Introduktion
Takket være deres høje elasticitet og justerbare dæmpningsadfærd bruges elastomermaterialer inden for næsten alle tekniske områder. Den unikke gummielasticitet er dog afhængig af temperaturen. Elastomermaterialers temperaturadfærd bestemmes ved hjælp af temperatursvingninger. Temperatursweeps er klart parametriseret med opvarmnings- og afkølingshastigheder samt start- og sluttemperaturer. Eksperimentelt kræver pålidelig bestemmelse af temperaturadfærden præcis temperaturkontrol og en lav temperaturgradient i målekammeret. For at sikre en fremragende temperaturfordeling i målekammeret leveres målekammeret i DMA GABO Eplexor® -serien som standard med en ventilator.
I denne applikationsnote undersøges indflydelsen af temperaturfordelingen i DMA GABO Eplexor® -serien. Til dette formål blev der udført temperatursweeps inden for et bestemt temperaturinterval både med og uden ventilator.
Resultater af målinger
Seks temperatursweeps på prøver af den samme gummiblanding blev udført med DMA GABO Eplexor® 500 N fra -80 °C til 20 °C ved opvarmningshastigheder på 1, 3 og 5 K/min. For at kontrollere kammerventilatorens indflydelse på temperaturfordelingen i målekammeret blev de tre temperatursweeps udført med og uden kammerventilator. Figur 1 viser opvarmningshastighedens afhængighed af tabsfaktoren, tan δ, målt med og uden kammerventilator.
Figur 1 underbygger, at glasovergangsområdet er afhængigt af både opvarmningshastigheden og brugen af en kammerventilator. For at undersøge denne adfærd nærmere er glasovergangstemperaturen, Tg - defineret som maksimum for tabsfaktoren, tan δ - afbildet i figur 2 som en funktion af opvarmningshastigheden og brugen af en ventilator.
Figur 2 viser, at Tg skifter til højere temperaturer med højere opvarmningshastigheder, uanset om der bruges en ventilator eller ej. Skiftet, der er en funktion af opvarmningshastigheden, kan forklares med den lavere Termisk ledningsevneVarmeledningsevne (λ med enheden W/(m-K)) beskriver transporten af energi - i form af varme - gennem et masselegeme som følge af en temperaturgradient (se fig. 1). Ifølge termodynamikkens anden lov strømmer varmen altid i retning af den laveste temperatur.varmeledningsevne for de fleste plastmaterialer. Materialespecifikke overgangseffekter, som f.eks. afslapnings- eller glasovergangstemperaturer, forskydes, da prøverne halter efter ovnens temperatur.
Mellem målingerne ved opvarmningshastigheder på 1 K/min og 5 K/min blev Tg forskudt med mindre end 1 °C, dvs. ekstremt ubetydeligt, når der blev brugt en kammerventilator. Uden kammerventilator var forskydningen i glasovergangstemperaturen, Tg, på ca. 4 °C. Kammerventilatoren fremmer således en meget god temperaturfordeling i målekammeret, hvilket gør det muligt, at forskydningen i glasovergangstemperaturen udelukkende kan tilskrives elastomerkompositters lave Termisk ledningsevneVarmeledningsevne (λ med enheden W/(m-K)) beskriver transporten af energi - i form af varme - gennem et masselegeme som følge af en temperaturgradient (se fig. 1). Ifølge termodynamikkens anden lov strømmer varmen altid i retning af den laveste temperatur.varmeledningsevne.
Sammenfatning
Derfor kan måletiden for temperatursweeps udført af instrumenter i DMA GABO Eplexor® -serien forkortes ved at bruge højere opvarmningshastigheder takket være den gode temperaturfordeling i målekammeret. Et temperatursweep med en opvarmningshastighed på 5 K/min vil tage ca. en femtedel af måletiden for et temperatursweep med en opvarmningshastighed på 1 K/min.