SS曲線とは

SS曲線(SSカーブ:S-Sカーブともいいます)とは、テンシロン試験機(引張試験機)でゴム紐(ひも)などの材料を取付けて引張試験をし、垂直応力(stress)と垂直歪み(strein)との関係を、グラフ化したものです。応力ひずみ線図ともいいます。グラフの横軸が垂直歪みで縦軸が垂直応力です。

英語で、「Stress」(ストレス)の頭文字「S」と「Strein」(ストレイン)の頭文字「S」でSS曲線(SSカーブ:stress-strain curve)というわけです。
垂直応力の単位はN(ニュートン)、垂直歪みの単位は%(パーセント)を使用します。

一般的に金属製のバネなどは、フックの法則により弾性限界までは、ほぼ比例のグラフのように直線的なグラフを描きます。(往時も復時もほぼ同じ傾きの直線のようなグラフを描きます)

衣料用に使用されるゴム紐(ひも)の場合は、全伸長が2倍以上のものがほとんどです。したがって100%の伸長の場合、破断することはありませんので、「S」の文字は少し右側へ傾いたようなきれいなグラフの軌跡を描きます。
また、特にゴム紐の場合は、戻ろうとするキックバックの力が働くので、一定長(100%)の伸長後にフリーで開放すると回復時のグラフは伸長時とは重ならずに少し応力が小さいカーブを描いて挙動します。

一般的に、天然ゴムの場合は、ポリウレタン弾性糸と比べると、伸張時と回復時のグラフの開きは小さいです。(天然ゴムはキックバック力が大きいので往時と復時のパワーの差は小さいです)

 

下のグラフは、衣料用のゴム紐の場合のSS曲線(SSカーブ)のグラフの1例です。

SS曲線(SSカーブ)

着用感のいいゴム紐は、グラフの傾きが小さいです。

また、往きと戻りのグラフの傾きがほぼ等しいです。(往きと戻りのグラフは近づいています)

そして、グラフの直線部の傾きは、繊維素材によって違いますが、この傾きをヤング率(Young’s modulus:縦弾性係数といいます。この名称は、トマス・ヤング(イギリスの物理学者)に由来する。

ひずみ ε  =  応力 σ  /  ヤング率 E    (フックの法則)より、

E=\frac{\sigma}{\varepsilon}

となります。主な繊維素材のヤング率( N/mm2)は、以下のようになります。

ナイロン         1,960 ~   4,410

ポリエステル     10,780 ~ 19,600

となり、ナイロンの方が小さな力で伸びやすいことが分かります。

(繊維素材の場合は、配向性(結晶質と非晶質の割合)等により違いがあります)

 

下の画像は、気谷のテンシロン試験機の画像です。

(左側がテンシロン試験機、右側はプロッター(記録機)です)

TENSILON.jpg

 

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