อ่าน 5 นาที
รอยแตกร้าวจากความเครียดทางสิ่งแวดล้อม
การแตกร้าวจากความเค้นเนื่องจากสิ่งแวดล้อม ( ESC ) เป็นหนึ่งในสาเหตุที่พบบ่อยที่สุดของ การแตกหัก แบบเปราะ โดยไม่คาดคิด ของ พอลิเมอร์ เทอร์โมพลาสติก(โดยเฉพาะพอลิเมอร์อสัณฐาน)...
รอยแตกร้าวจากความเครียดทางสิ่งแวดล้อม

การแตกร้าวจากความเค้นเนื่องจากสิ่งแวดล้อม ( ESC ) เป็นหนึ่งในสาเหตุที่พบบ่อยที่สุดของ การแตกหัก แบบเปราะ โดยไม่คาดคิด ของ พอลิเมอร์ เทอร์โมพลาสติก(โดยเฉพาะพอลิเมอร์อสัณฐาน) ที่ทราบกันในปัจจุบัน ตามมาตรฐาน ASTM D883 การแตกร้าวจากความเค้นถูกนิยามว่า "รอยแตกภายนอกหรือภายในในพลาสติกที่เกิดจากความเค้นดึงที่น้อยกว่าความแข็งแรงเชิงกลในระยะสั้น" การแตกร้าวประเภทนี้มักเกี่ยวข้องกับการแตกร้าวแบบเปราะ โดยมีการดึงแบบดัดได้ของวัสดุจากพื้นผิวที่แตกหักที่อยู่ติดกันน้อยมากหรือไม่มีเลย[ 1 ]การแตกร้าวจากความเค้นเนื่องจากสิ่งแวดล้อมอาจคิดเป็นประมาณ 15-30% ของ ความล้มเหลวของชิ้นส่วน พลาสติก ทั้งหมด ในระหว่างการใช้งาน[ 2 ]พฤติกรรมนี้พบได้มากเป็นพิเศษในเทอร์โมพลาสติกอสัณฐานที่มีลักษณะคล้ายแก้ว[ 3 ]พอลิเมอร์อสัณฐานแสดง ESC เนื่องจากโครงสร้างที่หลวมทำให้ของเหลวซึมเข้าไปในพอลิเมอร์ได้ง่ายขึ้น พอลิเมอร์อสัณฐานมีแนวโน้มที่จะเกิด ESC มากขึ้นที่อุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะเป็นแก้ว (T g ) เนื่องจากปริมาตรอิสระที่เพิ่มขึ้น เมื่อเข้าใกล้ T gของเหลวสามารถซึมเข้าไปในโซ่พอลิเมอร์ได้มากขึ้น[ 4 ]
การสัมผัสของโพลิเมอร์กับตัวทำละลาย


ESC และความต้านทานของพอลิเมอร์ต่อ ESC (ESCR) ได้รับการศึกษามาหลายทศวรรษแล้ว[ 5 ]งานวิจัยแสดงให้เห็นว่าการสัมผัสของพอลิเมอร์กับสารเคมี เหลว มีแนวโน้มที่จะเร่ง กระบวนการ แตกร้าวโดยเริ่มการแตกร้าวที่ความเค้นที่ต่ำกว่าความเค้นที่ทำให้เกิดการแตกร้าวในอากาศมาก[ 5 ] [ 6 ]การกระทำของความเค้นดึงหรือ ของเหลว กัดกร่อนเพียงอย่างเดียวจะไม่เพียงพอที่จะทำให้เกิดความเสียหาย แต่ใน ESC การเริ่มต้นและการเติบโตของรอยแตกเกิดจากการกระทำร่วมกันของความเค้นและของเหลวกัดกร่อนในสิ่งแวดล้อม ของเหลวกัดกร่อนในสิ่งแวดล้อมเหล่านี้เรียกว่า 'สารเคมีรอง' ซึ่งมักจะเป็นสารอินทรีย์ และถูกกำหนดให้เป็นตัวทำละลายที่ไม่คาดว่าจะสัมผัสกับพลาสติกในระหว่างอายุการใช้งาน ความเสียหายมักไม่เกี่ยวข้องกับสารเคมีหลัก เนื่องจากคาดว่าวัสดุเหล่านี้จะสัมผัสกับพอลิเมอร์ในระหว่างอายุการใช้งาน ดังนั้นจึงมีการรับรองความเข้ากันได้ก่อนการใช้งาน ในอากาศ ความล้มเหลวเนื่องจากการคืบคลานเรียกว่าการแตกร้าวจากการคืบคลาน เนื่องจากอากาศทำหน้าที่เป็นพลาสติไซเซอร์ และสิ่งนี้เกิดขึ้นควบคู่ไปกับการแตกร้าวจากความเครียดของสิ่งแวดล้อม[ 7 ]
การแตกร้าวจากความเค้น นั้น แตกต่างจากการเสื่อมสภาพของพอลิเมอร์อยู่บ้างตรงที่การแตกร้าวจากความเค้นไม่ได้ทำลายพันธะของพอลิเมอร์ แต่จะทำลายพันธะรองระหว่างพอลิเมอร์แทน พันธะเหล่านี้จะถูกทำลายเมื่อความเค้นทางกลทำให้เกิดรอยแตกเล็กๆ ในพอลิเมอร์และแพร่กระจายอย่างรวดเร็วภายใต้สภาวะแวดล้อมที่รุนแรง[ 8 ]นอกจากนี้ยังพบว่าความล้มเหลวที่ร้ายแรงภายใต้ความเค้นสามารถเกิดขึ้นได้เนื่องจากการโจมตีของสารเคมีที่ปกติจะไม่โจมตีพอลิเมอร์ในสภาวะที่ไม่มีความเค้น การแตกร้าวจากความเค้นจากสิ่งแวดล้อมจะเร่งตัวขึ้นเนื่องจากอุณหภูมิที่สูงขึ้น การรับน้ำหนักแบบวัฏจักร ความเข้มข้นของความเค้นที่เพิ่มขึ้น และความล้า[ 7 ]
โดยทั่วไป นักโลหะวิทยาจะใช้คำว่าการแตกร้าวจากการกัดกร่อนเนื่องจากความเค้นหรือการแตกหักจากความเค้นเนื่องจากสภาพแวดล้อมเพื่ออธิบายความเสียหายประเภทนี้ในโลหะ
ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อ ESC
แม้ว่าปรากฏการณ์ ESC จะเป็นที่รู้จักกันมาหลายทศวรรษแล้ว แต่การวิจัยยังไม่สามารถทำนายความล้มเหลวประเภทนี้ได้ในทุกสภาพแวดล้อมและสำหรับพอลิเมอร์ทุกประเภท บางสถานการณ์เป็นที่รู้จักกันดี มีการบันทึกไว้ หรือสามารถทำนายได้ แต่ยังไม่มีข้อมูลอ้างอิงที่สมบูรณ์สำหรับทุกการรวมกันของความเค้น พอลิเมอร์ และสภาพแวดล้อม อัตราการเกิด ESC ขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย รวมถึงองค์ประกอบทางเคมีของพอลิเมอร์ พันธะ ความเป็นผลึกความหยาบของพื้นผิวน้ำหนักโมเลกุลและความเค้นตกค้างนอกจากนี้ยังขึ้นอยู่กับลักษณะทางเคมีและความเข้มข้นของสารละลายอุณหภูมิของระบบ และอัตราความเครียดด้วย
กลไกของ ESC
มีหลายความคิดเห็นเกี่ยวกับวิธีที่สารเคมี บางชนิด ทำปฏิกิริยากับพอลิเมอร์ภายใต้ความเค้น เนื่องจาก ESC มักพบในพอลิเมอร์อสัณฐานมากกว่าพอลิเมอร์กึ่งผลึก ทฤษฎีเกี่ยวกับกลไกของ ESC จึงมักเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาของของเหลวกับบริเวณอสัณฐานของพอลิเมอร์ ทฤษฎีหนึ่งกล่าวว่าของเหลวสามารถแพร่เข้าไปในพอลิเมอร์ ทำให้เกิดการบวมซึ่งเพิ่มความคล่องตัวของโซ่พอลิเมอร์ ผลที่ได้คือการลดลงของความเค้นครากและอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะแก้ว (T g ) รวมถึงการทำให้วัสดุอ่อนตัวลงซึ่งนำไปสู่การแตกร้าวที่ความเค้นและความเครียดที่ต่ำกว่า[ 2 ] [ 6 ]มุมมองที่สองคือของเหลวสามารถลดพลังงานที่จำเป็นในการสร้างพื้นผิวใหม่ในพอลิเมอร์โดยการทำให้พื้นผิวของพอลิเมอร์เปียกและช่วยในการก่อตัวของช่องว่าง ซึ่งคิดว่ามีความสำคัญมากในระยะเริ่มต้นของการก่อตัวของรอยแตกร้าว[ 2 ] ESC อาจเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องหรือกลไกการเริ่มต้นและหยุดเป็นช่วงๆ
มีหลักฐานเชิงทดลองมากมายที่สนับสนุนทฤษฎีข้างต้น:
- เมื่อเกิดรอยแตกร้าวในพอลิเมอร์แล้ว จะทำให้เกิด เส้นทาง การแพร่กระจาย ได้ง่าย ส่งผลให้การกัดกร่อนจากสิ่งแวดล้อมดำเนินต่อไปและกระบวนการเกิดรอยแตกร้าวก็เร่งตัวขึ้น
- ความเข้ากันได้ทางเคมีระหว่างสิ่งแวดล้อมและพอลิเมอร์จะควบคุมปริมาณที่สิ่งแวดล้อมสามารถทำให้พอลิเมอร์บวมและอ่อนตัวลงได้[ 2 ]
- ผลกระทบของ ESC จะลดลงเมื่ออัตราการเติบโตของรอยแตกสูง ซึ่งส่วนใหญ่เกิดจากความไม่สามารถของของเหลวที่จะตามทันการเติบโตของรอยแตกได้[ 2 ]
- เมื่อแยกตัวออกจากโซ่โมเลกุลอื่นๆ แล้ว โพลิเมอร์จะเรียงตัวกัน ทำให้เกิดการเปราะแตกได้
โดยทั่วไป ESC จะเกิดขึ้นที่พื้นผิวของพลาสติกและไม่จำเป็นต้องใช้สารเคมีตัวที่สองแทรกซึมเข้าไปในวัสดุอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งทำให้คุณสมบัติโดยรวมไม่เปลี่ยนแปลง[ 7 ]
ทฤษฎีอีกทฤษฎีหนึ่งเกี่ยวกับกลไกการแพร่กระจายของรอยแตกในพอลิเมอร์อสัณฐานได้รับการเสนอโดย Kramer ตามทฤษฎีของเขา การก่อตัวของพื้นผิวภายในในพอลิเมอร์ได้รับการอำนวยความสะดวกโดย แรงตึง ผิวของพอลิเมอร์ซึ่งถูกกำหนดโดยทั้งปฏิกิริยารองและการมีส่วนร่วมของโซ่รับน้ำหนักที่ต้องเกิดการแตกหักหรือการลื่นไถลเพื่อสร้างพื้นผิว ทฤษฎีนี้ให้คำอธิบายสำหรับการลดลงของความเครียดที่จำเป็นในการแพร่กระจายรอยแตกเมื่อมีสารลดแรงตึงผิว เช่น ผงซักฟอกและอุณหภูมิสูง[ 9 ]
กลไก ESC ในโพลีเอทิลีน
พอลิเมอร์กึ่งผลึก เช่น โพลีเอทิลีน จะแสดงการแตกหักแบบเปราะภายใต้ความเค้นหากสัมผัสกับสารที่ทำให้เกิดการแตกร้าวจากความเค้น ในพอลิเมอร์ดังกล่าว ผลึกจะเชื่อมต่อกันด้วยโมเลกุลยึดเหนี่ยวผ่านเฟสอสัณฐาน โมเลกุลยึดเหนี่ยวมีบทบาทสำคัญในคุณสมบัติทางกลของพอลิเมอร์โดยการถ่ายโอนภาระ สารที่ทำให้เกิดการแตกร้าวจากความเค้น เช่น ผงซักฟอก จะทำหน้าที่ลดแรงยึดเหนี่ยวที่ยึดโมเลกุลยึดเหนี่ยวไว้ในผลึก ทำให้โมเลกุลยึดเหนี่ยวหลุดออกและแยกตัวออกจากแผ่นผลึกได้ง่ายขึ้น[ 10 ]ส่งผลให้การแตกร้าวเริ่มต้นที่ค่าความเค้นต่ำกว่าระดับความเค้นวิกฤตของวัสดุ
โดยทั่วไป กลไกการแตกร้าวจากความเครียดทางสิ่งแวดล้อมในโพลีเอทิลีนเกี่ยวข้องกับการแยกตัวของโมเลกุลที่ยึดเหนี่ยวออกจากผลึก จำนวนโมเลกุลที่ยึดเหนี่ยวและความแข็งแรงของผลึกที่ยึดโมเลกุลเหล่านั้นถือเป็นปัจจัยควบคุมในการกำหนดความต้านทานของพอลิเมอร์ต่อ ESC [ 11 ]
การระบุลักษณะเฉพาะของ ESC
มีการใช้วิธีการต่างๆ มากมายในการประเมินความต้านทานของพอลิเมอร์ต่อการแตกร้าวจากความเค้นทางสิ่งแวดล้อม วิธีการทั่วไปในอุตสาหกรรมพอลิเมอร์คือการใช้ Bergen jig ซึ่งทำให้ตัวอย่างได้รับความเครียดที่แปรผันได้ในระหว่างการทดสอบเพียงครั้งเดียว ผลลัพธ์ของการทดสอบนี้บ่งชี้ถึงความเครียดวิกฤตที่ทำให้เกิดการแตกร้าว โดยใช้เพียงตัวอย่างเดียว[ 5 ]การทดสอบที่ใช้กันอย่างแพร่หลายอีกอย่างหนึ่งคือการทดสอบ Bell Telephone ซึ่งแถบที่โค้งงอจะถูกสัมผัสกับของเหลวที่สนใจภายใต้สภาวะที่ควบคุมได้[ 12 ]นอกจากนี้ ยังมีการพัฒนาการทดสอบใหม่ๆ ที่ประเมินเวลาสำหรับการเริ่มต้นการแตกร้าวภายใต้การรับน้ำหนักตามขวางและตัวทำละลายที่รุนแรง (สารละลาย Igepal CO-630 10%) วิธีการเหล่านี้อาศัยตัวกดเพื่อสร้างความเค้นให้กับวัสดุแบบสองแกน ในขณะที่ป้องกันความเข้มข้นของความเค้นในแนวรัศมี พอลิเมอร์ที่ได้รับความเค้นจะอยู่ในสารที่รุนแรง และพลาสติกที่ได้รับความเค้นรอบๆ ตัวกดจะถูกสังเกตเพื่อประเมินเวลาการเกิดการแตกร้าว ซึ่งเป็นวิธีการวัดความต้านทาน ESC อุปกรณ์ทดสอบสำหรับวิธีนี้เรียกว่า Telecom และมีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ การทดลองเบื้องต้นแสดงให้เห็นว่าการทดสอบนี้ให้ผลลัพธ์ที่เทียบเท่ากับ ASTM D1693 แต่ในระยะเวลาที่สั้นกว่ามาก[ 13 ]งานวิจัยปัจจุบันเกี่ยวข้องกับการประยุกต์ใช้กลศาสตร์การแตกหักในการศึกษาปรากฏการณ์ ESC [ 14 ] [ 15 ]โดยสรุปแล้ว ไม่มีคำอธิบายใดที่สามารถนำไปใช้กับ ESC ได้โดยเฉพาะ แต่การแตกหักที่เฉพาะเจาะจงนั้นขึ้นอยู่กับวัสดุ เงื่อนไข และสารเคมีรองที่มีอยู่
การใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกนและวิธีการวิเคราะห์รอยแตกได้ถูกนำมาใช้ในการวิเคราะห์กลไกการแตกหักโดยเฉพาะในโพลีเอทิลีนความหนาแน่นสูง (HDPE) ในอดีต การแตกร้าวจากการแช่แข็งได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีประโยชน์อย่างยิ่งในการตรวจสอบจลนศาสตร์ของ ESC เนื่องจากให้ภาพรวมในช่วงเวลาของกระบวนการแพร่กระจายของรอยแตก[ 1 ]
การเพิ่มความแข็งแรงจากการดัดงอ (Strain hardening) เป็นตัวชี้วัดความต้านทานต่อการแตกร้าวจากความเค้นในสภาพแวดล้อม (Environmental Stress Cracking Resistance: ESCR)
มีวิธีการวัด ESCR หลายวิธี อย่างไรก็ตาม ระยะเวลาการทดสอบที่ยาวนานและต้นทุนที่สูงที่เกี่ยวข้องกับวิธีการเหล่านี้ทำให้กิจกรรม R&D ในการออกแบบวัสดุที่มีความต้านทานต่อการแตกร้าวจากความเค้นสูงขึ้นช้าลง เพื่อเอาชนะความท้าทายเหล่านี้SABIC ได้พัฒนาวิธีการใหม่ที่ง่ายและรวดเร็วกว่า เพื่อประเมิน ESCR สำหรับวัสดุโพลีเอทิลีนความหนาแน่นสูง (HDPE) ในวิธีการนี้ ความต้านทานต่อการเติบโตของรอยแตกช้าหรือการแตกร้าวจากความเค้นทางสิ่งแวดล้อมจะถูกทำนายจากการวัดแรงดึงอย่างง่ายที่อุณหภูมิ 80 °C [ 9 ]เมื่อโพลีเอทิลีนเสียรูปภายใต้แรงดึงแบบแกนเดียว ก่อนถึงจุดคราก เฟสผลึกที่แข็งของพอลิเมอร์จะเสียรูปเล็กน้อย ในขณะที่โดเมนอสัณฐานจะเสียรูปอย่างมาก หลังจากจุดคราก แต่ก่อนที่วัสดุจะเกิดการแข็งตัวของความเครียดแผ่นผลึกจะเลื่อน ซึ่งทั้งเฟสผลึกและโดเมนอสัณฐานมีส่วนช่วยในการรับน้ำหนักและการเสียรูป ณ จุดหนึ่ง โดเมนอสัณฐานจะยืดออกจนสุด ซึ่งการแข็งตัวของความเครียดจะเริ่มต้นขึ้น ในบริเวณที่แข็งตัวเนื่องจากความเครียด โดเมนอสัณฐานที่ยืดออกจะกลายเป็นเฟสรับน้ำหนัก ในขณะที่แผ่นผลึกจะเกิดการแตกหักและคลี่ออกเพื่อปรับให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงของความเครียด โซ่รับน้ำหนักในโดเมนอสัณฐานในโพลีเอทิลีนประกอบด้วยโมเลกุลเชื่อมต่อและโซ่ที่พันกัน เนื่องจากบทบาทสำคัญของโมเลกุลเชื่อมต่อและการพันกันในการต้านทานการแตกร้าวจากความเครียดทางสิ่งแวดล้อมในโพลีเอทิลีน จึงสรุปได้ว่าพฤติกรรม ESCR และการแข็งตัวเนื่องจากความเครียดสามารถมีความสัมพันธ์กันได้เป็นอย่างดี[ 16 ]
ในวิธีการเพิ่มความแข็งแรงจากการดัดงอ (strain hardening method) จะคำนวณความชันของบริเวณการเพิ่มความแข็งแรงจากการดัดงอ (เหนืออัตราส่วนการดึงตามธรรมชาติ) ในเส้นโค้งความเค้น-ความเครียด ที่แท้จริง และใช้เป็นตัววัด ESCR ความชันนี้เรียกว่าโมดูลัสการเพิ่มความแข็งแรงจากการดัดงอ (G p ) โมดูลัสการเพิ่มความแข็งแรงจากการดัดงอจะคำนวณจากบริเวณการเพิ่มความแข็งแรงจากการดัดงอทั้งหมดในเส้นโค้งความเค้น-ความเครียดที่แท้จริง บริเวณการเพิ่มความแข็งแรงจากการดัดงอของเส้นโค้งความเค้น-ความเครียดถือเป็นส่วนที่เสียรูปอย่างสม่ำเสมอเหนืออัตราส่วนการดึงตามธรรมชาติ ซึ่งกำหนดโดยการมีอยู่ของการแพร่กระจายของคอคอด และต่ำกว่าการยืดตัวสูงสุด[ 9 ]โมดูลัสการเพิ่มความแข็งแรงจากการดัดงอเมื่อวัดที่ 80 °C จะมีความไวต่อปัจจัยโมเลกุลเดียวกันกับที่ควบคุมความต้านทานการแตกร้าวช้าใน HDPE ตามที่วัดโดยการทดสอบ ESCR แบบเร่งความเร็วโดยใช้สารลดแรงตึงผิว[ 9 ]พบว่าโมดูลัสการเพิ่มความแข็งแรงจากการดัดงอและค่า ESCR สำหรับโพลีเอทิลีนมีความสัมพันธ์กันอย่างมาก
ตัวอย่าง

ตัวอย่างที่ชัดเจนของความจำเป็นในการต้านทาน ESC ในชีวิตประจำวันคืออุตสาหกรรมยานยนต์ซึ่งโพลิเมอร์หลายชนิดต้องสัมผัสกับของเหลวหลายชนิด สารเคมีบางชนิดที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาเหล่านี้ ได้แก่ น้ำมันเบนซิน น้ำมันเบรก และน้ำยาทำความสะอาดกระจกหน้ารถ[ 6 ]พลาสติไซเซอร์ที่รั่วไหลจาก PVC ก็สามารถทำให้เกิด ESC ได้เช่นกันเมื่อเวลาผ่านไปนาน ตัวอย่างเช่น หนึ่งในตัวอย่างแรกของปัญหานี้เกี่ยวข้องกับ ESC ของLDPEวัสดุนี้ถูกนำมาใช้ในการหุ้มฉนวนสายไฟฟ้าในตอนแรก และเกิดการแตกร้าวเนื่องจากปฏิกิริยาของฉนวนกับน้ำมัน วิธีแก้ปัญหาคือการเพิ่มน้ำหนักโมเลกุลของโพลิเมอร์ การทดสอบการสัมผัสกับผงซักฟอก เข้มข้น เช่นIgepalได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อเตือนถึง ESC
ความไวของสไตรีนอะคริโลไนไตรล์ต่อตัวทำละลายคีโตน
ตัวอย่างที่เฉพาะเจาะจงมากขึ้นคือแป้นเปียโนที่ทำจากสไตรีนอะคริโลไนไตรล์ (SAN) ที่ขึ้นรูปด้วยการฉีด แป้นมีปลายตะขอที่เชื่อมต่อกับสปริงโลหะ ซึ่งทำให้แป้นดีดกลับเข้าที่หลังจากถูกกด ในระหว่างการประกอบเปียโน มีการใช้ กาวและกาวส่วนเกินที่หกไปยังบริเวณที่ไม่ต้องการถูกกำจัดออกโดยใช้ตัวทำละลายคีโตน ไอ ระเหยบางส่วนจากตัวทำละลายนี้ควบแน่นบนพื้นผิวด้านในของแป้นเปียโน หลังจากทำความสะอาดไประยะหนึ่ง เกิดการแตกหักที่จุดเชื่อมต่อระหว่างปลายตะขอกับสปริง[ 17 ]
เพื่อตรวจสอบสาเหตุของการแตกหัก คีย์เปียโน SAN ถูกนำไปให้ความร้อนสูงกว่า อุณหภูมิ การเปลี่ยนสถานะของแก้วในช่วงเวลาสั้นๆ หากมีแรงเค้นตกค้างอยู่ภายในพอลิเมอร์ ชิ้นส่วนจะหดตัวเมื่อถูกเก็บไว้ที่อุณหภูมิดังกล่าว ผลการทดสอบแสดงให้เห็นว่ามีการหดตัวอย่างมีนัยสำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่จุดเชื่อมต่อระหว่างปลายตะขอกับสปริง ซึ่งบ่งชี้ถึงความเข้มข้นของแรงเค้น ซึ่งอาจเกิดจากการรวมกันของแรงเค้นตกค้างจากการขึ้นรูปและการทำงานของสปริง สรุปได้ว่าแม้จะมีแรงเค้นตกค้าง แต่การแตกหักเกิดจากการรวมกันของแรงดึงจากการทำงานของสปริงและการมีอยู่ของตัวทำละลายคีโตน[ 17 ]
ความอ่อนไหวของแบบหล่อโพลีเมอร์ต่อเนื้อคอนกรีต
แบบหล่อพอลิเมอ ร์ อาจเกิดความเสียหายกะทันหันระหว่างการเทคอนกรีต ซึ่งโดยทั่วไปเกี่ยวข้องกับแรงดันที่คอนกรีตเปียกกระทำต่อแบบหล่อพลาสติกบางๆ ความเสียหายดังกล่าวอาจเร่งตัวขึ้นอย่างมากจากผลกัดกร่อนของเนื้อคอนกรีตเปียก ซึ่งมีค่า pH ประมาณ 13 เทอร์โมพลาสติกบางชนิดได้รับผลกระทบรุนแรงกว่า โดยเฉพาะอย่างยิ่งชนิดที่อยู่ในรูปอสัณฐาน เช่นPLA , PETและPCปรากฏการณ์นี้จะเด่นชัดยิ่งขึ้นในแบบหล่อพอลิเมอร์ที่พิมพ์ 3 มิติ ซึ่งมีความสัมพันธ์ระหว่างกลไกการแตกร้าวจากความเครียดทางสิ่งแวดล้อมและร่องส่วนต่อประสานของชั้น ซึ่งเป็นจุดที่ความเครียดเข้มข้น[ 18 ]
ดูเพิ่มเติม
- บ้าคลั่ง
- วิศวกรรมการกัดกร่อน
- การคืบตัว (การเสียรูป)
- การแตกของจระเข้
- ความเปราะ
- รอยแตกจากความเครียดทางสิ่งแวดล้อม
- วิศวกรรมนิติวิทยาศาสตร์
- วิศวกรรมพอลิเมอร์ทางนิติวิทยาศาสตร์
- กลศาสตร์การแตกหัก
- ฤดูกาลที่ยอดเยี่ยม
- การแตกร้าวจากการกัดกร่อนเนื่องจากความเค้น
- ความเสียหายทางโครงสร้าง
อ่านเพิ่มเติม
- Ezrin, Meyer (1996). คู่มือการวิเคราะห์ความเสียหายของพลาสติก: สาเหตุและการป้องกัน , Hanser-SPE.
- ไรท์, เดวิด ซี. (2001). การแตกร้าวจากความเครียดทางสิ่งแวดล้อมของพลาสติก RAPRA.
- Lewis, Peter Rhys, Reynolds, K. และ Gagg, C. (2004). วิศวกรรมวัสดุทางนิติวิทยาศาสตร์: กรณีศึกษา , CRC Press.
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ รอยแตกร้าวจากความเครียดทางสิ่งแวดล้อม
การแตกร้าวจากความเค้นเนื่องจากสิ่งแวดล้อม ( ESC ) เป็นหนึ่งในสาเหตุที่พบบ่อยที่สุดของ การแตกหัก แบบเปราะ โดยไม่คาดคิด ของ พอลิเมอร์ เทอร์โมพลาสติก(โดยเฉพาะพอลิเมอร์อสัณฐาน)...
การสัมผัสของโพลิเมอร์กับตัวทำละลาย
ESC และความต้านทานของพอลิเมอร์ต่อ ESC (ESCR) ได้รับการศึกษามาหลายทศวรรษแล้ว [ 5 ] งานวิจัยแสดงให้เห็นว่าการสัมผัสของพอลิเมอร์กับ สารเคมี เหลว มีแนวโน้มที่จะเร่ง กระบวนการ แตกร้าว โดยเริ่มการแตกร้าวที่ความเค้นที่ต่ำกว่าความเค้นที่ทำให้เกิดการแตกร้าวในอากาศมาก...
ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อ ESC
แม้ว่าปรากฏการณ์ ESC จะเป็นที่รู้จักกันมาหลายทศวรรษแล้ว แต่การวิจัยยังไม่สามารถทำนายความล้มเหลวประเภทนี้ได้ในทุกสภาพแวดล้อมและสำหรับพอลิเมอร์ทุกประเภท บางสถานการณ์เป็นที่รู้จักกันดี มีการบันทึกไว้ หรือสามารถทำนายได้...
กลไกของ ESC
มีหลายความคิดเห็นเกี่ยวกับวิธีที่ สารเคมี บางชนิด ทำปฏิกิริยากับพอลิเมอร์ภายใต้ความเค้น เนื่องจาก ESC มักพบใน พอลิ เมอร์อสัณฐานมากกว่าพอลิเมอร์กึ่งผลึก ทฤษฎีเกี่ยวกับกลไกของ ESC จึงมักเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาของของเหลวกับบริเวณอสัณฐานของพอลิเมอร์...