Въведение
Динамичните тестове за нагряване дават възможност за по-добро разбиране на термичните свойства на еластомерите. Такива тестове се провеждат чрез прилагане на постоянно натоварване, честота от 30 Hz и амплитуда на деформация от няколко mm (съгласно DIN 53 533 и ASTM D623-99). Тези условия на изпитване водят до вътрешно триене, което от своя страна предизвиква разсейване на енергия и по този начин повишаване на температурата на образеца. Освен това образецът се подлага на деформация (термична настройка). Изпитванията за топлинно натрупване са подходящи за гуми/гуми, които са подложени на високи напрежения на натиск по време на експлоатация. Оборудването, подходящо за провеждане на такива експерименти, е GABOMETER®, което представлява модифицирана система Eplexor®. Тя работи като по-универсален флексометър, тъй като предлага всички характеристики на класическия флексометър на Goodrich и допълнително получава механични данни за материала, като модул E и демпфиране (tanδ ).
А) Повторяемост на резултатите от измерванията
Тъй като трябва да се разграничат възможните разлики в състава на материала между различните партиди образци, от съществено значение е високата повторяемост на резултатите от изпитването с флексометър. На фигура 1 е показан тестът за повторяемост за системите GABOMETER® върху два образеца от една и съща партида.
Тук два образеца за изпитване (една и съща партида - цилиндрични образци за натоварване на натиск) бяха изпитани независимо един от друг, но при еднакви условия на натоварване. Натрупването на топлина води до различни температури, например в центъра и на повърхността. За измерване на температурата в центъра на образеца се използва термодвойка с форма на игла, както е показано на фигура 3.
Измерването на температурата на повърхността се извършва на горната повърхност на образеца чрез термодвойка, вградена в термоизолирания горен държач за натрупване на топлина. Измерването на tanδ (затихване на материала) също се характеризира с отлична повторяемост.
Б) Ползи от използването на допълнителен температурен сензор (иглена термодвойка)
Днес тестовете за нагряване обикновено се извършват с флексометри на Goodrich. Конвенционалните флексометри обаче страдат от проблеми с разделителната способност и възпроизводимостта. Модулността на конструкцията на Eplexor® включва конфигурации за извършване на тестове за нагряване. Моделът GABOMETER® е едно от най-икономичните решения, предназначени за такива HBU-тестове. Допълнителната иглообразна термодвойка за измерване на температурата в центъра на образеца добавя към експеримента съществена информация, която иначе би останала скрита.
Измерването на температурата на повърхността се изисква от стандарт ASTM D623, но само по себе си то не винаги позволява да се види разликата между два образеца по отношение на повишаването на температурата като функция на времето (вж. фигура 2 - температура на повърхността). Именно допълнителният температурен сензор тип "игла" разкрива по-точно температурата в сърцевината на образеца. Температурата в центъра е тази, която най-малко се влияе от загубите на енергия през външните повърхности. Поради това тя е и по-чувствителна за разкриване на температурните разлики, предизвикани от ефекта на натрупване на топлина. Разликите в разсейването на енергия между образци А и В водят до температурни разлики, които са най-силно изразени в сърцевината. Именно измерването на температурата в сърцевината позволява да се направи разлика между съединенията А и В, както е показано в примера (фигура 2).
Но каква е причината за тази разлика?
Основните съединения на образци А и В са идентични, но се различават по отношение на вида на саждите, които съдържат. Саждите в образец А имат по-висока топлопроводимост и причиняват по-големи загуби на топлина към повърхността. В резултат на това температурата на сърцевината в образец А се понижава повече, отколкото в образец В с по-ниска проводимост. температурата на сърцевината се понижава; жизненият цикъл на каучуковото съединение се подобрява чрез намаленото разсейване на топлината.
C) Ползи от записването на tanδ
На фигура 4 е представен друг пример за изпитване на нагряване. При този тест са сравнени много различните съединения А и С. Образец А показва нагряване, което е с около 20 °C по-високо от съответната температура на образец С.
Вследствие на това и свойствата на затихване (tanδ) на полимерите са доста различни. Съединението С показва много по-ниско механично затихване от съединението А. Материалът С може да проследява по-добре динамичните деформации от материала А поради по-ниските си механични загуби на затихване (tanδ).
Заключение
Системите Eplexor® 2000 N или 4000 N , както и универсалните флексометри GABOMETER® 2000 N и 4000 N, могат да заместят класическия флексометър на Goodrich при изпитванията и да генерират допълнителни предимства за потребителя. Опционалната иглена термодвойка за измерване на температурата в сърцевината значително подобрява чувствителността на системата за откриване на ефекта на натрупване на топлина и е в състояние да предостави по-добра картина на свойствата на материала. Материали, които иначе са неразличими един от друг по отношение на ефекта на натрупване на топлина, могат да бъдат надеждно разграничени с помощта на иглата.
За разлика от това, много по-малко информация се получава, когато се използва само температурата на повърхността съгласно ASTM D623.
Благодарение на модулната си конструкция системите GABOMETER® могат да бъдат надграждани, за да могат да определят вискоеластичните свойства на материалите или да получат пълна функционалност на DMTA. Такива модернизации могат да се извършват по всяко време след инсталирането, когато възникне необходимост.