Pontszerű terhelés hatásának elemzése biopolimeren
Napjainkban világszerte nagy hangsúlyt fektetnek a különböző műanyag termékek életútjának vizsgálatára, főként az előállítás és a hulladékkezelés szempontjából. A környezettudatos szemlélet előtérbe kerülésével, a műanyagok újrahasznosítása mellett, a biopolimerek kutatásával, fejlesztésével is egyre többen, és egyre több területen foglalkoznak [1].
Biopolimerek alkalmazása esetén is fontos, hogy pontosan milyen követelményeknek kell megfelelni, hogy használatuk során milyen igénybevételek, milyen környezeti hatások lépnek fel. A jól ismert húzó-, hajlító-, illetve nyomó vizsgálatokból információt kapunk az anyag rövidtávú mechanikai tulajdonságairól. Azonban polimerek esetén már szobahőmérsékleten is jellemző, hogy állandó, akár már kis terhelés mellett is folyamatosan nő a deformáció, ezért fontos, hogy a tartós tulajdonságait is megismerjük ezeknek az anyagoknak. Ilyen jelenség a feszültségrelaxáció, a ciklikus terhelések és a kúszás, ez utóbbinak legismertebb vizsgálati módjai a húzás, és a hajlítás, kevésbé vizsgált a csavarás és a nyomás. Utóbbi esetben beszélhetünk felületi, vagy pontszerű nyomó vizsgálatokról [2].
A klasszikus keménységmérés elveire épülő mélységérzékeny benyomódásmérés (depth sensing indentation, DSI) kiválóan alkalmas pontszerű terhelések vizsgálatára. A módszer alkalmazásával a felületi mechanikai tulajdonságok (pl.: keménység) tárhatók fel [3-4]. Egy új, dinamikus mechanikai analizátorhoz (DMA) tervezett mérőfeltét segítségével lehetőség nyílik ilyen mérések elvégzésére, akár széles hőmérséklettartományban is.
Dolgozatomban politejsav (PLA) (NatureWorks 3100 HP) típusú biopolimer alapanyagon végeztem méréseket Vickers-típusú benyomófejjel. A mérőfej által hagyott lenyomatokat optikai mikroszkóp segítségével lemérve vizsgáltam a terhelőerő, illetve a terhelési idő hatását, valamint a relaxáció jelenségét is.
Irodalom:
[1] Angyal A.: Műanyagok újrahasznosítása, Pannon Egyetem, Veszprém (2012)
[2] H., Varga Cs., Nagy R.: Polimerek méréstechnikája, Pannon Egyetem, Veszprém (2002)
[3] Nagy P. M.: Viszkoelasztikus szerkezeti polimerek tömbi és felületi mechanikai tulajdonságainak vizsgálata benyomódási méréstechnikával, PhD értekezés, Eötvös Lóránd Tudományegyetem, Budapest (2007)
[4] Gubicza J., Juhász A., Lendvai J.: A new method for hardness determination from depth sensing indentation test. Journal of Materials Research, 11 (1996) 2964-2967
