مقدمة
وبفضل مرونتها العالية وسلوك التخميد القابل للتعديل، تُستخدم المواد المطاطية المرنة في جميع المجالات التقنية تقريبًا. ومع ذلك، تعتمد مرونة المطاط الفريدة على درجة الحرارة. يتم تحديد سلوك درجة حرارة المواد المطاطية المرنة من خلال عمليات مسح درجة الحرارة. يتم تحديد عمليات مسح درجة الحرارة بوضوح مع معدلات التسخين والتبريد وكذلك درجات الحرارة الأولية والنهائية. من الناحية التجريبية، يتطلب التحديد الموثوق لسلوك درجة الحرارة تحكمًا دقيقًا في درجة الحرارة وتدرجًا منخفضًا في درجة الحرارة داخل غرفة القياس. ومن أجل ضمان توزيع ممتاز لدرجة الحرارة داخل غرفة القياس، تأتي غرفة القياس في سلسلة DMA GABO Eplexor® مزودة بمروحة قياسية.
في هذه المذكرة التطبيقية، يتم دراسة تأثير توزيع درجة الحرارة في سلسلة DMA GABO Eplexor®. تحقيقًا لهذه الغاية، تم إجراء عمليات مسح لدرجة الحرارة ضمن فاصل زمني معين لدرجة الحرارة مع مروحة وبدونها.
نتائج القياس
تم إجراء ست عمليات مسح لدرجات الحرارة على عينات من نفس خليط المطاط باستخدام جهاز DMA GABO Eplexor® 500 N من -80 درجة مئوية إلى 20 درجة مئوية بمعدلات تسخين 1 و3 و5 كلفن/الدقيقة. وللتحقق من تأثير مروحة الحجرة على توزيع درجة الحرارة في حجرة القياس، تم إجراء عمليات المسح الثلاث لدرجات الحرارة مع مروحة الحجرة وبدونها. يوضح الشكل 1 اعتماد معدل التسخين على عامل الفقد، tan δ، الذي تم قياسه مع مروحة الغرفة وبدونها.
ويثبت الشكل 1 أن نطاق الانتقال الزجاجي يعتمد على كل من معدل التسخين واستخدام مروحة الحجرة. وللتحقق من هذا السلوك بمزيد من التفصيل، يتم تصوير درجة حرارة الانتقال الزجاجي، Tg - التي تُعرّف بأنها الحد الأقصى لعامل الفقد، tan δ - في الشكل 2 كدالة لمعدل التسخين واستخدام المروحة.
يوضح الشكل 2 أن Tg يتحول إلى درجات حرارة أعلى مع ارتفاع معدلات التسخين، بغض النظر عن استخدام المروحة. يمكن تفسير الانزياح الذي يمثل دالة لمعدل التسخين بالتوصيل الحراري المنخفض لمعظم المواد البلاستيكية. يتم إزاحة تأثيرات الانتقال الخاصة بالمواد، مثل درجات حرارة الاسترخاء أو الانتقال الزجاجي، نظرًا لأن العينات تتأخر عن درجة حرارة الفرن.
بين القياسات بمعدلات تسخين تبلغ 1 كلفن/دقيقة و5 كلفن/دقيقة، تغيرت درجة حرارة الانتقال الحراري بأقل من درجة مئوية واحدة، أي بشكل ضئيل للغاية، عند استخدام مروحة الغرفة. وبدون مروحة الغرفة، بلغ التحول في درجة حرارة الانتقال الزجاجي، Tg، حوالي 4 درجات مئوية. وبالتالي، فإن مروحة الحجرة تعزز توزيعًا جيدًا جدًا لدرجة الحرارة في حجرة القياس؛ وهذا يسمح بأن يعزى التحول في درجة حرارة التحول الزجاجي فقط إلى انخفاض التوصيل الحراري لمركبات المطاط الصناعي.
الملخص
ونتيجة لذلك، يمكن تقصير أزمنة القياس لعمليات مسح درجة الحرارة التي تقوم بها أجهزة سلسلة DMA GABO Eplexor® باستخدام معدلات تسخين أعلى، وذلك بفضل التوزيع الجيد لدرجة الحرارة في غرفة القياس. يستغرق مسح درجة الحرارة بمعدل تسخين 5 كلفن/دقيقة حوالي خُمس وقت القياس لمسح درجة الحرارة بمعدل تسخين 1 كلفن/دقيقة.