Johdanto
Monet ihmiset pitävät polkupyörää välttämättömänä kulkuvälineenä. Rengas on olennainen osa ja samalla ratkaiseva tekijä, joka vaikuttaa ajo-ominaisuuksiin. Se voidaan mukauttaa maastoon ja haluttuihin ajo-ominaisuuksiin sopivaksi.
Polkupyörän rengaskotelo koostuu periaatteessa eri materiaalien yhdistelmästä. Tässä komposiitissa yhdistyvät kumiseoksen (kulutuspinta) joustavuus ja tribologiset ominaisuudet, synteettisen polymeerikankaan (runko) lujuus ja lankakimpun (ydin) mittatarkkuus. Itse kumiseos on valmistettu erilaisista orgaanisista ja epäorgaanisista raaka-aineista ja täyteaineista. Tämä koostumus on suurelta osin vastuussa kumiseoksen ominaisuuksista. [1]
Termogravimetrinen analyysi on laajalti käytetty analyysimenetelmä kumiseosten tutkimiseen. Termogravimetria on kuvattu standardeissa ISO 9924 ja ASTM E1131 tätä sovellusaluetta varten. Sen vuoksi tässä tutkitaan polkupyörän renkaan kotelon koostumusta termogravimetrisen analyysin avulla.
Menetelmät ja näytteen valmistelu
Jotta saataisiin kotelon kumiseosta edustava mittaus, kotelon profiilista leikattiin useita small näytteitä, joiden kokonaismassa oli 10 mg. Huolehdittiin siitä, että nämä kappaleet koostuivat ainoastaan kulutuspinnan kumiseoksesta eivätkä sisältäneet mitään rungon tai ytimen osia.
Termogravimetriseen tutkimukseen käytettiin NETZSCH TG Libra® -laitetta. Mittaukset suoritettiin taulukossa 1 esitetyissä olosuhteissa.
Taulukko 1: Polkupyörän renkaan kotelon termogravimetrisen tutkimuksen mittausolosuhteet
| Näyte | Polkupyörän renkaan kuori |
| Näytteen paino | 9.79 mg |
| Upokkaiden materiaali | Alumiinioksidi, avoin |
| Lämpötila-alue | 40°C - 1100°C |
| Lämpötilaohjelma | 40°C - 850°C typessä; 805°C - 1100°C ilmassa |
| Lämmitysnopeus | 10 K/min |
| Ilmakehä | Typpi, ilma |
Mittaustulokset ja keskustelu
Kuvassa 1 esitetään polkupyörän renkaan kotelon lämpöHajoamisreaktioHajoamisreaktio on kemiallisen yhdisteen lämpöreaktio, jossa muodostuu kiinteitä ja/tai kaasumaisia tuotteita. hajoaminen. Ensimmäinen 8,7 prosentin massahäviö (DTG-huippu 283,2 °C:ssa) johtuu pehmittimen haihtumisesta. Sen jälkeen voidaan havaita orgaanisten kumikomponenttien HajoamisreaktioHajoamisreaktio on kemiallisen yhdisteen lämpöreaktio, jossa muodostuu kiinteitä ja/tai kaasumaisia tuotteita. hajoaminen. Tämä tapahtuu kahdessa selvästi erillisessä vaiheessa, joista ensimmäisessä massahäviö on 25,1 % ja toisessa 31,8 %. Nämä kaksi vaihetta voidaan tunnistaa myös DTG-käyrää tarkasteltaessa, jossa ensimmäinen huippu on 379,1 °C:ssa ja toinen huippu 469,8 °C:ssa.
Rengaskotelon orgaanisten komponenttien lisäksi small TGA-käyrässä voidaan nähdä myös epäorgaanisten täyteaineiden pitoisuustasot kuumentamisen jatkuessa. Tämä häviö johtuuhiilidioksidin vapautumisesta CaCO3:n hajoamisesta CaO:ksi DTG-signaalin piikin ollessa 664,5 °C:ssa. Jopa small määrät, tässä esimerkissä 1,2 %, voidaan havaita ongelmitta.
Ilmakehä vaihdettiin 850 °C:ssa inertistä typpi-ilmakehästä hapettavaan ilmakehään. Tämän ilmakehän muutoksen ansiosta hiilimustan palaminen voidaan havaita kuumennettaessa 1100 °C:seen, ja siitä johtuva 7,1 prosentin Tuhka SisältöTuhka on mineraalioksidipitoisuuden mitta painon perusteella. Termogravimetrinen analyysi (TGA) hapettavassa ilmakehässä on hyväksi todettu menetelmä orgaanisten materiaalien, kuten polymeerien, kumien jne. epäorgaanisen jäännöksen, jota yleisesti kutsutaan tuhkaksi, määrittämiseksi. Näin ollen TGA-mittauksella Identify voidaan selvittää, onko materiaali täytetty, ja laskea täyteainepitoisuus.tuhkapitoisuus voidaan määrittää määrällisesti.
Yhteenveto
Polkupyörän renkaan kotelon kumiseosta tutkittiin termogravimetrisen analyysin avulla. Näin voidaan määrittää orgaanisten ainesosien, kuten pehmittimien ja kumin, osuus. Vähäisestä osuudesta huolimatta epäorgaanisen täyteaineen pitoisuus havaittiin lisäksi ja siitä johtuva Tuhka SisältöTuhka on mineraalioksidipitoisuuden mitta painon perusteella. Termogravimetrinen analyysi (TGA) hapettavassa ilmakehässä on hyväksi todettu menetelmä orgaanisten materiaalien, kuten polymeerien, kumien jne. epäorgaanisen jäännöksen, jota yleisesti kutsutaan tuhkaksi, määrittämiseksi. Näin ollen TGA-mittauksella Identify voidaan selvittää, onko materiaali täytetty, ja laskea täyteainepitoisuus.tuhkapitoisuus määritettiin.