Introduction
Les matériaux élastomères sont utilisés dans presque tous les domaines techniques en raison de leur grande élasticité. Une propriété essentielle des matériaux élastomères est leur capacité à stocker l'énergie de DéformationLa Déformation décrit une déformation d’un matériau qui subit une contrainte ou une force mécanique externe. Les formulations d’élastomères présentent des propriétés de fluage, si une charge constante est appliquée.déformation et à la restituer à l'ensemble du système en cas de besoin. L'une des mesures de cette propriété est la force de rappel inhérente au matériau qui, selon le système, peut être générée à partir de l'énergie stockée et peut facilement atteindre 90 % ou plus de l'énergie stockée. Cette propriété "précieuse" est toutefois limitée à une plage de température étroite qui définit les températures de fonctionnement et d'utilisation pour l'application concernée. C'est pourquoi le comportement en température des matériaux élastomères est d'une importance capitale.
Pour enregistrer le comportement thermique des matériaux élastomères, on utilise ce que l'on appelle des balayages de température, qui peuvent généralement être paramétrés à différentes vitesses de chauffage. Une vitesse de chauffage élevée de 5°C/min, par exemple, est préférable à une vitesse de chauffage de 1°C/min, car elle permet d'obtenir un résultat en moins de temps et les essais sont donc plus rapides et plus rentables. Toutefois, la question se pose de savoir comment évaluer les résultats pour différentes vitesses de chauffage.
Cette note d'application répond à cette question et examine la dépendance de la série DMA GABO Eplexor® par rapport à la vitesse de chauffage.
Conditions de mesure
Quatre balayages de température sur des échantillons du même composé de caoutchouc ont été effectués de -80°C à 20°C à des vitesses de chauffage de 1, 2, 3 et 5°C/min avec le DMA GABO Eplexor® 500 N (figure 1).
Introduction
La température inférieure de fonctionnement des matériaux élastomères est limitée par la température de transition vitreuse (Tg). La Tg caractérise la température à laquelle les matériaux élastomères passent d'un état dur et relativement cassant à un état élastique de type caoutchouc. Dans la pratique, la Tg est définie comme le maximum du facteur de perte tanδ. La dépendance du Tg par rapport au taux de chauffage est illustrée à la figure 1.
La figure 2 montre que la Tg est déplacée vers des températures plus élevées avec des taux de chauffage plus élevés. Pour un balayage de température, le Tg s'élève à -42,3°C à une vitesse de chauffage de 1 °C/min et à -41,4°C à une vitesse de chauffage de 5 °C/min. Cela correspond à un changement de position de la Tg d'environ 1°C. Le maximum du facteur de perte, tanδ, a changé de 0,01 au maximum. Cette observation peut être illustrée par la faible conductivité thermique de la plupart des matières plastiques. Cela entraîne un déplacement des effets de transition spécifiques au matériau, tels que les maxima de relaxation ou les températures de transition vitreuse, vers des températures plus élevées (dans le cas de vitesses de chauffage positives) ou plus basses (dans le cas de vitesses de refroidissement négatives). Une vitesse de chauffage plus élevée entraîne des "effets de traînée" et l'échantillon est en retard par rapport à la température du four. Une vitesse de chauffage de 1°C/min reflétera donc correctement les effets spécifiques à l'échantillon, tandis qu'une vitesse de chauffage élevée entraînera un décalage de ces effets sur l'échelle de température.
Résumé
Ces déplacements minimes de la position du Tget du maximum du facteur de perte, tanδ, à la suite des différentes vitesses de chauffage sont dus à une très bonne distribution de la température à l'intérieur de la série DMA GABO Eplexor®, obtenue grâce à l'utilisation d'un ventilateur dans la chambre de mesure. Une conséquence directe de ces résultats est la réduction du temps de mesure nécessaire pour les balayages de température grâce à l'utilisation de vitesses de chauffage plus élevées, par exemple 5°C/min au lieu de 1°C/min. Pour ce faire, il est indispensable de connaître la dépendance de la Tg des matériaux testés par rapport à la vitesse de chauffage.