Tensile properties of cork in axial stress and influence of porosity, density, quality and radial position in the plank

Abstract

The behaviour of cork under tensile stress in the axial direction was studied for samples taken from cork planks of good (class 1) and poor (class 4) quality grades and at three radial positions within the plank (inner, mid and outer positions). The effect of cork density (ranging from 0.123 to 0.203 g cm⁻³) and porosity (ranging from 2.8 to 9.6% in the tangential surface) on Young’s modulus and fracture stress and strain was studied.

The tensile stress-strain curves of cork showed an elastic deformation up to 2% strain with a Young’s modulus of 30.8 MPa, and a fracture stress of 1.05 MPa at a strain of 7.1% for class 1, and Young’s modulus of 26.1 MPa, and a fracture stress of 0.77 MPa at a strain of 5.5% for class 4. Fracture always started at a pore. The quality class and the radial position in the plank were highly significant factors of the tensile properties variation with good quality cork in the inner part of the plank showing the highest strength.

Density influenced the elastic behaviour of cork with a highly significant correlation of increasing E with density, but not so clearly the fracture stress and strain. The variability of tensile properties with porosity was large and although significant, the correlations were lower in spite of a decreasing trend of E with porosity. Fracture depended on the type of defects in cork.

Zusammenfassung

Untersucht wurde das Verhalten von Kork unter Zugbelastung in axialer Richtung an Proben aus Rohmaterial der zwei Qualitätsklassen gut (Klasse 1) und schlecht (Klasse 4) und entnommen aus jeweils drei radialen Lagen (innen, Mitte und außen). Der Einfluss der Korkdichte (zwischen 0,123–0,203 g cm⁻³) und der Porosität (zwischen 2,8 und 9,6% in der tangentialen Oberfläche) auf den E-Modul und die Bruchspannung sowie Bruchdehnung wurden untersucht.

Die Spannungs-Dehnungskurven von Kork wiesen bei Zugbeanspruchung bei Proben der Klasse 1 bis zu 2% Dehnung eine elastische Verformung mit einem E-Modul von 30,8 MPa auf, sowie eine Bruchspannung von 1,05 MPa bei einer Dehnung von 7,1% und bei Klasse 4 Proben einen E-Modul von 26,1 MPa und eine Bruchspannung von 0,77 MPa bei einer Dehnung von 5,5%. Der Bruch begann immer bei einer Pore. Die Qualitätsklasse und die radiale Lage waren stark signifikante Faktoren für die Variation der Zugeigenschaften, wobei Proben aus Kork guter Qualität aus dem Innenbereich die höchste Festigkeit aufwiesen.

Die Dichte hatte Einfluss auf das elastische Verhalten von Kork, wobei die Korrelation mit dem E-Modul stark signifikant war. Die Korrelation mit Bruchspannung und Bruchdehnung war weniger ausgeprägt. Die Variabilität der Zugeigenschaften in Abhängigkeit der Porosität war groß. Die Korrelation war geringer signifikant, obwohl eine Abnahme des E-Moduls mit zunehmender Porosität erkennbar war. Der Bruch wurde von der Art des Holzfehlers im Kork beeinflusst.