Εισαγωγή
Τα ελαστομερή υλικά χρησιμοποιούνται σε όλους σχεδόν τους τεχνικούς τομείς λόγω της υψηλής ελαστικότητάς τους. Μια βασική ιδιότητα των ελαστομερών υλικών είναι η ικανότητα αποθήκευσης της ενέργειας παραμόρφωσης και η αποδέσμευσή της πίσω σε ολόκληρο το σύστημα, όταν είναι απαραίτητο. Ένα μέτρο αυτής της ιδιότητας συνίσταται στις ενδογενείς στο υλικό δυνάμεις επαναφοράς, οι οποίες - ανάλογα με το σύστημα - μπορούν να δημιουργηθούν από την αποθηκευμένη ενέργεια και μπορούν εύκολα να φτάσουν το 90% ή και περισσότερο της αποθηκευμένης ενέργειας. Αυτή η "πολύτιμη" ιδιότητα περιορίζεται, ωστόσο, σε ένα στενό εύρος θερμοκρασιών που ορίζει τις θερμοκρασίες λειτουργίας και εργασίας για την εκάστοτε εφαρμογή. Για το λόγο αυτό, η θερμοκρασιακή συμπεριφορά των ελαστομερών υλικών είναι κεντρικής σημασίας.
Για την καταγραφή της θερμικής συμπεριφοράς των ελαστομερών υλικών χρησιμοποιούνται οι λεγόμενες σαρώσεις θερμοκρασίας, οι οποίες μπορούν γενικά να παραμετροποιηθούν σε διαφορετικούς ρυθμούς θέρμανσης. Ένας υψηλός ρυθμός θέρμανσης 5°C/min, για παράδειγμα, είναι προτιμότερος από έναν ρυθμό θέρμανσης 1°C/min, καθώς το αποτέλεσμα παραδίδεται σε συντομότερο χρόνο και, επομένως, η δοκιμή είναι ταχύτερη και οικονομικότερη. Ωστόσο, τίθεται το ερώτημα σχετικά με τον τρόπο αξιολόγησης των αποτελεσμάτων για διαφορετικούς ρυθμούς θέρμανσης.
Το παρόν σημείωμα εφαρμογής ασχολείται με αυτό το ερώτημα και εξετάζει την εξάρτηση της σειράς DMA GABO Eplexor® από το ρυθμό θέρμανσης.
Συνθήκες μέτρησης
Πραγματοποιήθηκαν τέσσερις θερμοκρασιακές σαρώσεις σε δείγματα της ίδιας ένωσης καουτσούκ από -80°C έως 20°C με ρυθμούς θέρμανσης 1, 2, 3 και 5°C/min με το DMA GABO Eplexor® 500 N (σχήμα 1).
Εισαγωγή
Η χαμηλότερη θερμοκρασία λειτουργίας των ελαστομερών υλικών περιορίζεται από τη θερμοκρασία υαλώδους μετάπτωσης, Tg. Η Tg χαρακτηρίζει τη θερμοκρασία στην οποία τα ελαστομερή υλικά μεταπίπτουν από μια σκληρή και σχετικά εύθραυστη κατάσταση σε μια ελαστική κατάσταση που μοιάζει με καουτσούκ. Στην πράξη, η Tg ορίζεται ως το μέγιστο του συντελεστή απωλειών tanδ. Η εξάρτηση της Tg από την ταχύτητα θέρμανσης απεικονίζεται στο σχήμα 1.
Το σχήμα 2 δείχνει ότι η Tg μετατοπίζεται σε υψηλότερες θερμοκρασίες με υψηλότερους ρυθμούς θέρμανσης. Για μια σάρωση θερμοκρασίας, η Tg ανέρχεται σε -42,3 °C με ρυθμό θέρμανσης 1 °C/min και σε -41,4 °C με ρυθμό θέρμανσης 5 °C/min. Αυτό αντιστοιχεί σε αλλαγή θέσης της Tg κατά περίπου 1°C. Το µέγιστο του συντελεστή απωλειών, tanδ, µεταβλήθηκε το πολύ κατά 0,01. Η παρατήρηση αυτή μπορεί να επεξηγηθεί από την κακή θερμική αγωγιμότητα των περισσότερων πλαστικών. Αυτό προκαλεί μετατόπιση των ειδικών για το υλικό μεταβατικών φαινομένων, όπως τα μέγιστα χαλάρωσης ή οι θερμοκρασίες υαλώδους μετάβασης, σε υψηλότερες θερμοκρασίες (στην περίπτωση θετικών ρυθμών θέρμανσης) ή σε χαμηλότερες θερμοκρασίες (στην περίπτωση αρνητικών ρυθμών ψύξης). Ένας υψηλότερος ρυθμός θέρμανσης οδηγεί σε "φαινόμενα έλξης" και το δείγμα υστερεί σε σχέση με τη θερμοκρασία του κλιβάνου. Επομένως, ένας ρυθμός θέρμανσης 1°C/min θα αντικατοπτρίζει σωστά τα ειδικά για το δείγμα φαινόμενα, ενώ ένας υψηλός ρυθμός θέρμανσης θα προκαλέσει μετατόπιση αυτών των φαινομένων στην κλίμακα θερμοκρασίας.
Περίληψη
Αυτές οι ελάχιστες μετατοπίσεις της θέσης Tgκαι του μέγιστου συντελεστή απωλειών, tanδ, ως αποτέλεσμα των διαφορετικών ρυθμών θέρμανσης οφείλονται στην πολύ καλή κατανομή της θερμοκρασίας στο εσωτερικό της σειράς DMA GABO Eplexor®, που επιτυγχάνεται με τη χρήση ανεμιστήρα στο θάλαμο μέτρησης. Άμεση συνέπεια αυτών των ευρημάτων είναι η μείωση του χρόνου μέτρησης που απαιτείται για τη σάρωση της θερμοκρασίας μέσω της χρήσης υψηλότερων ρυθμών θέρμανσης, για παράδειγμα, 5°C/min αντί, για παράδειγμα, 1°C/min. Προϋπόθεση για αυτό είναι η γνώση της εξάρτησης της Tg των εξεταζόμενων υλικών από την ταχύτητα θέρμανσης.