Εισαγωγή
Πολλοί άνθρωποι θεωρούν το ποδήλατο απαραίτητο μέσο μεταφοράς. Το ελαστικό είναι ένα στοιχειώδες εξάρτημα και ταυτόχρονα ένας καθοριστικός παράγοντας επιρροής στα χαρακτηριστικά οδήγησης. Μπορεί να προσαρμοστεί ανάλογα με το έδαφος και τις επιθυμητές ιδιότητες ποιότητας οδήγησης.
Βασικά, το περίβλημα ενός ελαστικού ποδηλάτου αποτελείται από ένα σύνθετο υλικό από διάφορα υλικά. Αυτό το σύνθετο υλικό συνδυάζει την ευκαμψία και τις τριβολογικές ιδιότητες ενός ελαστικού μίγματος (πέλμα) με την αντοχή ενός συνθετικού πολυμερούς υφάσματος (carcass) και τη σταθερότητα διαστάσεων μιας δέσμης συρμάτων (πυρήνας). Η ίδια η ένωση καουτσούκ αποτελείται από διάφορες οργανικές και ανόργανες πρώτες ύλες και πληρωτικά υλικά. Αυτή η σύνθεση είναι largely υπεύθυνη για τις ιδιότητες του μείγματος καουτσούκ. [1]
Η θερμοβαρυτομετρική ανάλυση είναι μια ευρέως χρησιμοποιούμενη αναλυτική μέθοδος για την εξέταση των ενώσεων καουτσούκ. Η θερμοβαρυμετρία περιγράφεται στα πρότυπα ISO 9924 και ASTM E1131 για αυτό το εύρος εφαρμογών. Ως εκ τούτου, η σύνθεση του περιβλήματος ενός ελαστικού ποδηλάτου εξετάζεται εδώ με τη χρήση θερμοβαρυτομετρικής ανάλυσης.
Μέθοδοι και προετοιμασία δειγμάτων
Προκειμένου να ληφθεί μια μέτρηση αντιπροσωπευτική της σύνθεσης καουτσούκ του περιβλήματος, κόπηκαν από το προφίλ του περιβλήματος διάφορα δείγματα small συνολικής μάζας 10 mg. Λάβαμε μέριμνα ώστε τα κομμάτια αυτά να αποτελούνται μόνο από την ελαστική ένωση του πέλματος και να μην περιλαμβάνουν συστατικά του carcass ή του πυρήνα.
Για τη θερμοβαρυμετρική έρευνα χρησιμοποιήθηκε το NETZSCH TG Libra®. Οι μετρήσεις αυτές πραγματοποιήθηκαν υπό τις συνθήκες που περιγράφονται λεπτομερώς στον πίνακα 1.
Πίνακας 1: Συνθήκες μέτρησης της θερμοβαρυτομετρικής διερεύνησης του περιβλήματος ενός ελαστικού ποδηλάτου
| Δείγμα | Περίβλημα ελαστικού ποδηλάτου |
| Βάρος δείγματος | 9.79 mg |
| Υλικό χωνευτηρίου | Αλουμίνα, ανοικτό |
| Εύρος θερμοκρασίας | 40°C έως 1100°C |
| Πρόγραμμα θερμοκρασίας | 40°C - 850°C σε άζωτο- 805°C - 1100°C σε αέρα |
| Ρυθμός θέρμανσης | 10 K/min |
| Ατμόσφαιρα | Άζωτο, αέρας |
Αποτελέσματα μετρήσεων και συζήτηση
Στο Σχήμα 1 παρουσιάζεται η θερμική αποσύνθεση του περιβλήματος του ελαστικού ποδηλάτου. Η πρώτη απώλεια μάζας 8,7% (κορυφή DTG στους 283,2°C) οφείλεται στην εξάτμιση του περιεχόμενου πλαστικοποιητή. Στη συνέχεια, παρατηρείται αποικοδόμηση των οργανικών συστατικών του ελαστικού. Αυτή λαμβάνει χώρα σε δύο σαφώς ξεχωριστά στάδια με το πρώτο στάδιο να παρουσιάζει απώλεια μάζας 25,1% και το δεύτερο απώλεια μάζας 31,8%. Τα δύο στάδια μπορούν επίσης να αναγνωριστούν κατά την εξέταση της καμπύλης DTG με την πρώτη κορυφή στους 379,1°C και τη δεύτερη κορυφή στους 469,8°C.
Εκτός από τα οργανικά συστατικά του περιβλήματος του ελαστικού, στην καμπύλη TGA κατά την περαιτέρω θέρμανση μπορούν επίσης να παρατηρηθούν τα επίπεδα περιεκτικότητας small των ανόργανων πληρωτικών υλικών. Η απώλεια αυτή οφείλεται στην απελευθέρωσηCO2 από τη διάσπαση του CaCO3 σε CaO σε μια κορυφή του σήματος DTG στους 664,5°C. Ακόμα και οι ποσότητες small το 1,2% σε αυτό το παράδειγμα μπορούν να ανιχνευθούν χωρίς προβλήματα.
Στους 850°C, η ατμόσφαιρα άλλαξε από αδρανή ατμόσφαιρα αζώτου σε οξειδωτική ατμόσφαιρα. Λόγω αυτής της αλλαγής της ατμόσφαιρας, μπορεί να παρατηρηθεί η καύση της αιθάλης κατά τη θέρμανση στους 1100°C και η προκύπτουσα περιεκτικότητα σε τέφρα 7,1% μπορεί να ποσοτικοποιηθεί.
Περίληψη
Το ελαστικό του περιβλήματος του ελαστικού ποδηλάτου εξετάστηκε με θερμοβαρυμετρική ανάλυση. Με τον τρόπο αυτό μπορεί να προσδιοριστεί η αναλογία των οργανικών συστατικών, όπως οι πλαστικοποιητές και το καουτσούκ. Παρά το χαμηλό ποσοστό του, ανιχνεύθηκε επιπλέον η περιεκτικότητα σε ανόργανο πληρωτικό υλικό και προσδιορίστηκε η προκύπτουσα περιεκτικότητα σε τέφρα.