Introduktion
Til forstærkning af gummikomponenter som f.eks. bildæk, transportbånd eller kileremme bruges dæksnore og/eller maskede materialer. Under produktionsprocessen vulkaniseres disse materialer for at blive til gummiblandingen. Det er dog ikke kun de dynamisk-mekaniske egenskaber ved en gummiblanding eller et net, der er af interesse. Der er også ofte brug for oplysninger om vedhæftningen mellem dækcorden og gummiet, som hovedsageligt påvirkes af temperaturen, materialeegenskaberne, den mekaniske StammeForvrængning beskriver en deformation af et materiale, som belastes mekanisk af en ydre kraft eller spænding. Gummiblandinger har krybeegenskaber, hvis de udsættes for en statisk belastning.belastning og det anvendte klæbemiddel.
Et klæbemiddel er en blanding, der påføres dækcordets overflade for at skræddersy klæbestyrken mellem gummiblandingen og dækcorden. Under brug af et dæk opstår der træk-, forskydnings- og trykspænding, når hjulet roterer, samt under opbremsning, start eller kørsel i sving.
Derfor er viden om dækkordets vedhæftning i gummimatrixen afgørende for at kunne udvikle produkter med pålidelige og holdbare dynamiske egenskaber. Disse egenskaber påvirkes af klæbemidlets ydeevne, som kan kvalificeres ved hjælp af et DMTA-system med høj kraft, som f.eks. Eplexor® 500 N fra NETZSCH GABO Instruments. Ikke alene er Eplexor® 500 N i stand til at udføre træktest baseret på ASTM D4776 for at bestemme den maksimale udtrækningskraft, men den giver også mulighed for en dybere indsigt i et materiales egenskaber ved at påføre prøven en oscillerende kraft. Figur 1 viser det arrangement, der bruges i de såkaldte T-tests eller H-tests (betegnelsen er baseret på prøvens form) til at bestemme de dynamiske egenskaber af indlejrede dækcords.
A) Indflydelse på temperaturen
Figur 2 viser en UdmattelsestestUdmattelsestest er nyttige værktøjer til at analysere materialers levetid. Under udmattelsestest påføres en dynamisk svingende belastning på testprøven. udmattelsestest udført på to snor-gummi-kompositter af samme materiale for at karakterisere vedhæftningsadfærden ved forskellige temperaturer.
Temperaturen i forsøget var 100 °C for prøve 1 (rød) og 150 °C for prøve 2 (blå). Testen blev udført i kraftkontrolleret tilstand, dvs. med en statisk kraft på 20 N og en dynamisk kraft på 2 N. Testfrekvensen var 60 Hz i 6000 sek (360000 cyklusser). Stigningen i det komplekse modul for prøve 1 (rød) kan forklares som forårsaget af, at hærdningsprocessen fortsætter ved 100 °C. Ved 150 °C falder det komplekse modul for prøve 2 (blå). Det skyldes, at gummiblandingen allerede er begyndt at blive nedbrudt her.
Figur 3 viser dæmpningsadfærden (tanδ) for de to prøver. Forskellige temperaturer resulterer i forskellige dæmpningsegenskaber.
Årsagerne til dette er de samme som nævnt tidligere. I forhold til den røde kurve (ved 100 °C) falder tanδ på grund af tværbinding (Hærdning (tværbindingsreaktioner)Bogstaveligt oversat betyder udtrykket "crosslinking" "krydsnetværk". I kemisk sammenhæng bruges det om reaktioner, hvor molekyler knyttes sammen ved at indføre kovalente bindinger og danne tredimensionelle netværk.hærdning); i forhold til den blå kurve (ved 150 °C) stiger den på grund af NedbrydningsreaktionEn nedbrydningsreaktion er en termisk induceret reaktion af en kemisk forbindelse, der danner faste og/eller gasformige produkter. nedbrydning.
B) Identificering af stressgrænser
Figur 4 viser de resultater, der er opnået ved hjælp af analyser udført på to identiske cord-gummi-kompositter, men med forskellige klæbemidler. Formålet med denne test var at bestemme de dynamisk-mekaniske spændingsgrænser.
Det statiske dynamiske sweep i den belastningskontrollerede tilstand øger den statiske og dynamiske StammeForvrængning beskriver en deformation af et materiale, som belastes mekanisk af en ydre kraft eller spænding. Gummiblandinger har krybeegenskaber, hvis de udsættes for en statisk belastning.belastning trin for trin: 0,5 % statisk StammeForvrængning beskriver en deformation af et materiale, som belastes mekanisk af en ydre kraft eller spænding. Gummiblandinger har krybeegenskaber, hvis de udsættes for en statisk belastning.belastning/0,05 % dynamisk StammeForvrængning beskriver en deformation af et materiale, som belastes mekanisk af en ydre kraft eller spænding. Gummiblandinger har krybeegenskaber, hvis de udsættes for en statisk belastning.belastning; 1 %/0,1 %; 2 %/0,2 % ... 9%/0.9%.
Testfrekvensen var 10 Hz. For hvert belastningstrin blev der registreret 20 datapunkter for at vise den forventede kraftnedgang, når den maksimale StammeForvrængning beskriver en deformation af et materiale, som belastes mekanisk af en ydre kraft eller spænding. Gummiblandinger har krybeegenskaber, hvis de udsættes for en statisk belastning.belastning er nået.
De blå linjer viser opførslen af snor-gummi-kompositten med gode vedhæftningsegenskaber, mens den røde kurve stammer fra materialet med utilstrækkelig vedhæftning. Som det fremgår af prøve 1 (rød kurve), begynder dæksnoren allerede at trække sig ud af gummimatricen ved 6 % statisk StammeForvrængning beskriver en deformation af et materiale, som belastes mekanisk af en ydre kraft eller spænding. Gummiblandinger har krybeegenskaber, hvis de udsættes for en statisk belastning.belastning og 0,6 % dynamisk StammeForvrængning beskriver en deformation af et materiale, som belastes mekanisk af en ydre kraft eller spænding. Gummiblandinger har krybeegenskaber, hvis de udsættes for en statisk belastning.belastning. Belastningstrinnet 6 %/0,6 % statisk/dynamisk indikerer starten på den ikke-lineære materialeadfærd.
Når man kender belastningsgrænserne, kan der udføres yderligere tests for at få flere oplysninger om materialet. Figur 5 viser tidsafhængigheden af det komplekse modul og tanδ under en UdmattelsestestUdmattelsestest er nyttige værktøjer til at analysere materialers levetid. Under udmattelsestest påføres en dynamisk svingende belastning på testprøven. udmattelsestest på de samme prøver som i figur 2.
Testen blev udført i belastningskontrolleret tilstand ved en statisk StammeForvrængning beskriver en deformation af et materiale, som belastes mekanisk af en ydre kraft eller spænding. Gummiblandinger har krybeegenskaber, hvis de udsættes for en statisk belastning.belastning på 5 % og en dynamisk StammeForvrængning beskriver en deformation af et materiale, som belastes mekanisk af en ydre kraft eller spænding. Gummiblandinger har krybeegenskaber, hvis de udsættes for en statisk belastning.belastning på 0,5 % ved en frekvens på 50 Hz. Betingelserne blev valgt, så de lå tæt på brudgrænsen på 6 %/0,6 %, som fremgår af figur 4, med det formål at fremkalde en hurtig NedbrydningsreaktionEn nedbrydningsreaktion er en termisk induceret reaktion af en kemisk forbindelse, der danner faste og/eller gasformige produkter. nedbrydning af prøve 1. Testen blev udført ved stuetemperatur.
Figur 5 viser de forventede resultater. Den mekaniske ældning af prøve 1 (rød) sker hurtigere end for prøve 2 (blå). Efter 2300 sekunder (115000 cyklusser) begynder snoren i prøve 1 at trække sig ud af gummiblandingen, hvilket kan ses som et faldende Kompleks modulusDet komplekse modul består af to komponenter, lagringsmodulet og tabsmodulet. Lagringsmodulet (eller Youngs modul) beskriver stivheden, og tabsmodulet beskriver den tilsvarende prøves dæmpende (eller viskoelastiske) opførsel ved hjælp af metoden for dynamisk mekanisk analyse (DMA). komplekst modul E*.
Det komplekse modul for prøve 2 (blå) falder kun langsomt under målingen.
Konklusion
Kontinuerlige dynamiske belastningstests (udmattelsestests) er velegnede til at karakterisere vedhæftningen mellem snoren og gummimatrixen, når der påføres klæbemidler på snorens overflade. På grund af de høje kræfter og amplituder, der kræves, er instrumentserien Eplexor® fra NETZSCH GABO Instruments, især Eplexor® 500 N, velegnet til at belaste prøverne dynamisk i tusindvis af cyklusser. Til analyserne blev der brugt prøver i T- eller H-form; de bestod af en dækkord hver og gummimateriale i enten den ene ende (T-test) eller i begge ender (H-test).