Εισαγωγή
Χάρη στην υψηλή ελαστικότητά τους και τη ρυθμιζόμενη συμπεριφορά απόσβεσης, τα ελαστομερή υλικά χρησιμοποιούνται σε όλους σχεδόν τους τεχνικούς τομείς. Ωστόσο, η μοναδική ελαστικότητα του ελαστικού εξαρτάται από τη θερμοκρασία. Η θερμοκρασιακή συμπεριφορά των ελαστομερών υλικών προσδιορίζεται με σάρωση θερμοκρασίας. Οι σαρώσεις θερμοκρασίας παραμετροποιούνται σαφώς με ρυθμούς θέρμανσης και ψύξης, καθώς και με αρχικές και τελικές θερμοκρασίες. Πειραματικά, ο αξιόπιστος προσδιορισμός της θερμοκρασιακής συμπεριφοράς απαιτεί ακριβή έλεγχο της θερμοκρασίας και χαμηλή κλίση θερμοκρασίας εντός του θαλάμου μέτρησης. Προκειμένου να διασφαλιστεί η άριστη κατανομή της θερμοκρασίας εντός του θαλάμου μέτρησης, ο θάλαμος μέτρησης της σειράς DMA GABO Eplexor® διαθέτει στάνταρ έναν ανεμιστήρα.
Στο παρόν σημείωμα εφαρμογής διερευνάται η επίδραση της κατανομής της θερμοκρασίας στη σειρά DMA GABO Eplexor®. Για το σκοπό αυτό, πραγματοποιήθηκαν σαρώσεις θερμοκρασίας εντός ενός συγκεκριμένου θερμοκρασιακού διαστήματος τόσο με όσο και χωρίς ανεμιστήρα.
Αποτελέσματα μέτρησης
Έξι θερμοκρασιακές σαρώσεις σε δείγματα του ίδιου μίγματος καουτσούκ πραγματοποιήθηκαν με το DMA GABO Eplexor® 500 N από τους -80°C στους 20°C με ρυθμούς θέρμανσης 1, 3 και 5 K/min. Για να ελεγχθεί η επίδραση του ανεμιστήρα θαλάμου στην κατανομή της θερμοκρασίας στο θάλαμο μέτρησης, οι τρεις σαρώσεις θερμοκρασίας πραγματοποιήθηκαν με και χωρίς ανεμιστήρα θαλάμου. Στο Σχήμα 1 παρουσιάζεται η εξάρτηση του συντελεστή απωλειών, tan δ, από τον ρυθμό θέρμανσης, που μετρήθηκε με και χωρίς ανεμιστήρα θαλάμου.
Το σχήμα 1 τεκμηριώνει ότι το εύρος της υαλώδους μετάβασης εξαρτάται τόσο από τον ρυθμό θέρμανσης όσο και από τη χρήση ανεμιστήρα θαλάμου. Προκειμένου να διερευνηθεί λεπτομερέστερα αυτή η συμπεριφορά, η θερμοκρασία υαλώδους μετάβασης, Tg - που ορίζεται ως το μέγιστο του συντελεστή απωλειών, tan δ - απεικονίζεται στο σχήμα 2 ως συνάρτηση του ρυθμού θέρμανσης και της χρήσης ανεμιστήρα.
Το σχήμα 2 δείχνει ότι η Tg μετατοπίζεται σε υψηλότερες θερμοκρασίες με υψηλότερους ρυθμούς θέρμανσης, ανεξάρτητα από τη χρήση ανεμιστήρα. Η μετατόπιση που είναι συνάρτηση του ρυθμού θέρμανσης μπορεί να εξηγηθεί από τη χαμηλότερη θερμική αγωγιμότητα των περισσότερων πλαστικών. Τα ειδικά για το υλικό φαινόμενα μετάβασης, όπως οι θερμοκρασίες χαλάρωσης ή υαλώδους μετάβασης, μετατοπίζονται, καθώς τα δείγματα υστερούν σε σχέση με τη θερμοκρασία του κλιβάνου.
Μεταξύ των μετρήσεων με ρυθμούς θέρμανσης 1 K/min και 5 K/min, η Tg μετατοπίστηκε κατά λιγότερο από 1°C, δηλαδή εξαιρετικά ασήμαντα, όταν χρησιμοποιήθηκε ανεμιστήρας θαλάμου. Χωρίς ανεμιστήρα θαλάμου, η μετατόπιση της θερμοκρασίας υαλώδους μετάβασης, Tg, ανήλθε σε περίπου 4°C. Έτσι, ο ανεμιστήρας θαλάμου προάγει μια πολύ καλή κατανομή της θερμοκρασίας στο θάλαμο μέτρησης- αυτό επιτρέπει η μετατόπιση της θερμοκρασίας υαλώδους μετάβασης να οφείλεται αποκλειστικά στη χαμηλή θερμική αγωγιμότητα των ελαστομερών σύνθετων υλικών.
Περίληψη
Ως αποτέλεσμα, οι χρόνοι μέτρησης για τις σαρώσεις θερμοκρασίας που πραγματοποιούνται από τα όργανα της σειράς DMA GABO Eplexor® μπορούν να μειωθούν με τη χρήση υψηλότερων ρυθμών θέρμανσης, χάρη στην καλή κατανομή της θερμοκρασίας στο θάλαμο μέτρησης. Μια σάρωση θερμοκρασίας με ρυθμό θέρμανσης 5 K/min διαρκεί περίπου το ένα πέμπτο του χρόνου μέτρησης μιας σάρωσης θερμοκρασίας με ρυθμό θέρμανσης 1 K/min.