vzorky přilepeny. Je zde opět spočítána pro všechny tvary zkušebních těles a pro všechny jejich výšky (h1 = 10mm, h2 = 20mm, h3 = 30mm). A spočítá se jako funkce tvarového faktoru f: Ø(fx)  1  2  f x

(35)

Tab. 7. Hodnoty tvarové funkce Ф(fx)

Ф(f1)

Ф(f2)

Ф(f3)

Ф(f4)

Ф(f5)

Ф(f6)

h1

4,0013

4,0013

2,0513

2,0513

1,8067

1,0034

h2

1,7503

1,7503

1,2628

1,2628

1,2017

1,0009

h3

1,3335

1,3335

1,1168

1,1168

1,0896

1,0004


54

13 MODEL Aby bylo moţné srovnávat experimentálně naměřené hodnoty z deformační zkoušky v tlaku provedené na zkušebních stroji Zwick 1456, byl pro porovnání vytvořen nelineární model simulující tlakovou zkoušku zkušebního vzorku v programu COSMOS a MSC. PATRAN. Jedná se o plný pryţový válec o øD = 49mm a výškách h1 = 10mm, h3 = 30mm. Hyperelastické konstanty potřebné pro vytvoření nelineárních modelů byly zjištěny pomocí programu MSC. PATRAN.

13.1 Tahová zkouška Pro získání hodnot z programu MSC. PATRAN musela být provedena tahová zkouška. Vzorky, pro tahové zkoušky byly vyrobeny ze stejného materiálu, jako zkušební vzorky pro deformační zkoušku v tlaku, tj. z běhounové směsi S 1234. Byly vylisovány také ve školních dílnách v hydraulickém etáţovém lisu (viz. Obr. 18.). Zkouška byla pro porovnání provedena nejprve na zkušením stroji Zwick 1456, ale jelikoţ stroj nemá čelisti vhodné pro uchycení pryţových vzorků, tak byla zkouška v tahu provedena ještě na zkušebním stroji Tensometer 2000, který se pouţívá pouze pro elastomerní materiály. Pro získání hyperelastických konstant z programu MSC.PATRAN byly pouţity naměřené hodnoty ze zkušebního stroje Tensometer 2000. Naměřené hodnoty jsou uvedeny v příloze P I.

Obr. 19. Zkušební vzorky


Obr. 20. Zkušební stroj ZWICK 1456

Obr. 21. Zkušební stroj T2000

55


56

13.2 Zkouška nafukováním Zkušební tělesa pro tuto zkoušku byly opět vyrobeny ze stejného materiálu S 1234, jako vzorky na deformační zkoušku v tlaku. Hodnoty ze zkoušky nafukováním se opět pouţily pro získání hyperelastických konstant z programu MSC. PATRAN. Naměřené hodnoty jsou uvedeny v příloze P II.

Obr. 22. Začátek zkoušky nafukováním (hodnota tlaku na obrázku je v kPa)

Obr. 23. Konec zkoušky nafukováním (hodnota tlaku na obrázku je v kPa)


57

Obr. 24. Zkušební těleso před a po deformaci

13.3 Výpočtový program MSC. PATRAN Jedná se o program, který umoţňuje vytvářet geometrii tělesa, tzn. jeho detailní popis ve 3D (ve 2D), který je určen mnoţinou bodů, které ho určují. Jedná se o preprocesor a postprocesor pro přípravu úloh a analýzu výsledků vhodný pro celou řadu systémů, vyznačujících se vysokou flexibilitou a vysokou úrovní integrace s CAD systémy. Program má své pouţití především v oblasti simulací pevnostních analýz mechanických konstrukcí. V tomto programu byly zjištěny konstanty dvou – parametrového hyperelastického modelu Mooney – Rivlin a vytvořen model pro plný válec výšky h1 = 10mm a øD = 49mm.

Obr. 25. Dvou-parametrový Mooney-Rivlin


58

Obr. 26. Tří-parametrový Mooney-Rivlin

V programu MSC. PATRAN byly také zjištěny konstanty pro tři – parametrový hyperplastický model Mooney – Rivlin, ale jelikoţ se hodnoty výrazně neliší, nebyly pouţity pro tvorbu modelu v programu COSMOS.

13.4 Model z programu MSC. PATRAN Pro plný válec øD = 49mm a výšky h1 = 10mm, byl vytvořen nelineární model v programu MSC. PATRAN. Model simuluje tlakovou zkoušku při teplotě T1 = 20°C. Pro zvolenou deformaci, která činí δ = 1,5mm, vyšla v modelu maximální zatěţující síla F = 4290N a největší napětí, které je na kraji v rozhraní kov - pryţ ζVon Mises = 2,48. 106 Pa. Na obr. 27. je moţno vidět těleso po deformaci, kde osa x je osou symetrie, tzn., ţe lze nakreslit do programu pouze polovinu tělesa a zelená čára naznačuje umístění kovového plechu, který simuluje vázanou tlakovou pruţinu.


Obr. 27. Deformace tělesa

Obr. 28. Velikost napětí Von Mises

59


60

13.5 Výpočtový program COSMOS Je to modulární výpočetní systém zaloţený na metodě konečných prvků vyvinutý firmou SRAC. Celý systém má rozsáhlé moţnosti pouţití při výpočtech tepelných, mechanických, únavových, optimalizačních, elektromagnetických aj. analýz. Úplná modularita umoţňuje získat a provozovat pouze potřebné moduly.

13.6 Model z programu COSMOS Pomocí tohoto výpočtového programu byl vytvořen nelineární model, simulující tlakovou zkoušku zkušebního tělesa z materiálu S 1234. Model byl zhotoven pro plný válec o øD = 49mm a výšky h1 = 10mm, h3 = 30mm. 13.6.1 Hodnoty z modelu pro výšku h1 Zde jsou uvedeny hodnoty vypočtené pro těleso o výšce h1 = 10mm, při teplotě T1 = 20°C. Na obr. 29. je vidět, jaká je v deformovaném tělese napjatost, a na kterých místech je při deformaci největší. Osa y je tzv. osou symetrie to znamená, ţe byla nakreslena v programu pouze polovina tělesa a zelená čára na obrázku naznačuje přilepený kovový plech na těleso, aby vznikla vázaná tlaková pruţina. Největší napětí je na krajích v rozhraní pryţ - kov a činí ζVon

Mises

= 2,17 MPa. V porovnání s modelem z programu MSC.

PATRAN se hodnoty výrazně neliší.

Obr. 29. Napětí Von Mises Těleso bylo postupně zatěţováno aţ na tlak p = 2MPa a deformace odpovídající tomuto tlaku činí δ = 1,495mm. Ostatní hodnoty z programu jsou v tabulce. 8.


61

Tab. 8. Hodnoty vypočtené v programu COSMOS pro h1 0,2 377,15 0,1856

F [N]

p [Mpa] F [N] δ [mm]

0,4 754,29 0,3608

0,6 1131,44 0,5267

0,8 1508,59 0,6842

1 1885,74 0,8343

1,2 2262,89 0,9776

1,4 2640,04 1,115

1,6 3017,19 1,247

1,8 3394,33 1,373

2 3771,48 1,495

4000 R2 = 1 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6 δ [mm]

Obr. 30. Graf závislosti síly na deformaci modelu o výšce h1

13.6.2 Hodnoty z modelu pro výšku h3 Zde jsou uvedeny hodnoty vypočtené v programu COSMOS pro těleso o výšce h3 = 30mm, při teplotě T1 = 20°C. Na obr. 31. je vidět jaká je v deformovaném tělese napjatost, a na kterých místech je při deformaci největší. Osa y je tzv. osou symetrie tzn., ţe byla nakreslena v programu pouze polovina tělesa a zelená čára na obrázku naznačuje přilepený kovový plech na těleso. Největší napětí je na krajích v rozhraní pryţ - kov a činí ζVon Mises = 3,7731 MPa.


62

Obr. 31. Napětí Von Mises Těleso bylo postupně zatěţováno aţ na tlak p = 2MPa a deformace odpovídající tomuto tlaku činí δ = 9,4073mm. Ostatní hodnoty z programu jsou v tabulce 9. Tab. 9. Hodnoty vypočtené v programu COSMOS pro h3 0,2 377,15 1,364

0,4 754,29 2,5898

0,6 1131,44 3,7

0,8 1508,59 4,714

1 1885,74 5,6475

1,2 2262,89 6,511

1,4 2640,04 7,3142

1,6 3017,19 8,0616

1,8 3394,33 8,758

4000 R2 = 0,9999 3500 3000 2500

F [N]

p [Mpa] F [N] δ [mm]

2000 1500 1000 500 0 0

2

4

6

8

10 δ [mm]

Obr. 32. Graf závislosti síly na deformaci modelu o výšce h3

2 3771,48 9,4073


63

14 DEFORMAČNÍ ZKOUŠKA V TLAKU Tlakové zkoušky byly provedeny na zkušebním stroji Zwick 1456. Prováděli se za tří teplot, nejdříve šlo o teplotu okolí T1 = 20°C, pak o teploty zvýšené T2 = 60°C, T3 = 100°C, které byly nastaveny v teplotní komoře Zwick. Jednoosým tlakem byla zatíţena tělesa všech šesti tvarů o třech výškách (h1, h2, h3). Byly zatíţeny tak, aby deformace nepřesáhla ε = 45%. Kaţdé těleso bylo zatíţeno pouze jednou.

14.1 Popis pouţitých zařízení 14.1.1 Zkušební stroj Zwick 1456 Slouţí k měření mechanických vlastností materiálu. Lze na něm provádět zkoušky tlakem, tahem, ohybem a i cyklické zkoušky. Oblast pouţití je omezena pouze velikostí maximální snímané síly, která činí F = 20kN, proto se pouţívá především pro polymerní materiály. S pouţitím teplotní komory Zwick lze měřit mechanické zkoušky v rozsahu teplot -80°C aţ +250°C. Celý průběh zkoušky je okamţitě vyhodnocován na počítači.

Obr. 33. Zkušební stroj Zwick 1456


64

14.1.2 Teplotní komora Zwick Jedná se o standardní teplotní komoru Zwick W 91255 s rozmezím teplot od -80°C do +250°C. Ke komoře můţe být připojen chladící prostředek LN2. Komora je vybavena vnitřním osvětlením a rozhraním pro komunikaci s testovacím PC. Teplotní komora lze umístit na zkušební stroj Zwick 1456.

Obr. 34. Teplotní komora Zwick

Obr. 35. Popis teplotní komory


65

14.2 Tlaková zkouška Tlaková zkouška probíhala ve třech fázích. V první fázi byla zkušební tělesa zatíţena jednoosým tlakem při teplotě okolí T1 = 20°C. V druhé fázi byla tělesa v teplotní komoře napřed vytemperována na teplotu T2 = 60°C, po dobu t = 20min. a poté zatíţena jednoosým tlakem. V poslední třetí fázi byla tělesa vytemperována na teplotu T3 = 100°C, po dobu t = 20min. a zatíţena jednoosým tlakem.

Obr. 36. Zatěžování zkušebních těles

14.2.1 Naměřené hodnoty Naměřené hodnoty z deformační zkoušky tlakem, byly sestaveny do tabulek a do grafických závislostí dle teploty a výšky zkušebního vzorku. Všechny hodnoty jsou uvedeny v přílohách P III aţ PLIII.


14.3 Srovnání vlivů teplot, tvarů a výšek z naměřených grafů závislosti napětí na poměrném stlačení 14.3.1 Srovnání při T1 a h1, pro všechny tvary

Obr. 37. Graf srovnání všech tvarů při okolní teplotě 20°C a výškách 10mm 14.3.2 Srovnání T2 a h1, pro všechny tvary

Obr. 38. Graf srovnání všech tvarů při teplotě 60°C a výškách 10mmm

66

UTB ve Zlíně, Fakulta technologická 14.3.3 Srovnání T3 a h1, pro všechny tvary

Obr. 39. Graf srovnání všech tvarů při teplotě 100°C a výškách 10mm 14.3.4 Srovnání T1 a h2, pro všechny tvary

Obr.40. Graf srovnání všech tvarů při okolní teplotě 20°C a výškách 20mm

67


Obr. 41. Graf srovnání všech tvarů při teplotě 60°C a výškách20mm 14.3.6 Srovnání T3 a h2, pro všechny tvary

Obr. 42. Graf srovnání všech tvarů při teplotě 100°C a výškách 20mm

68


Obr. 43. Graf srovnání všech tvarů při okolní teplotě 20°C a výškách 30mm 14.3.8 Srovnání T2 a h3, pro všechny tvary

Obr.44. Graf 10. Srovnání všech tvarů při teplotě 60°C a výškách 30mm

69


Obr. 45. Graf srovnání všech tvarů při teplotě 100°C a výškách 30mm 14.3.10Plný válec: srovnání výšky hx při všech teplotách a) Srovnání h1 při T1, T2, T3

Obr. 46. Graf srovnání všech teplot (20, 60, 100°C) při výškách 10mm

70

UTB ve Zlíně, Fakulta technologická b) Srovnání h2 při T1, T2, T3

Obr. 47. Graf srovnání všech teplot (20, 60, 100°C) při výškách 20mm c) Srovnání h3 při T1, T2, T3


71

UTB ve Zlíně, Fakulta technologická 14.3.11Plný hranol: srovnání výšky hx při všech teplotách a) Srovnání h1 při T1, T2, T3

Obr.49. Graf srovnání všech teplot (20, 60, 100°C) při výškách 10mm b) Srovnání h2 při T1, T2, T3


72

UTB ve Zlíně, Fakulta technologická c) Srovnání h3 při T1, T2, T3

Obr. 51. Graf srovnání všech teplot (20, 60, 100°C) při výškách 30mm 14.3.12Válec s kulatým otvorem: srovnání výšky hx při všech teplotách a) Srovnání h1 při T1, T2, T3


73




74

UTB ve Zlíně, Fakulta technologická 14.3.13Hranol s kulatým otvorem: srovnání výšky hx při všech teplotách a) Srovnání h1 při T1, T2

Obr. 55. Graf srovnání všech teplot (20, 60°C) při výškách 10mm b) Srovnání h2 při T1, T2

Obr. 56. Graf srovnání všech teplot (20, 60°C) při výškách 20mm

75

UTB ve Zlíně, Fakulta technologická c) Srovnání h3 při T1, T2

Obr. 57. Graf srovnání všech teplot (20, 60°C) při výškách 30mm 14.3.14Válec se čtvercovým otvorem: srovnání výšky hx při všech teplotách a) Srovnání h1 při T1, T2, T3


76




77

UTB ve Zlíně, Fakulta technologická 14.3.15Hranol se čtvercovým otvorem: srovnání výšky hx při všech teplotách a) Srovnání h1 při T1, T2, T3


b) Srovnání h2 při T1, T2, T3


78


79

c) Srovnání h3 při T1, T2, T3


Z uspořádání srovnávacích grafů je moţno pozorovat vliv tvaru zkušebních těles a vliv teploty. Na obr. 37 aţ 39 lze vidět výrazný vliv tvaru na zjišťovanou závislost ζ, ε. Velká hodnota tvarového faktoru zapříčinila největší rozdíly mezi naměřenými závislostmi pro výšku těles h1 při teplotě T1, kde se jako nejvíce tuhý jeví plný válec. U těles s výškou 20mm, tzn. s niţším tvarovým faktorem, lze pozorovat na obr. 40 aţ 42 menší rozdíly mezi naměřenými závislostmi a nejméně měl tvar těles vliv na naměřené závislosti na obr. 43 aţ 45, kde pro tělesa s výškou 30mm, byla hodnota tvarového faktoru nejmenší. Vliv teploty lze sledovat na obr. 46 aţ 63, které ukazují, ţe na mechanické zkoušky byl vliv teploty nevýrazný. V některých případech lze pozorovat zvýšení tuhosti s rostoucí teplotou, ale to můţeme přisuzovat zřejmě i jiným vlivům, jako např. kvalita spojení pryţkov, nerovnost povrchu těles nebo jejich špatná homogenita. Všechny grafické závislosti byly naměřeny při kladných teplotách. Vliv záporných teplot nebyl v tomto případě zkoumán a mohl by se stát námětem pro další práci.


80

15 POROVNÁNÍ VÝLEDKŮ Z MODELU A EXPERIMENTÁLNÍHO MĚŘENÍ PRO PLNÝ VÁLEC Zde jsou srovnány naměřené výsledky z tlakové zkoušky na zkušebním stroji Zwick 1456 s výsledky z programu COSMOS, pro plný válec øD = 49mm a výšky h1, h3. Modul pruţnosti v tlaku byl pro potřebné výpočty určen z grafu na obr. 64. a jeho hodnota činí E = 3,85MPa. Výška zkušebního tělesa pro určení modulu E byla h = 60mm a šlo o nevázanou tlakovou pruţinu kruhového průřezu s nalubrikovanými zatěţovanými plochami, aby bylo zabráněno tření.

Obr. 64. Graf pro určení modulu pružnosti tlaku

15.1 Srovnání model – experiment pro plný válec výšky h1 Obr. 65. ukazuje závislosti sil FM vypočtených z modelu a sil FE odečtených z experimentálního měření, pro dané deformace δ. To, ţe se od sebe křivky výrazně liší, můţe způsobovat několik faktorů. Nejpravděpodobněji se jeví rozdíl v Poissonově poměru ν. V modelu byl pouţit Poissonův poměr blíţící se ν = 0.5, ale Poissonův poměr zkušebních materiálů nebyl změřen. Byly známy pouze konstanty hyperelastického modelu Money – Rivlin. Malé rozdíly ν zapříčiňují velké rozdíly ve výpočtu deformací.


81

Dále můţe být jednou z příčin samotný tvarový faktor zkušebního tělesa. To znamená, ţe s rostoucím tvarovým faktorem, se modelové výsledky výrazně liší od výsledků reálných. Ale nejednoznačnost výsledků by bylo potřeba ještě prověřit.

Obr. 65. Graf srovnání závislostí síly na deformaci pro h1

Tab. 10. Srovnávací tabulka s hodnotami síly a deformace pro h1 FM [N]

377,15

754,29

1131,44 1508,59 1885,74 2262,89 2640,04 3017,19 3394,33 3771,48

FE [N] δ [mm]

29,53 0,1856

105,09 0,3608

232,94 0,5267

413,56 0,6842

614,59 0,8343

826,88 0,9776

1038,07 1249,63 1454,26 1653,15 1,115 1,247 1,373 1,495

15.1.1 Srovnání tuhostí model – experiment pro výšku h1 podle zvolené síly Pro srovnání tuhostí obou tlakových pruţin model – experiment byla zvolena jedna síla jejíchţ hodnota činí F = 3771,48N a k této síle byly vyhledány deformace, pro model je hodnota deformace δ1 = 1,495mm a pro experiment δ2 = 3,65mm. Tuhost pruţiny se spočítá podle vztahu:

Kx 

F

x

(36)


82

Tab. 11. Srovnávací tabulka tuhostí pro výšku h1 Model – K1 [N/mm]

Experiment – K2 [N/mm]

2522,73

1033,28

15.2 Srovnání model – experiment pro plný válec výšky h3 Obr. 66. ukazuje závislosti sil FM vypočtených z modelu a sil FE odečtených z experimentálního měření, pro dané deformace δ. Křivky se od sebe liší jen nepatrně. Z toho vyplývá, ţe u těles s malým tvarovým faktorem se reálné výsledky výrazně neliší od výsledků modelových, a kdyby se tvarový faktor dále zmenšoval, rozdíl by se zřejmě ještě více sníţil. Teoreticky je rozdíl zřejmě zapříčiněn Poissonovým poměrem ν jako v předešlém případě.

Obr. 66. Graf srovnání závislostí síly na deformaci pro h3


83

Tab. 12. Srovnávací tabulka s hodnotami síly a deformace pro h3 FM [N]

377,15

754,29

1131,44 1508,59 1885,74 2262,89 2640,04 3017,19 3394,33 3771,48

FE [N] δ [mm]

384,16 1,364

742,53 2,5898

1065,9 3,7

1369,6 4,714

1657,73 1932,53 2200,62 2464,48 2726,65 2990,93 5,6475 6,511 7,3142 8,0616 8,758 9,4073

15.2.1 Srovnání tuhostí model – experiment pro výšku h3 podle zvolené síly Pro srovnání tuhostí obou pruţin model – experiment byla zvolena jedna síla jejíchţ hodnota činí F = 3771,48N a k této síle byly vyhledány deformace, pro model je hodnota deformace δ1 = 9,4073mm a pro experiment δ2 = 11,2mm. Tuhost pruţiny se spočítá podle vztahu:

Kx 

F

(37)

x

Tab. 13. Srovnávací tabulka tuhostí pro výšku h3 Model – K1 [N/mm]

Experiment – K2 [N/mm]

400,91

336,74

15.3 Srovnání tuhostí model – experiment z hlediska tvaru Zde se při porovnání tuhostí, tlakových pruţin o øD = 49mm a výšky h1, h2, model – experiment počítá s tvarovým faktorem f tělesa (tab. 1 aţ 6), kde se přes tvarovou funkci Ø(f) (tab. 7) spočítá celková zatěţující síla F pro zvolenou deformaci δ. 15.3.1 Výpočet tuhosti model – experiment pro výšku h1 a h3 Nejprve se spočítá síla FO, kterou zatěţuji, při jednoosém tlaku nevázanou válcovou pruţinu, kde za δ pro výšku h1 = 10mm dosadím v případě modelu δ = 1,495mm a experimentu δ = 3,65mm a pro výšku h3 = 30mm je pro model δ = 9,4073mm, pro experiment δ = 11,2mm: FO 

  E   R2 hx

(38)


84

Pak celková síla F potřebná na stlačení pryţokovového válcového prvku se spočítá podle vztahu:

F    f   FO

(39)

A tuhost jednotlivých pruţin se spočítá jako poměr celkové síly ku jednotlivé deformaci: K

F

(40)



Tab. 14. Srovnávací tabulka tuhostí pružin Model h1

Experiment h3

h1

h3

2904,96

322,68

K [N/mm] 2904,96

322,68

Vypočtené tuhosti v tomto případě nevykazují ţádný rozdíl.


85

ZÁVĚR Teoretická část byla věnována studiu pryţe. Bylo v ní popsáno co to pryţ je, jak se vyrábí, recykluje a její rozdělení. Dále jsou popsány nejpouţívanější kaučuky pro pryţové výrobky a co je to tvarový faktor. Jsou zde popsány mechanické a tepelné vlastnosti a na závěr teoretické části jsou uvedeny sloţené systémy a konstrukční pryţové prvky. Praktická část diplomové práce se zabývala vlivem teploty a tvaru na mechanické vlastnosti pryţových těles. Ty byly zatěţovány jednoosým tlakem při třech různých teplotách. Jednalo se o teplotu okolí T1 = 20°C a teploty zvýšené T2 = 60°C, T3 = 100°C, které byly nastaveny v teplotní komoře. V první části je popsána výroba pryţových zkušebních těles, které byly zhotoveny ve školních dílnách v lisovací formě. Forma umoţňovala vyrobit šestici různých jednoduchých tvarů, které by co nejvíce připomínaly v praxi hojně pouţívané pryţokovové prvky, tzv. silentbloky. Forma umoţňovala vyrobit tělesa pouze jednotné délky, které se pak musely upravit na poţadované výšky h1 = 10mm, h2 = 20mm, h3 = 30mm. Na ně byly nalepeny kovové plechy, aby se vytvořila podobnost s vázanou tlakovou pruţinou. Potom byl spočítán jejich tvarový faktor a tvarová funkce, aby se zjistil jejich případný vliv při tlakové zkoušce. V druhé části byl vytvořen model v programu COSMOS a MSC. PATRAN. Byla simulována zkouška v tlaku pro plný válec o øD = 49mm, výšek h1 a h3, při teplotě okolí T1. Po srovnání obou modelů, bylo zjištěno, ţe vypočtené hodnoty se výrazně neliší. Při porovnání výsledků s experimentálním měřením byl pouţit model z programu COSMOS. V další části je popsán průběh samotné deformační zkoušky v tlaku. Zkouška probíhala pouze za kladných teplot T1, T2 a T3 a bylo zjištěno, ţe rozsah zvolených teplot měl na mechanické vlastnosti těles pouze nevýrazný vliv. Naopak tvarový faktor měl největší vliv u těles nejmenší výšky, kde byly mezi naměřenými závislostmi ζ, ε největší rozdíly. V poslední části byly porovnány výsledky z modelu a experimentálního měření. Bylo zjištěn zajímavý fakt, ţe s rostoucím tvarovým faktorem se výrazně lišily reálné výsledky od modelových.


86

SEZNAM POUŢITÉ LITERATURY [1] Franta, I. Gumárenská technologie I. SNTL, Praha, 1979. [2] Franta, I. Gumárenská technologie II. SNTL, Praha, 1969. [3] Štěpán, M. Gumárenská technologie III. SNTL, Praha, 1956. [4] Holub, J. Gumárenská technologie VII. SNTL, Praha, 1967. [5] R. Peremský, M. Samec. Gumárenská technologie VIII. SNTL, Praha, 1968. [6] Šuba, O. Dimenzování a navrhování výrobků z polymeru, UTB Zlín, 2006, ISBN 80-7318-413-3. [7] Zámorský, Z. Nauka o polymerech II. VUT Brno, 1980. [8] Mahlovský, J. Černý, J. Kobylík, L. Příručka pro gumárenskou praxi, Praha, 1974. [9] Kubík, J. Zytka, A. Zkušební metody v gumárenství, SNTL, Praha, 1962. [10] Ovsík, M. Studie tvarového faktoru elastomerních prvků [diplomová práce], UTB, FT Zlín, 2007. [11] Lutonský, Z. Vliv teploty na mechanické chování polymerů a kompozitů [diplomová práce], UTB, FT Zlín, 2007.


SEZNAM POUŢITÝCH SYMBOLŮ A ZKRATEK ζt

napětí v tahu [MPa]

ζd

napětí v tlaku [MPa]

F

velikost zatěţující síly [N]

S

průřez tělesa [mm2]

ε

poměrná deformace [%]

h

výška tělesa [mm]

E

modul pruţnosti v tlaku/tahu [MPa]

ν

Poissonův poměr [-]

f

tvarový faktor [-]

η

smykové napětí [MPa]

p

tlak [MPa]

δ

deformace [mm]

R

poloměr tělesa [mm]

K

tuhost vázané tlakové pruţiny [N/mm]

T

teplota [°C]

t

čas [s]

D

průměr tělesa [mm]

LN2

tekutý dusík (liquid nitrogen)

G

modul pruţnosti ve smyku [MPa]

87


88

SEZNAM OBRÁZKŮ Obr. 1. Průběh oxidace Obr. 2. Destruktivní zpracování pryţového odpadu Obr. 3. Ukázka výrobků z pryţe (hadice, hardy spojky, podlahovina ,houby ,těsnící krouţky) Obr. 4. Struktura řetězce NR Obr. 5. Struktura řetězce SBR Obr. 6. Pryţokovové výrobky – silentbloky Obr. 7. Homogenní deformace Obr. 8. Nehomogenní deformace Obr. 9. Modul pruţnosti v tlaku v závislosti na teplotě pro pryţ s kaučuky a – NR, b - SBR Obr. 10. Závislost mechanických vlastností pryţe na teplotě Obr.11. Závislost zatíţení na deformaci Obr. 12. Tlaková pruţina Obr. 13. Nahrazení účinků smykovým napětím Obr. 14. Schéma zkušebních vzorků: a = 49mm, b = 20mm, ø D = 49mm, ø d = 20mm Obr. 15. Pouţité zkušební vzorky Obr. 16. Výšky zkušebních vzorků: h1 = 10mm, h2 = 20mm, h3 = 30mm Obr. 17. Lisovací forma Obr. 18. Hydraulický etáţový lis Obr. 19. Zkušební vzorky Obr. 20. Zkušební stroj ZWICK 1456 Obr. 21. Zkušební stroj T2000 Obr. 22. Začátek zkoušky nafukováním (hodnota tlaku na obrázku je v kPa) Obr. 23. Konec zkoušky nafukováním (hodnota tlaku na obrázku je v kPa) Obr. 24. Zkušební těleso před a po deformaci

UTB ve Zlíně, Fakulta technologická Obr. 25. Dvou-parametrový Mooney-Rivlin Obr. 26. Tří-parametrový Mooney-Rivlin Obr. 27. Deformace tělesa Obr. 28. Velikost napětí Von Mises Obr. 29. Napětí Von Mises Obr. 30. Graf závislosti síly na deformaci modelu o výšce h1 Obr. 31. Napětí Von Mises Obr. 33. Zkušební stroj Zwick 1456 Obr. 34. Teplotní komora Zwick Obr. 35. Popis teplotní komory Obr. 36. Zatěţování zkušebních těles Obr. 37. Graf srovnání všech tvarů při okolní teplotě 20°C a výškách 10mm Obr. 38. Graf srovnání všech tvarů při teplotě 60°C a výškách 10mmm Obr. 39. Graf srovnání všech tvarů při teplotě 100°C a výškách 10mm Obr.40. Graf srovnání všech tvarů při okolní teplotě 20°C a výškách 20mm Obr. 41. Graf srovnání všech tvarů při teplotě 60°C a výškách20mm Obr. 42. Graf srovnání všech tvarů při teplotě 100°C a výškách 20mm Obr. 43. Graf srovnání všech tvarů při okolní teplotě 20°C a výškách 30mm Obr.44. Graf 10. Srovnání všech tvarů při teplotě 60°C a výškách 30mm Obr. 45. Graf srovnání všech tvarů při teplotě 100°C a výškách 30mm Obr. 46. Graf srovnání všech teplot (20, 60, 100°C) při výškách 10mm Obr. 47. Graf srovnání všech teplot (20, 60, 100°C) při výškách 20mm Obr. 48. Graf srovnání všech teplot (20, 60, 100°C) při výškách 30mm Obr.49. Graf srovnání všech teplot (20, 60, 100°C) při výškách 10mm Obr. 50. Graf srovnání všech teplot (20, 60, 100°C) při výškách 20mm Obr. 51. Graf srovnání všech teplot (20, 60, 100°C) při výškách 30mm

89

UTB ve Zlíně, Fakulta technologická Obr. 52. Graf srovnání všech teplot (20, 60, 100°C) při výškách 10mm Obr. 53. Graf srovnání všech teplot (20, 60, 100°C) při výškách 20mm Obr. 54. Graf srovnání všech teplot (20, 60, 100°C) při výškách 30mm Obr. 55. Graf srovnání všech teplot (20, 60°C) při výškách 10mm Obr. 56. Graf srovnání všech teplot (20, 60°C) při výškách 20mm Obr. 57. Graf srovnání všech teplot (20, 60°C) při výškách 30mm Obr. 58. Graf srovnání všech teplot (20, 60, 100°C) při výškách 10mm Obr. 59. Graf srovnání všech teplot (20, 60, 100°C) při výškách 20mm Obr. 60. Graf srovnání všech teplot (20, 60, 100°C) při výškách 30mm Obr. 61. Graf srovnání všech teplot (20, 60, 100°C) při výškách 10mm Obr. 62. Graf srovnání všech teplot (20, 60, 100°C) při výškách 20mm Obr. 63. Graf srovnání všech teplot (20, 60, 100°C) při výškách 30mm Obr. 64. Graf pro určení modulu pruţnosti tlaku Obr. 65. Graf srovnání závislostí síly na deformaci pro h1 Obr. 66. Graf srovnání závislostí síly na deformaci pro h3

90


SEZNAM TABULEK Tab. 1. Hodnoty tvarového faktoru f1 Tab. 2. Hodnoty tvarového faktoru f2 Tab. 3. Hodnoty tvarového faktoru f3 Tab. 4. Hodnoty tvarového faktoru f4 Tab. 5. Hodnoty tvarového faktoru f5 Tab. 6. Hodnoty tvarového faktoru f6 Tab. 7. Hodnoty tvarové funkce Tab. 8. Hodnoty vypočtené v programu COSMOS pro h1 Tab. 9. Hodnoty vypočtené v programu COSMOS pro h3 Tab. 10. Srovnávací tabulka s hodnotami síly a deformace pro h1 Tab. 11. Srovnávací tabulka tuhostí pro výšku h1 Tab. 12. Srovnávací tabulka s hodnotami síly a deformace pro h3 Tab. 13. Srovnávací tabulka tuhostí pro výšku h3 Tab. 14. Srovnávací tabulka tuhostí pruţin

91


92

SEZNAM PŘÍLOH PŘÍLOHA P I: TAHOVÁ ZKOUŠKA, MATERIÁL S 1234 PŘÍLOHA P II: ZKOUŠKA NAFUKOVÁNÍM, MATERIÁL S 1234 PŘÍLOHA P III AŢ PŘÍLOHA P LIII: TLAKOVÁ ZKOUŠKA, NAMĚŘENÉ HODNOTY

PŘÍLOHA P I: TAHOVÁ ZKOUŠKA, MATERIÁL S 1234 Vzorek 1

ε [-]

Vzorek 2

ε [-]

σ [Pa]

Vzorek 3

ε [-]

σ [Pa]

Vzorek 4

ε [-]

σ [Pa]

σ [Pa]

0

0

0

0

0

0

0

0

0,015

133286

0,024

220433

0,016

155707

0,017

161311

0,041

230481

0,043

252725

0,042

255118

0,045

303503

0,071

369105

0,073

339597

0,072

337934

0,066

335395

0,113

429892

0,083

374329

0,087

366315

0,095

408981

0,145

493069

0,12

436392

0,118

437345

0,115

435893

0,172

556326

0,138

468684

0,149

501241

0,147

499679

0,195

561185

0,167

523263

0,165

524891

0,162

526591

0,223

619503

0,196

577924

0,197

569867

0,194

580575

0,243

641412

0,214

602733

0,217

593517

0,21

600177

0,273

682760

0,243

649911

0,248

643223

0,241

654081

0,293

702199

0,274

699528

0,26

671604

0,274

690874

0,32

755656

0,291

714414

0,295

702388

0,289

710476

0,34

755656

0,322

749227

0,323

747364

0,321

747269

0,355

784815

0,341

766553

0,34

768688

0,339

761970

0,387

821303

0,373

808769

0,373

804125

0,372

801253

0,418

855402

0,388

823654

0,383

896480

0,39

820855

0,433

872371

0,418

868310

0,445

910670

0,419

852667

0,46

903999

0,425

898162

0,482

993486

0,431

918862

0,497

933158

0,411

955263

0,573

1010000

0,42

967947

0,515

950207

0,425

972588

0,591

1021870

0,462

975257

0,526

989085

0,522

937856

0,619

1050250

0,549

963046

0,522

1013380

0,537

982512

0,632

1073900

0,568

1016950

0,526

1023100

0,565

1019770

0,663

1099950

0,588

1026750

0,597

1030430

0,581

1037170

0,686

1185170

0,621

1056150

PŘÍLOHA P II: ZKOUŠKA NAFUKOVÁNÍM, MATERIÁL S 1234 Tlak: p [Mpa] 0 20 31 47 61 70 85 89 95 100 104 108 111 115 118 122 126 128 131 134 138 140 142 145 149 153 156 161 167 172 177 181 186 192 197 202 207 209 212 231 237 239 240

Poloměr: R [mm] 27,206 54,199 48,6562 65,8501 24,7864 44,0252 38,0711 35,9133 31,8105 26,8372 32,0374 27,5259 27,5219 28,2172 29,3884 31,1665 30,3615 34,0645 33,5229 35,7388 35,5648 36,224 36,4726 39,4442 34,4255 41,6039 38,3597 43,6073 43,675 45,2205 45,9053 46,036 50,3371 47,9161 51,2981 51,819 55,112 56,9509 60,0041 57,6594 62,0112 67,2383 77,7001

Délka oblouku: L [mm] 14,2383 14,8351 14,7712 15,6257 16,0395 16,4893 17,7049 18,2539 18,8396 19,12 20,3336 20,7228 22,3109 23,4395 24,7207 26,3965 28,1636 28,8149 30,2891 30,4731 32,2842 33,0264 34,4396 34,4369 34,9031 36,2957 37,1018 38,1586 39,8764 41,158 43,2334 44,4956 45,2543 47,2288 49,5393 49,7779 52,0905 52,7539 54,4885 56,7219 57,4766 58,9921 65,2508

PŘÍLOHA P III: TLAKOVÁ ZKOUŠKA, NAMĚŘENÉ HODNOTY Materiál: S 1234 Teplota: 20 °C Těleso: a = 49mm, l = 10mm

ζ Mpa 8,78

F N 21074,84

ε % 45

δ mm 6,93

E N/mm2 11,09

PŘÍLOHA P IV: TLAKOVÁ ZKOUŠKA, NAMĚŘENÉ HODNOTY Materiál: S 1234 Teplota: 60 °C Těleso: a = 49mm, l = 10mm

ζ Mpa 7,62

F N 18285,84

ε % 45

δ mm 6,89

E N/mm2 9,86

PŘÍLOHA P V: TLAKOVÁ ZKOUŠKA, NAMĚŘENÉ HODNOTY Materiál: S 1234 Teplota: 100 °C Těleso: a = 49mm, l = 10mm

ζ MPa 6,71

F N 16111,75

ε % 45

δ mm 7,31

E N/mm2 9,77

PŘÍLOHA P VI: TLAKOVÁ ZKOUŠKA, NAMĚŘENÉ HODNOTY Materiál: S 1234 Teplota: 20 °C Těleso: a = 49mm, l = 20mm

ζ MPa 4,42

F N 10615,01

ε % 45

δ mm 12,04

E N/mm2 6,04

PŘÍLOHA P VII: TLAKOVÁ ZKOUŠKA, NAMĚŘENÉ HODNOTY Materiál: S 1234 Teplota: 60 °C Těleso: a = 49mm, l = 20mm

ζ MPa 5,44

F N 13064,8

ε % 45

δ mm 12,12

E N/mm2 6,67

PŘÍLOHA P VIII: TLAKOVÁ ZKOUŠKA, NAMĚŘENÉ HODNOTY Materiál: S 1234 Teplota: 100 °C Těleso: a = 49mm, l = 20mm

ζ Mpa 5,12

F N 12293,56

ε % 45

δ mm 12,11

E N/mm2 6,78

PŘÍLOHA P IX: TLAKOVÁ ZKOUŠKA, NAMĚŘENÉ HODNOTY Materiál: S 1234 Teplota: 20 °C Těleso: a = 49mm, l = 30mm

ζ Mpa 3,71

F N 8898,44

ε % 45

δ mm 16,07

E N/mm2 5,59

PŘÍLOHA P X: TLAKOVÁ ZKOUŠKA, NAMĚŘENÉ HODNOTY Materiál: S 1234 Teplota: 60 °C Těleso: a = 49mm, l = 30mm

ζ MPa 3,5

F N 8411,88

ε % 45

δ mm 15,77

E N/mm2 5,13

PŘÍLOHA P XI: TLAKOVÁ ZKOUŠKA, NAMĚŘENÉ HODNOTY Materiál: S 1234 Teplota: 100 °C Těleso: a = 49mm, l = 30mm

ζ MPa 3,57

F N 8582,08

ε % 45

δ mm 16,34

E N/mm2 5,4

PŘÍLOHA P XII: TLAKOVÁ ZKOUŠKA, NAMĚŘENÉ HODNOTY Materiál: S 1234 Teplota: 20 °C Těleso: a = 49mm, b = 20mm, l = 10mm

ζ MPa 9,18

F N 18375,63

ε % 45

δ mm 8,27

E N/mm2 7,49

PŘÍLOHA P XIII: TLAKOVÁ ZKOUŠKA, NAMĚŘENÉ HODNOTY Materiál: S 1234 Teplota: 60 °C Těleso: a = 49mm, b = 20mm, l = 10mm

ζ MPa 6,74

F N 13489,51

ε % 45

δ mm 8,95

E N/mm2 5,98

PŘÍLOHA P XIV: TLAKOVÁ ZKOUŠKA, NAMĚŘENÉ HODNOTY Materiál: S 1234 Teplota: 100 °C Těleso: a = 49mm, b = 20mm, l = 10mm

ζ MPa 10,18

F N 20362,11

ε % 45

δ mm 7,86

E N/mm2 9,13

PŘÍLOHA P XV: TLAKOVÁ ZKOUŠKA, NAMĚŘENÉ HODNOTY Materiál: S 1234 Teplota: 20 °C Těleso: a = 49mm, b = 20mm, l = 20mm

ζ MPa 4,16

F N 8331,49

ε % 45

δ mm 11,56

E N/mm2 5,34

PŘÍLOHA P XVI: TLAKOVÁ ZKOUŠKA, NAMĚŘENÉ HODNOTY Materiál: S 1234 Teplota: 60 °C Těleso: a = 49mm, b = 20mm, l = 20mm

ζ MPa 5,23

F N 10460,07

ε % 45

δ mm 12,55

E N/mm2 5,81

PŘÍLOHA P XVII: TLAKOVÁ ZKOUŠKA, NAMĚŘENÉ HODNOTY Materiál: S 1234 Teplota: 100 °C Těleso: a = 49mm, b = 20mm, l = 20mm

ζ MPa 4,52

F N 9043,91

ε % 45

δ mm 12,56

E N/mm2 5,78

PŘÍLOHA P XVIII: TLAKOVÁ ZKOUŠKA, NAMĚŘENÉ HODNOTY Materiál: S 1234 Teplota: 20 °C Těleso: a = 49mm, b = 20mm, l = 30mm

ζ MPa 2,99

F N 5975,38

ε % 45

δ mm 17,03

E N/mm2 5,05

PŘÍLOHA P XIX: TLAKOVÁ ZKOUŠKA, NAMĚŘENÉ HODNOTY Materiál: S 1234 Teplota: 60 °C Těleso: a = 49mm, b = 20mm, l = 30mm

ζ MPa 2,75

F N 5498,94

ε % 45

δ mm 17,03

E N/mm2 4,57

PŘÍLOHA P XX: TLAKOVÁ ZKOUŠKA, NAMĚŘENÉ HODNOTY Materiál: S 1234 Teplota: 100 °C Těleso: a = 49mm, b = 20mm, l = 30mm

ζ MPa 2,77

F N 5537,42

ε N 45

δ mm 16,53

E N/mm2 4,8

PŘÍLOHA P XXI: TLAKOVÁ ZKOUŠKA, NAMĚŘENÉ HODNOTY Materiál: S 1234 Teplota: 20 °C Těleso: a = 49mm, ød = 20mm, l = 10mm

ζ MPa 10,7

F N 22327,28

ε % 42,71

δ mm 7,85

E N/mm2 9,84

PŘÍLOHA P XXII: TLAKOVÁ ZKOUŠKA, NAMĚŘENÉ HODNOTY Materiál: S 1234 Teplota: 60 °C Těleso: a = 49mm, ød = 20mm, l = 10mm

ζ MPa 9,57

F N 19975,46

ε % 45

δ mm 8,63

E N/mm2 8,68

PŘÍLOHA P XXIII: TLAKOVÁ ZKOUŠKA, NAMĚŘENÉ HODNOTY Materiál: S 1234 Teplota: 20 °C Těleso: a = 49mm, ød = 20mm, l = 20mm

ζ MPa 5,17

F N 10781,26

ε % 45

δ mm 12,23

E N/mm2 6,3

PŘÍLOHA P XXIV: TLAKOVÁ ZKOUŠKA, NAMĚŘENÉ HODNOTY Materiál: S 1234 Teplota: 60 °C Těleso: a = 49mm, ød = 20mm, l = 20mm

ζ MPa 4,95

F N 10334,86

ε % 45

δ mm 12,03

E N/mm 6,35

PŘÍLOHA P XXV: TLAKOVÁ ZKOUŠKA, NAMĚŘENÉ HODNOTY Materiál: S 1234 Teplota: 20 °C Těleso: a = 49mm, ød = 20mm, l = 30mm

ζ MPa 3,71

F N 7743,27

ε % 45

δ mm 16,39

E N/mm2 5,35

PŘÍLOHA P XXVI: TLAKOVÁ ZKOUŠKA, NAMĚŘENÉ HODNOTY Materiál: S 1234 Teplota: 60 °C Těleso: a = 49mm, ød = 20mm, l = 30mm

ζ MPa 3,54

F N 7378,56

ε % 45

δ mm 16,69

E N/mm2 5,23

PŘÍLOHA P XXVII: TLAKOVÁ ZKOUŠKA, NAMĚŘENÉ HODNOTY Materiál: S 1234 Teplota: 20 °C Těleso: øD = 49mm, l = 10mm

ζ MPa 9,87

F N 18614,67

ε % 45

δ mm 6,79

E N/mm2 10,6

PŘÍLOHA P XXVIII: TLAKOVÁ ZKOUŠKA, NAMĚŘENÉ HODNOTY Materiál: S 1234 Teplota: 60 °C Těleso: øD = 49mm, l = 10mm

ζ MPa 9,91

F N 18693,9

ε % 45

δ mm 6,41

E N/mm2 10,71

PŘÍLOHA P XXIX: TLAKOVÁ ZKOUŠKA, NAMĚŘENÉ HODNOTY Materiál: S 1234 Teplota: 100 °C Těleso: øD = 49mm, l = 10mm

ζ MPa 8,16

F N 15392,34

ε % 45

δ mm 6,56

E N/mm2 10,67

PŘÍLOHA P XXX: TLAKOVÁ ZKOUŠKA, NAMĚŘENÉ HODNOTY Materiál: S 1234 Teplota: 20 °C Těleso: øD = 49mm, l = 20mm

ζ MPa 4,24

F N 7986,57

ε % 45

δ mm 11,44

E N/mm2 5,9

PŘÍLOHA P XXXI: TLAKOVÁ ZKOUŠKA, NAMĚŘENÉ HODNOTY Materiál: S 1234 Teplota: 60 °C Těleso: øD = 49mm, l = 20mm

ζ MPa 5,58

F N 10519,87

ε % 45

δ mm 11,94

E N/mm2 6,76

PŘÍLOHA P XXXII: TLAKOVÁ ZKOUŠKA, NAMĚŘENÉ HODNOTY Materiál: S 1234 Teplota: 100 °C Těleso: øD = 49mm, l = 20mm

ζ MPa 5,12

F N 9628,03

ε % 45

δ mm 11,88

E N/mm2 6,38

PŘÍLOHA P XXXIII: TLAKOVÁ ZKOUŠKA, NAMĚŘENÉ HODNOTY Materiál: S 1234 Teplota: 20 °C Těleso: øD = 49mm, l = 30mm

ζ MPa 4,07

F N 7676,56

ε % 45

δ mm 15,48

E N/mm2 5,33

PŘÍLOHA P XXXIV: TLAKOVÁ ZKOUŠKA, NAMĚŘENÉ HODNOTY Materiál: S 1234 Teplota: 60 °C Těleso: øD = 49mm, l = 30mm

ζ MPa 3,67

F N 6922,19

ε % 45

δ mm 16,07

E N/mm2 4,49

PŘÍLOHA P XXXV: TLAKOVÁ ZKOUŠKA, NAMĚŘENÉ HODNOTY Materiál: S 1234 Teplota: 100 °C Těleso: øD = 49mm, l = 30mm

ζ MPa 3,21

F N 6044,26

ε % 45

δ mm 16,04

E N/mm2 4,49

PŘÍLOHA P XXXVI: TLAKOVÁ ZKOUŠKA, NAMĚŘENÉ HODNOTY Materiál: S 1234 Teplota: 20 °C Těleso: øD = 49mm, ød = 20mm, l = 10mm

ζ MPa 10,36

F N 16288,68

ε % 45

δ mm 8,71

E N/mm2 6,47

PŘÍLOHA P XXXVII: TLAKOVÁ ZKOUŠKA, NAMĚŘENÉ HODNOTY Materiál: S 1234 Teplota: 60 °C Těleso: øD = 49mm, ød = 20mm, l = 10mm

ζ MPa 11,64

F N 18292,42

ε % 45

δ mm 8,77

E N/mm2 8

PŘÍLOHA P XXXVIII: TLAKOVÁ ZKOUŠKA, NAMĚŘENÉ HODNOTY Materiál: S 1234 Teplota: 100 °C Těleso: øD = 49mm, ød = 20mm, l = 10mm

ζ MPa 10,61

F N 16678,92

ε % 45

δ mm 8,88

E N/mm2 7,97

PŘÍLOHA P XXXIX: TLAKOVÁ ZKOUŠKA, NAMĚŘENÉ HODNOTY Materiál: S 1234 Teplota: 20 °C Těleso: øD = 49mm, ød = 20mm, l = 20mm

ζ MPa 4,38

F N 6881,58

ε % 45

δ mm 11,84

E N/mm2 5,16

PŘÍLOHA P XL: TLAKOVÁ ZKOUŠKA, NAMĚŘENÉ HODNOTY Materiál: S 1234 Teplota: 60 °C Těleso: øD = 49mm, ød = 20mm, l = 20mm

ζ MPa 4,47

F N 7021,03

ε N 45

δ mm 12,56

E N/mm2 5,37

PŘÍLOHA P XLI: TLAKOVÁ ZKOUŠKA, NAMĚŘENÉ HODNOTY Materiál: S 1234 Teplota: 100 °C Těleso: øD = 49mm, ød = 20mm, l = 20mm

ζ MPa 4,26

F N 6693,22

ε % 45

δ mm 13,02

E N/mm2 4,49

PŘÍLOHA P XLII: TLAKOVÁ ZKOUŠKA, NAMĚŘENÉ HODNOTY Materiál: S 1234 Teplota: 20 °C Těleso: øD = 49mm, ød = 20mm, l = 30mm

ζ MPa 2,81

F N 4420,86

ε % 45

δ mm 16,38

E N/mm2 4,55

PŘÍLOHA P XLIII: TLAKOVÁ ZKOUŠKA, NAMĚŘENÉ HODNOTY Materiál: S 1234 Teplota: 60 °C Těleso: øD = 49mm, ød = 20mm, l = 30mm

ζ MPa 2,75

F N 4321,69

ε % 45

δ mm 16,04

E N/mm2 4,35

PŘÍLOHA P XLIV: TLAKOVÁ ZKOUŠKA, NAMĚŘENÉ HODNOTY Materiál: S 1234 Teplota: 100 °C Těleso: øD = 49mm, ød = 20mm, l = 30mm

ζ MPa 2,62

F N 4122,66

ε % 45

δ mm 17,46

E N/mm2 4,33

PŘÍLOHA P XLV: TLAKOVÁ ZKOUŠKA, NAMĚŘENÉ HODNOTY Materiál: S 1234 Teplota: 20 °C Těleso: øD = 49mm, b = 20mm, l = 10mm

ζ MPa 7,12

F N 10580,45

ε % 45

δ mm 8,78

E N/mm2 2,532

PŘÍLOHA P XLVI: TLAKOVÁ ZKOUŠKA, NAMĚŘENÉ HODNOTY Materiál: S 1234 Teplota: 60 °C Těleso: øD = 49mm, b = 20mm, l = 10mm

ζ MPa 8,77

F N 13036,38

ε % 45

δ mm 8,51

E N/mm2 5,31

PŘÍLOHA P XLVII: TLAKOVÁ ZKOUŠKA, NAMĚŘENÉ HODNOTY Materiál: S 1234 Teplota: 100 °C Těleso: øD = 49mm, b = 20mm, l = 10mm

ζ MPa 9,59

F N 14251,21

ε % 45

δ mm 8,39

E N/mm2 5,54

PŘÍLOHA P XLVIII: TLAKOVÁ ZKOUŠKA, NAMĚŘENÉ HODNOTY Materiál: S 1234 Teplota: 20 °C Těleso: øD = 49mm, b = 20mm, l = 20mm

ζ MPa 4,53

F N 6737,2

ε % 45

δ mm 11,8

E N/mm2 5,26

PŘÍLOHA P IL: TLAKOVÁ ZKOUŠKA, NAMĚŘENÉ HODNOTY Materiál: S 1234 Teplota: 60 °C Těleso: øD = 49mm, b = 20mm, l = 20mm

ζ MPa 4,41

F N 6548,52

ε % 45

δ mm 11,64

E N/mm2 4,97

PŘÍLOHA P L: TLAKOVÁ ZKOUŠKA, NAMĚŘENÉ HODNOTY Materiál: S 1234 Teplota: 100 °C Těleso: øD = 49mm, b = 20mm, l = 20mm

ζ MPa 3,61

F N 5365,3

ε % 45

δ mm 12,75

E N/mm2 3,61

PŘÍLOHA P LI: TLAKOVÁ ZKOUŠKA, NAMĚŘENÉ HODNOTY Materiál: S 1234 Teplota: 20 °C Těleso: øD = 49mm, b = 20mm, l = 30mm

ζ MPa 2,66

F N 3948,15

ε % 45

δ mm 16,78

E N/mm2 4,6

PŘÍLOHA P LII: TLAKOVÁ ZKOUŠKA, NAMĚŘENÉ HODNOTY Materiál: S 1234 Teplota: 60 °C Těleso: øD = 49mm, b = 20mm, l = 30mm

ζ MPa 2,53

F N 3752,96

ε % 45

δ mm 17

E N/mm2 4,32

PŘÍLOHA P LIII: TLAKOVÁ ZKOUŠKA, NAMĚŘENÉ HODNOTY Materiál: S 1234 Teplota: 100 °C Těleso: øD = 49mm, b = 20mm, l = 30mm

ζ MPa 2,19

F N 3259,61

ε % 45

δ mm 17,04

E N/mm2 3,69

Vliv teploty na mechanické vlastnosti pryžových výrobků. Bc. Rostislav Blažek

Recommend Documents