Procedimientos de corte, pruebas de tracción y envejecimiento de laminados compuestos unidireccionales flexibles

Este protocolo puede ayudar a responder preguntas clave en el campo del desarrollo de la armadura corporal mediante la definición de un procedimiento repetible para probar las propiedades mecánicas de los tejidos compuestos unidireccionales flexibles. Un corte recto y limpio bien orientado con la dirección de la fibra es fundamental para la medición precisa de la tensión de falla al prevenir fuentes adicionales de error. Esta técnica llena un vacío en las pruebas actuales al permitir el interrogatorio de las propiedades de un material sin prensado en caliente, que es más representativo de su uso en el blindaje de cuerpo blando.

Desenrolle un perno de material unidireccional para ser probado en una superficie de trabajo. La porción de unwound es el material precursor. Compruebe visualmente que la dirección de la fibra principal es paralela a la anchura del perno.

A continuación, obtenga un bisturí para aislar el material precursor. Cree una pestaña haciendo un corte paralelo a la dirección de la fibra. A continuación, hacer otro corte paralelo a unos tres milímetros de distancia.

Sujete manualmente la pestaña y desgarrándola para exponer las fibras en la capa debajo. Tire hasta que las dos capas se hayan separado a lo largo de toda la longitud del material precursor. Retire las fibras sueltas del borde de la pestaña que vecino las fibras cruzadas expuestas.

Estos pueden estar hasta uno a dos milímetros de distancia de la ruta de tabulación. Continúe separando la pieza de material precursor del perno. Gire el material para que la nueva dirección de la fibra principal sea la dirección warp.

Ahora, marque las líneas de pinzamiento en el material alineado en la dirección de trama. Estas líneas son una distancia establecida desde y paralela a los bordes de corte del material. Una vez más, corte una pestaña en el material y, a continuación, tire de la pestaña para determinar la dirección de la fibra principal para la muestra que se va a cortar del material.

La dirección de la fibra debe ser perpendicular a las líneas de agarre. Lleve el material a una alfombra de corte en cuadriculación adecuada. Alinee cuidadosamente la dirección de la fibra con las líneas de rejilla de la estera.

Asegúrese de que la dirección de la fibra en el material esté alineada con las líneas de rejilla. Evite dañar el material y fíjelo a la alfombra de corte pegando sus esquinas. Utilice una cuchilla médica y un borde recto para cortar muestras del material.

Coloque el borde recto en la anchura de la muestra deseada y alinee con la rejilla de la alfombra de corte. Sujete los extremos del borde recto en su lugar y compruebe que todavía está correctamente posicionado. Corte la muestra a lo largo del borde recto con una velocidad y presión constantes.

Desenganchar el borde recto, teniendo cuidado de no mover el material. Luego, retire el espécimen. Estas son todas las muestras obtenidas después de repetir los pasos de corte para maximizar la producción de muestras.

Prepárese para marcar los puntos para rastrear un espécimen para su uso con un extensómetro de video. Para mantener la coherencia, utilice una plantilla colocada sobre la muestra. Marque los puntos del medidor con un marcador permanente.

Asegúrese de que las marcas estén visibles en la muestra para permitir la medición de la tensión. A continuación, lleve la muestra a la máquina de pruebas universal. Allí, inserte el extremo de la muestra a través del hueco en el capstan y llémelo alrededor de la línea de agarre, formando un bucle.

Centra la muestra en las empuñaduras del capstan. Mientras mantiene la muestra centrada, gire el capstan a la posición deseada. Utilice un dispositivo tensor para mantener la muestra en su lugar antes de bloquear el capstan en su lugar.

Complete el montaje de la muestra repitiendo los mismos pasos con el otro extremo. Cuando haya terminado, aplique una pequeña precarga de dos newtons y registre la longitud real del medidor. Ahora configure el instrumento para realizar una prueba de tracción a una constante de 10 milímetros por minuto y comenzar la prueba.

Para la prueba, la máquina de prueba aplica una velocidad constante de extensión a la muestra mientras se registran la carga y el desplazamiento. La prueba continúa hasta que se produce una interrupción en la muestra. Esta gráfica es una curva típica de carga frente a desplazamiento para estos experimentos.

Al monitorear la pantalla, una reducción del 90% en la carga observada indica una rotura en la muestra. Registre la tensión máxima y la tensión de falla correspondiente. Después de hacer un plan para el estudio, corte el material necesario para cada condición a probar.

Las tiras deben ser lo suficientemente anchas como para producir los especímenes requeridos y tener 10 milímetros o más adicionales. Coloque las tiras para la exposición ambiental en una bandeja. En la cámara ambiental, establezca su programa para condiciones de temperatura ambiente seca y permita que se estabilice.

Una vez estabilizada la cámara, coloque la bandeja de muestra dentro de las paredes o de cualquier punto de condensación. A continuación, programe la cámara para alcanzar la temperatura objetivo para el estudio ambiental. Cuando la temperatura sea estable, programe la cámara para alcanzar la humedad objetivo.

Cuando llegue el momento de extraer el material envejecido, programe la cámara para disminuir la humedad relativa a aproximadamente la del laboratorio. Después de que la humedad se haya estabilizado, programe la temperatura para bajar a temperatura ambiente, o unos 25 grados centígrados. Para recuperar el material, prepárese con un recipiente debidamente etiquetado.

Con la humedad y la temperatura estables, abra la cámara, retire el material necesario y colóquelo en el recipiente etiquetado. Devolver cualquier material restante a la cámara ambiental y restablecer las condiciones elegidas. A continuación, tome el material envejecido para crear especímenes envejecidos.

Este material envejecido está alineado en una superficie de corte autocurable. Sus líneas de agarre se han marcado como antes. Configure el borde recto para eliminar cinco milímetros de un lado de la muestra.

Recorta esta cantidad para eliminar cualquier daño de la manipulación durante el proceso de envejecimiento. Continúe creando los especímenes de la misma manera que el material sin gear. Cuando se hace, los especímenes están listos para su uso en experimentos de prueba de tracción.

Para las pruebas de carga realizadas con un capstan fijo, las gráficas de carga frente a extensión de varias muestras muestran que las muestras se han deslizado. Esto refleja la dificultad de asegurar el material. Por el contrario, con un capstan giratorio las curvas son suaves y consistentes.

El material es un laminado unidireccional de polietileno de masa molecular ultra alta. Esta distribución de tensión de error se traza mediante la escala de Weibull. Los datos son para muestras de laminado unidireccional PPTA que una longitud de calibre de 300 milímetros y una anchura de 30 milímetros cortadas a lo largo de la dirección warp con una carga de 10 milímetros por minuto.

Hay un atípico de baja resistencia que debe ser investigado. Para la comparación, se trazan los mismos datos excepto con el valor atípico excluido. Observe el cambio en el eje horizontal.

Después de este procedimiento, la espectroscopia molecular podría emplearse para responder preguntas sobre los cambios químicos en el material debido a la exposición al calor y la humedad. Recuerde que el bisturí médico es extremadamente afilado y se debe tener el cuidado adecuado para evitar lesiones.