Introduction
Thanks to their high elasticity and adjustable damping behavior, elastomer materials are used in almost all technical fields. However, the unique rubber elasticity is dependent on temperature. The temperature behavior of elastomer materials is determined by temperature sweeps. Temperature sweeps are clearly parameterized with heating and cooling rates as well as initial and final temperatures. Experimentally, reliable determination of the temperature behavior requires precise temperature control and a low temperature gradient within the measuring chamber. In order to ensure excellent temperature distribution within the measuring chamber, the measuring chamber of the DMA GABO Eplexor® series comes standard with a fan.
In this application note, the influence of the temperature distribution in the DMA GABO Eplexor® series is investigated. To this end, temperature sweeps were performed within a certain temperature interval both with and without a fan.
Measurement Results
Samasta kumiseoksesta otetuille näytteille tehtiin kuusi lämpötilapyyhkäisyä DMA Gabo Eplexor® 500 N -80 °C:sta 20 °C:seen lämmitysnopeuksilla 1, 3 ja 5 K/min. Jotta voitiin tarkistaa kammiotuulettimen vaikutus lämpötilajakaumaan mittauskammiossa, kolme lämpötilapyyhkäisyä suoritettiin kammiotuulettimen kanssa ja ilman sitä. Kuvassa 1 esitetään kammiotuulettimen kanssa ja ilman kammiotuuletinta mitatun häviökertoimen tan δ riippuvuus lämmitysnopeudesta.
Kuvasta 1 käy ilmi, että lasittumisalue on riippuvainen sekä lämmitysnopeudesta että kammiotuulettimen käytöstä. Tämän käyttäytymisen tutkimiseksi tarkemmin kuvassa 2 on esitetty lasittumislämpötila Tg - joka on määritelty häviökertoimen tan δ maksimina - lämmitysnopeuden ja tuulettimen käytön funktiona.
Kuvasta 2 käy ilmi, että Tg siirtyy korkeampiin lämpötiloihin suuremmilla lämmitysnopeuksilla riippumatta tuulettimen käytöstä. Lämmitysnopeuden funktiona tapahtuva siirtymä voidaan selittää useimpien muovien alhaisemmalla lämmönjohtavuudella. Materiaalikohtaiset siirtymävaikutukset, kuten relaksaatio- tai lasisiirtymälämpötilat, siirtyvät, koska näytteet jäävät jälkeen uunin lämpötilasta.
Lämmitysnopeuksilla 1 K/min ja 5 K/min tehtyjen mittausten välillä Tg-arvo siirtyi alle 1 °C:lla eli erittäin merkityksettömästi, kun käytettiin kammiotuuletinta. Ilman kammiotuuletinta lasittumislämpötilan Tg siirtymä oli noin 4 °C. Näin ollen kammiotuuletin edistää erittäin hyvää lämpötilan jakautumista mittauskammiossa, minkä ansiosta lasittumislämpötilan siirtymä voi johtua ainoastaan elastomeerikomposiittien alhaisesta lämmönjohtavuudesta.
Summary
As a result, the measurement times for temperature sweeps carried out by instruments of the DMA GABO Eplexor® series can be shortened by using higher heating rates, thanks to the good temperature distribution in the measuring chamber. A temperature sweep at a heating rate of 5 K/min will take about one-fifth of the measurement time of a temperature sweep at a heating rate of 1 K/min.