Introducción
Muchas personas consideran que la bicicleta es un medio de transporte indispensable. El neumático es un componente elemental y, al mismo tiempo, un factor que influye decisivamente en las características de la conducción. Puede adaptarse al terreno y a las cualidades de calidad de conducción deseadas.
Básicamente, la carcasa de un neumático de bicicleta está formada por un compuesto de diferentes materiales. Este compuesto combina la flexibilidad y las propiedades tribológicas de un compuesto de caucho (banda de rodadura) con la resistencia de un tejido de polímero sintético (carcasa) y la estabilidad dimensional de un haz de alambre (núcleo). El compuesto de caucho propiamente dicho se compone de diversas materias primas y cargas orgánicas e inorgánicas. Esta composición es en gran parte responsable de las propiedades del compuesto de caucho. [1]
El análisis termogravimétrico es un método analítico muy utilizado para examinar los compuestos de caucho. La termogravimetría se describe en las normas ISO 9924 y ASTM E1131 para este campo de aplicación. Por lo tanto, aquí se examina la composición de la carcasa de un neumático de bicicleta utilizando el análisis termogravimétrico.
Métodos y preparación de muestras
Para obtener una medición representativa del compuesto de caucho de la carcasa, se cortaron del perfil de la carcasa varias muestras de small con una masa total de 10 mg. Se tuvo cuidado de que estas piezas estuvieran formadas únicamente por el compuesto de caucho de la banda de rodadura y no incluyeran ningún componente de la carcasa o del núcleo.
Para la investigación termogravimétrica se empleó el NETZSCH TG Libra®. Estas mediciones se realizaron en las condiciones detalladas en la tabla 1.
Tabla 1: Condiciones de medición de la investigación termogravimétrica de la carcasa de un neumático de bicicleta
| Muestra | Carcasa de neumático de bicicleta |
| Peso de la muestra | 9.79 mg |
| Material del crisol | Alúmina, abierto |
| Rango de temperatura | 40°C a 1100°C |
| Programa de temperatura | 40°C - 850°C en nitrógeno; 805°C - 1100°C en aire |
| Velocidad de calentamiento | 10 K/min |
| Atmósfera | Nitrógeno, aire |
Resultados de las mediciones y debate
La figura 1 muestra la descomposición térmica de la carcasa del neumático de bicicleta. La primera pérdida de masa del 8,7% (pico DTG a 283,2°C) se debe a la evaporación del contenido de plastificante. A continuación, se observa la degradación de los componentes orgánicos del caucho. Esto tiene lugar en dos etapas claramente separadas: la primera muestra una pérdida de masa del 25,1% y la segunda una pérdida de masa del 31,8%. Los dos pasos también pueden reconocerse al observar la curva DTG con el primer pico a 379,1°C y el segundo pico a 469,8°C.
Además de los componentes orgánicos de la carcasa del neumático, los niveles de contenido de cargas inorgánicas de small también pueden observarse en la curva TGA tras un mayor calentamiento. Esta pérdida se debe a la liberación deCO2 de la descomposición de CaCO3 en CaO en un pico de la señal DTG a 664,5°C. Incluso small cantidades el 1,2% de este ejemplo pueden detectarse sin problemas.
A 850°C, se cambió la atmósfera de una atmósfera inerte de nitrógeno a una atmósfera oxidante. Debido a este cambio de atmósfera, se puede observar la combustión del Negro de humoTemperature and atmosphere (purge gas) affect the mass change results. By changing the atmosphere from, e.g., nitrogen to air during the TGA measurement, separation and quantification of additives, e.g., carbon black, and the bulk polymer can become possible.negro de humo durante el calentamiento a 1100°C, y se puede cuantificar el contenido de cenizas resultante del 7,1%.
Resumen
El compuesto de caucho de la carcasa del neumático de bicicleta se examinó mediante análisis termogravimétrico. De este modo puede determinarse la proporción de ingredientes orgánicos, como plastificantes y caucho. A pesar de su baja proporción, se detectó además el contenido de relleno inorgánico y se determinó el contenido de cenizas resultante.