Page 60 - วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีการพิมพ์และบรรจุภัณฑ์
P. 60
7-48 วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีการพิมพ์และบรรจุภัณฑ์
เรื่องท ี่ 7.2.3
สมบตั เิชงิ กลของพ อลิเมอร์
สมบัติเชิงกลของพอลิเมอร์เป็นสมบัติการทดสอบความแข็งแรงของพอลิเมอร์ที่สามารถแสดงออกมาเมื่อ
มีแรงจากภายนอกม ากระทำ� สมบัติเชิงกลทั่วไปที่นิยมใช้ทดสอบพอลิเมอร์ได้แก่ ความแข็งแรงต่อแรงดึง (tensile
strength) การยืดตัว (elongation) ความยืดหยุ่น (elasticity) ความเหนียว (toughness) ความแข็งแรงต่อแรง
กระแทก (impact strength) และความแ ข็ง (hardness)
1. ความแ ขง็ แ รงตอ่ แรงดงึ
ความแ ข็งแ รงต ่อแ รงดึง หมายถ ึง ความแ ข็งแ รงต ่อแ รงก ระทำ�จากก ารด ึงใหว้ ัสดทุ ดสอบย ืดต ัวอ อกได้ ซึ่งเวลา
จะใช้ค่าทดสอบจ ะใช้ค่าที่ว ัสดุทดสอบย ืดตัวด้วยแรงกระทำ�มากท ี่สุด (ultimate tensile strength) สาม ารถส ังเกต
ได้จากก ราฟความเค้น-ความเครียด ที่ได้ร ับแรงกระทำ�สูงสุด ซึ่งบางครั้ง ค่าค วามแ ข็งแ รงต่อแ รงดึง เกิด ณ ตรงจ ุด
คราก (yield point) หรือจุดสูงสุดที่พอล ิเมอร์ไม่ส ามารถเปลี่ยนก ลับไปเป็นสภาพยืดหยุ่นได้เมื่อปล่อยแ รง จึงท ำ�ให้
เรียกว่า ความแ ข็งแ รงต ่อแ รงดึง ณ จุดค รากว่า ความแ ข็งแรงที่จ ุดค ราก แต่ถ้าค วามแข็งแรงต่อแ รงดึงเกิดข ึ้น ณ จุด
ขาดห รือจุดแตกหัก (breaking point) เรียกค่าที่ได้ว ่า ความแ ข็งแ รงที่จุดแ ตกหัก กราฟค วามเค้น-ความเครียดเป็น
กราฟท ี่แสดงค วามสัมพันธ์ร ะหว่าง ความเค้น (stress) และความเครียด (strain) โดยความเค้น เป็นค่าที่ว ัดได้จ าก
แรงท ี่กระทำ�ต่อห นึ่งหน่วยพื้นที่ ที่แสดงเป็นปาสกาล (pascal, Pa) หรือนิวตันต่อตารางเมตร (N/m2) ค่าความเค้น
สามารถหาได้จ ากสูตรข้างล่างนี้
σ = F/A
โดยที่ σ เป็นค วามเค้น มีห น่วยเป็นน ิวตันต่อตาร างเมตร
F เป็นแ รงท ี่ก ระทำ�ต่อชิ้นว ัสดุทดสอบ มีห น่วยเป็นน ิวต ัน
A เป็นพ ื้นที่หน้าต ัดของชิ้นว ัสดุท ดสอบ มีหน่วยเป็นต ารางเมตร
ความเครียด เป็นการเปลี่ยนแปลงของขนาดแ ละร ูปร ่างของชิ้นว ัสดุทดสอบไปในทิศทางของแรงดึงที่กระทำ�
โดยก ารย ืดต ัวอ อก มีค ่าเป็นเปอร์เซ็นต์หรือร ้อยล ะ การย ืดต ัวอ อกข องช ิ้นว ัสดุท ดสอบเมื่อได้ร ับแ รงก ระทำ�ให้ด ึงเทียบ
กับค ่าค วามย าวข องชิ้นว ัสดุท ดสอบเริ่มต้น ค่าความเครียดส ามารถค ำ�นวณได้จ ากสูตรข้างล่างน ี้
ความเครียด (ε) = (Δ/o) × 100
โดยที่ σ เป็นความเครียดค ิดเป็นค่าร ้อยละ
Δ เป็นค วามย าวข องช ิ้นวัสดุท ดสอบท ี่เปลี่ยนไปเมื่อได้ร ับแรงดึง มีหน่วยมิลลิเมตร
o เป็นความย าวเริ่มต้นของชิ้นว ัสดุท ดสอบก่อนได้ร ับแรงก ระทำ� มีหน่วยเป็นมิลลิเมตร
