Hvad er tekniske elastomerer?

Tekniske elastomerer har en fremragende elastisk opførsel. De kan deformeres gentagne gange og vende tilbage til næsten deres oprindelige længde efter mekanisk aflastning. Afhængigt af typen kan tekniske elastomerer effektivt lagre eller sprede, dvs. omdanne, mekanisk energi. Det er derfor, de bruges i mange applikationer til vibrationskontrol, f.eks. i dæk, vibrationsdæmpere i motor- og jernbanekøretøjer, transportbånd, tætninger, slanger osv.

Viskoelastisk opførsel

Tekniske elastomerer kan belastes enten statisk eller dynamisk eller begge dele på samme tid. I tilfælde af 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 er belastningen konstant over tid og svarer ofte til dens egen vægt. Den 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 er derimod en funktion af tiden og er enten påført udefra (passiv) eller defineret af et drev (aktiv). Dynamiske belastninger forårsages f.eks. af ydre påvirkninger som jordskælv, havbølger eller stærk vind. De forekommer også i et large antal tekniske systemer som følge af masser, der bevæger sig med jævne mellemrum. Elastomerkompositternes viskoelastiske egenskaber ved forskellige temperaturer og frekvenser bestemmes ved hjælp af dynamisk-mekanisk analyse (DMA). DMA-systemer er designet til kvalitetskontrol, materiale samt produktfrigivelse og materialeudvikling. Ved statisk-dynamiske belastninger indstilles først de statiske belastninger, og derefter varieres den 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 for hver 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. Derved udsættes prøven for en sinusformet skiftende mekanisk 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 med konstant frekvens og konstant amplitude.

DMA GABO Eplexor^® - 2 uafhængige drev

Det vigtigste ved DMA GABO Eplexor^® systemerne er den uafhængige generering/indstilling af statiske og dynamiske belastninger. Den statiske forbelastning genereres af en servomotor og indføres i prøven via krafttransduceren og prøveholderen. Den dynamiske belastning genereres af en elektrodynamisk oscillator og overføres også til prøven. Selvom det kræver en større teknisk indsats at bruge to uafhængige drev, resulterer det også i betydeligt større fleksibilitet i brugen.

Statisk og dynamisk belastning

I modsætning til forskydningsforsøg er det i træk-, tryk- og bøjningsforsøg absolut nødvendigt, at den statiske forbelastning er højere end den dynamiske belastning. Denne begrænsning skyldes, at en trækprøve kan knække under vekslende trækbelastninger, hvis den dynamiske belastningsamplitude overstiger den statiske belastningskomponent. Vekslende trykbelastninger resulterer i et midlertidigt tab af kontakt mellem prøven og prøveholderen. Korrekt testning uden artefakter er ikke mulig i dette tilfælde.

"Tillader vekslende belastning"

For nogle applikationer som gummitransportbånd, drivremme eller gummimetallejer kan afvigelser fra ovenstående regel - at den statiske forbelastning skal være højere end den faktiske dynamiske belastning - forekomme i praksis, hvis knæk eller løft forhindres af andre tekniske foranstaltninger. Ved hjælp af parameteren "Allow Alternating Load" fjernes begrænsningen om, at en dynamisk amplitude skal være mindre end den statiske belastning, hvis det er nødvendigt. I denne tilstand er det derfor også muligt nøjagtigt at simulere belastningssituationen i den respektive applikation (se figur 1). Til sådanne belastningsforhold anbefales generelt korte og tykke prøver, da de ikke har tendens til at "bule ud", som lange, tynde prøver gør.

Payne-effekt af carbon black-fyldte SBR-vulkanisater

Figur 2 viser et eksempel på et dynamisk belastningssweep under trækspænding for en carbon black-fyldt SBR-prøve. Målingen blev udført ved stuetemperatur og en frekvens på 10 Hz. I den første test blev den dynamiske deformationsamplitude øget trinvist fra 0,05 % til 10 % (blå kurve); i den anden test blev dette udført omvendt, og den dynamiske amplitude blev reduceret trinvist fra 10 % tilbage til den oprindelige amplitude på 0,05 % (rød kurve). Der blev ikke anvendt en statisk forstrækning her. Elasticitetsmodulet |E*| falder med stigende deformationsamplitude (figur 2, blå kurve). Lagringsmodulets afhængighed af deformationsamplituden for fyldte elastomerer er også kendt som Payne-effektenPayne-effekten er faldet i et fyldt, krydsbundet elastomersystem med stigende deformationsamplitude.Payne-effekten.

Mullins-effekten

Med en faldende deformationsamplitude (figur 2, rød kurve) stiger |E*|, men når ikke op på hældningen af den "jomfruelige" kurve (blå kurve). Denne effekt af spændingsblødgøring er kendt som Mullins-effektenMullins-effekten beskriver et fænomen, der er typisk for gummimaterialer.Mullins-effekten. Reversible og irreversible ændringer i polymermatrixen, tværbindingsstrukturen og fyldstofnetværket under belastning er ansvarlige for denne adfærd. Nogle af årsagerne er desorption af adsorberede kædesektioner fra filleroverfladen, brud på tværbindingspunkterne og/eller kollaps af filleragglomeratet under påvirkning af mekanisk StressStress defineres som et kraftniveau, der påføres en prøve med et veldefineret tværsnit. (Spænding = kraft/areal). Prøver med et cirkulært eller rektangulært tværsnit kan komprimeres eller strækkes. Elastiske materialer som gummi kan strækkes op til 5 til 10 gange deres oprindelige længde.stress.

Sammenfatning

Fleksibiliteten i DMA GABO Eplexor^® gennem dens uafhængige drev gør det muligt at realisere en lang række testbetingelser fra praktiske anvendelser i et laboratorium, som det fremgår af ovenstående eksempel på dynamisk deformationsvariation. Læs mere om vores DMA GABO Eplexor^® her!