¿Qué son los elastómeros técnicos?

Los elastómeros técnicos presentan un excelente comportamiento elástico. Pueden deformarse repetidamente y recuperar casi su longitud original tras una descarga mecánica. Según el tipo, los elastómeros técnicos pueden almacenar o disipar eficazmente, es decir, transformar, la energía mecánica. Por eso se utilizan en muchas aplicaciones de control de vibraciones, como neumáticos, amortiguadores de vibraciones en vehículos de motor y ferroviarios, cintas transportadoras, juntas, mangueras, etc.

Comportamiento viscoelástico

Los elastómeros técnicos pueden someterse a cargas estáticas, dinámicas o ambas a la vez. En el caso de una carga estática, la carga es constante en el tiempo y a menudo proporcional a su propio peso. La carga dinámica, sin embargo, es una función del tiempo y viene impuesta externamente (pasiva) o definida por un accionamiento (activa). Las cargas dinámicas están causadas, por ejemplo, por influencias externas como terremotos, olas del mar o fuertes vientos. También se producen en un número large de sistemas técnicos como resultado del movimiento periódico de masas. Las propiedades viscoelásticas de los compuestos de elastómeros a diferentes temperaturas y frecuencias se determinan mediante el análisis dinámico-mecánico (DMA). Los sistemas DMA están diseñados para el control de calidad, material, así como para la liberación de productos y el desarrollo de materiales. Para las cargas estáticas-dinámicas, primero se fijan las cargas estáticas y después se varía la carga dinámica para cada carga estática. De este modo, la muestra se somete a una carga mecánica que cambia sinusoidalmente de frecuencia constante y amplitud constante.

DMA GABO Eplexor^® - 2 unidades independientes

La principal característica de los sistemas DMA GABO Eplexor^® es la generación/configuración independiente de cargas estáticas y dinámicas. La precarga estática es generada por un servomotor e introducida en la muestra a través del transductor de fuerza y el portamuestras. La carga dinámica la genera un oscilador electrodinámico y también se transfiere a la muestra. Aunque el uso de dos accionamientos independientes requiere un mayor esfuerzo técnico, también se traduce en una flexibilidad de uso significativamente mayor.

Carga estática y dinámica

A diferencia de los experimentos de cizallamiento, en los ensayos de tracción, compresión y flexión es absolutamente obligatorio que la precarga estática sea superior a la carga dinámica. Esta restricción se debe al hecho de que una muestra de tracción puede doblarse bajo cargas de tracción alternantes si la amplitud de la carga dinámica supera el componente de carga estática. Las cargas de tracción alternantes provocan una pérdida temporal de contacto entre la muestra y el portamuestras. En este caso no es posible realizar ensayos correctos libres de artefactos.

"Permitir la carga alterna"

En algunas aplicaciones, como las cintas transportadoras de caucho, las correas de transmisión o los cojinetes de caucho-metal, pueden producirse en la práctica desviaciones de la regla anterior -que la precarga estática debe ser superior a la carga dinámica real- si se evita el pandeo o la elevación mediante otras medidas técnicas. Mediante el parámetro "Permitir carga alterna" se elimina, en caso necesario, la restricción de que la amplitud dinámica debe ser menor que la carga estática. Por tanto, en este modo también es posible simular exactamente la situación de carga de la aplicación correspondiente (véase la figura 1). Para tales condiciones de carga, se recomiendan generalmente muestras cortas y gruesas, ya que no tienden a "abombarse" como las muestras largas y delgadas.

Efecto Payne de los vulcanizados SBR rellenos de negro de humo

La figura 2 muestra el ejemplo de un barrido de carga dinámica bajo tensión de tracción para una muestra de SBR rellena de 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. La medición se realizó a temperatura ambiente y a una frecuencia de 10 Hz. En el primer ensayo, la amplitud de la deformación dinámica se incrementó gradualmente del 0,05% al 10% (curva azul); en el segundo ensayo, se realizó a la inversa y la amplitud dinámica se redujo gradualmente del 10% a la amplitud inicial del 0,05% (curva roja). En este caso no se aplicó una tensión previa estática. El módulo de elasticidad |E*| disminuye con el aumento de la amplitud de deformación (figura 2, curva azul). La dependencia del módulo de almacenamiento de la amplitud de deformación para elastómeros rellenos también se conoce como Efecto PayneEl efecto Payne es la disminución de la de un sistema elastómero relleno y reticulado con el aumento de la amplitud de deformación.efecto Payne.

El efecto Mullins

Con una amplitud de deformación decreciente (figura 2, curva roja), |E*| aumenta, pero no alcanza la pendiente de la curva "virgen" (curva azul). Este efecto de reblandecimiento por tensión se conoce como Efecto MullinsEl efecto Mullins describe un fenómeno típico de los materiales de caucho.efecto Mullins. Los cambios reversibles e irreversibles en la matriz polimérica, la estructura de reticulación y la red de relleno durante la carga son responsables de este comportamiento. Algunas causas son la desorción de secciones de cadena adsorbidas de la superficie del relleno, la rotura de los puntos de reticulación y/o el colapso de la aglomeración del relleno bajo la influencia de la tensión mecánica.

Resumen

La flexibilidad del DMA GABO Eplexor^® gracias a sus accionamientos independientes permite realizar una gran variedad de condiciones de ensayo a partir de aplicaciones prácticas en un entorno de laboratorio, como muestra el ejemplo anterior de variación dinámica de la deformación. ¡Obtenga más información sobre nuestro DMA GABO Eplexor^® aquí!