Introduktion
Mange mennesker anser en cykel for at være et uundværligt transportmiddel. Dækket er en elementær komponent og samtidig en afgørende faktor for køreegenskaberne. Det kan tilpasses underlaget og de ønskede køreegenskaber.
Grundlæggende består et cykeldæks karkasse af en sammensætning af forskellige materialer. Denne sammensætning kombinerer fleksibiliteten og de tribologiske egenskaber i en gummiblanding (slidbane) med styrken i et syntetisk polymerstof (karkasse) og den dimensionelle stabilitet i et trådbundt (kerne). Selve gummiblandingen er lavet af forskellige organiske og uorganiske råmaterialer og fyldstoffer. Denne sammensætning er i høj grad ansvarlig for gummiblandingens egenskaber. [1]
Termogravimetrisk analyse er en udbredt analysemetode til undersøgelse af gummiblandinger. Termogravimetri er beskrevet i standarderne ISO 9924 og ASTM E1131 for dette anvendelsesområde. Derfor undersøges sammensætningen af karkassen på et cykeldæk her ved hjælp af termogravimetrisk analyse.
Metoder og prøveforberedelse
For at få en måling, der er repræsentativ for karkassens gummiblanding, blev der skåret flere small prøver med en samlet masse på 10 mg ud af karkasseprofilen. Der blev sørget for, at disse stykker kun bestod af slidbanens gummiblanding og ikke indeholdt nogen komponenter fra karkassen eller kernen.
Til den termogravimetriske undersøgelse blev NETZSCH TG Libra® anvendt. Disse målinger blev udført under de betingelser, der er beskrevet i tabel 1.
Tabel 1: Målebetingelser for den termogravimetriske undersøgelse af en cykeldækkarkasse
| Prøve | Karkasse til cykeldæk |
| Prøvens vægt | 9.79 mg |
| Materiale til digel | Aluminiumoxid, åben |
| Temperaturområde | 40°C til 1100°C |
| Temperaturprogram | 40°C - 850°C i nitrogen; 805°C - 1100°C i luft |
| Opvarmningshastighed | 10 K/min |
| Atmosfære | Kvælstof, luft |
Måleresultater og diskussion
Figur 1 viser den termiske NedbrydningsreaktionEn nedbrydningsreaktion er en termisk induceret reaktion af en kemisk forbindelse, der danner faste og/eller gasformige produkter. nedbrydning af cykeldækkets karkasse. Det første massetab på 8,7 % (DTG-top ved 283,2 °C) skyldes FordampningFordampning af et grundstof eller en forbindelse er en faseovergang fra væskefase til damp. Der findes to typer fordampning: fordampning og kogning.fordampning af blødgøringsindholdet. Derefter kan NedbrydningsreaktionEn nedbrydningsreaktion er en termisk induceret reaktion af en kemisk forbindelse, der danner faste og/eller gasformige produkter. nedbrydning af de organiske gummikomponenter observeres. Dette sker i to klart adskilte trin, hvor det første trin viser et massetab på 25,1 % og det andet et massetab på 31,8 %. De to trin kan også genkendes, når man ser på DTG-kurven med den første top ved 379,1 °C og den anden top ved 469,8 °C.
Ud over de organiske komponenter i dækkets karkasse kan small indholdsniveauer af uorganiske fyldstoffer også ses i TGA-kurven ved yderligere opvarmning. Dette tab skyldes frigivelsen afCO2 fra nedbrydningen af CaCO3 til CaO ved et peak i DTG-signalet ved 664,5 °C. Selv small mængder på 1,2 % i dette eksempel kan detekteres uden problemer.
Ved 850 °C blev atmosfæren skiftet fra en inert kvælstofatmosfære til en oxiderende atmosfære. På grund af denne ændring af atmosfæren kan forbrænding af carbon black observeres under opvarmning til 1100 °C, og det resulterende Indhold af askeAsken er et mål for indholdet af mineralske oxider på vægtbasis. Termogravimetrisk analyse (TGA) i en oxidativ atmosfære er en velafprøvet metode til at bestemme den uorganiske rest, almindeligvis kaldet aske, i organiske materialer som polymerer, gummi osv. Derfor vil TGA-målingen Identify, hvis et materiale er fyldt og beregner det samlede fyldstofindhold. askeindhold på 7,1 % kan kvantificeres.
Sammenfatning
Gummiblandingen i cykeldækkets karkasse blev undersøgt ved hjælp af termogravimetrisk analyse. Andelen af organiske ingredienser, såsom blødgørere og gummi, kan således bestemmes. På trods af den lave andel blev det uorganiske fyldstofindhold desuden påvist, og det resulterende Indhold af askeAsken er et mål for indholdet af mineralske oxider på vægtbasis. Termogravimetrisk analyse (TGA) i en oxidativ atmosfære er en velafprøvet metode til at bestemme den uorganiske rest, almindeligvis kaldet aske, i organiske materialer som polymerer, gummi osv. Derfor vil TGA-målingen Identify, hvis et materiale er fyldt og beregner det samlede fyldstofindhold. askeindhold blev bestemt.