Strukturelle und mechanische Eigenschaften von Glasfasern mit linear und dreidimensional verzweigtem Netzwerk : Teil 1. Abhängigkeit vom Faserradius

Abstract

The tensile strength and elastic constants were determined for pristine fibres of E-glass and both alkaline earth and alkali metaphosphate glass fibres drawn in well defined conditions as functions of diameter which determines both thermal and mechanical history. Tensile strength showed a maximum in terms of fibre drawing parameters (pressure and temperature of the nozzle, flow rate and drawing stress) which could be attributed to flaws induced, for example, by high drawing stress or to structural orientation and anisotropy. Young's modulus, torsional modulus and the apparent Poisson's ratio gave direct evidence of orientation and anisotropy of the fibre structure when compared with the isotropic structure of bulk glass. E-glass fibres as well as metaphosphate fibres showed values of the apparent Poisson's ratio very different from those for the bulk glass and these sometimes exceeded 0,5. Des fibres de verre (vierges) de type Ε et de metaphosphate alcalinoterreux et alcalin fabriquees par etirage mecanique à travers des filieres et recueillies par le tambour d'etirage, sont fabriquees dans des conditions d'etirage definies et en fonction du diametre de la fibre qui determine aussi bien le passe thermique que mecanique des fibres, leur resistance à la traction et leurs constantes elastiques. La resistance à la traction en fonction des parametres d'etirage des fibres (pression et temperature au niveau des filieres, debit de verre, tension d'etirage) possede un maximum determine par des points dangereux induits (par exemple, par des tensions d'etirage elevees) d'une part et à partir d'une structure anisotrope ou bien orientee d'autre part; quant aux autres caracteristiques - module E , module de torsion et coefficient de Poisson apparent calcule à partir de ces modules - elles donnent des indications plus directes sur l'anisotropie et l'orientation de la structure des fibres par rapport à la structure isotrope du verre compact. On obtient des valeurs du coefficient de Poisson apparent non seulement pour les fibres de verre de metaphosphate, mais egalement pour les fibres de verre E, qui sont situees nettement au-dessus de Celles du verre compact et depassent pour certaines 0,5. Nach dem Düsenziehverfahren präparierte und vor der Ziehtrommel abgefangene (jungfräuliche) Fasern aus E-Glas, Erdalkali- und Alkalimetaphosphatglas wurden unter definierten Ziehbedingungen hergestellt und in Abhängigkeit vom Faserdurchmesser, der sowohl die thermische als auch die mechanische Vorgeschichte der Fasern bestimmt, die Zugfestigkeit und die elastischen Konstanten ermittelt. Während die Zugfestigkeit als Funktion der Faserziehparameter (Düsendruck, -temperatur, Massenstrom, Ziehspannung) ein Optimum besitzt, das aus induzierten Schwachstellen (durch hohe Ziehspannungen z. B.) einerseits und anisotroper bzw. orientierter Struktur andererseits gebildet wird, geben E-Modul, Torsionsmodul und die daraus berechnete scheinbare Poisson-Zahl direktere Hinweise auf Anisotropie und Orientierung der Faserstruktur im Vergleich zur isotropen Struktur des kompakten Glases. Nicht nur bei den Metaphosphatglasfasern, sondern auch bei den E-Glasfasern werden Werte der scheinbaren Poisson-Zahl erreicht, die weit über denen des kompakten Glases liegen und zum Teil den Wert 0,5 übersteigen.