Bevezetés
A gumi alkatrészek, például autógumik, szállítószalagok vagy ékszíjak megerősítésére gumiabroncskordokat és/vagy hálós anyagokat használnak. A gyártási folyamat során ezeket az anyagokat vulkanizálják, hogy gumikeverékké alakuljanak. Azonban nem csak a gumikeverék vagy a háló dinamikai-mechanikai tulajdonságai érdekesek. Gyakran szükség van a gumiabroncskord és a gumi közötti tapadásra vonatkozó információkra is; ezt elsősorban a hőmérséklet, az anyagtulajdonságok, a mechanikai feszültség és az alkalmazott ragasztóanyag befolyásolja.
A ragasztóanyag olyan keverék, amelyet a gumikeverék és a gumikord közötti tapadási szilárdság testreszabása érdekében a gumikord felületére visznek fel. A gumiabroncs használata során a kerék forgásakor, valamint fékezéskor, elinduláskor és kanyarodáskor húzó-, nyíró- és nyomófeszültség lép fel.
Ezen okok miatt a gumiabroncskord gumimátrixon belüli tapadásának ismerete elengedhetetlen a megbízható és tartós dinamikus tulajdonságokkal rendelkező termékek kifejlesztéséhez. Ezeket a tulajdonságokat befolyásolja a ragasztóanyag teljesítménye, amelyet egy nagy erősségű DMTA rendszerrel, például a Eplexor® 500 N rendszerrel lehet minősíteni a NETZSCH GABO Instruments által. A Eplexor® 500 N nemcsak az ASTM D4776 szabványon alapuló szakítóvizsgálatokat képes elvégezni a maximális kihúzóerő meghatározására, hanem a mintára ható oszcilláló erő alkalmazásával mélyebb betekintést is lehetővé tesz az anyag tulajdonságaiba. Az 1. ábra mutatja az úgynevezett T-vizsgálatok vagy H-vizsgálatok (az elnevezés a minta alakján alapul) során alkalmazott elrendezést a beágyazott gumiabroncskordok dinamikus tulajdonságainak meghatározására.
A) A hőmérséklet hatása
A 2. ábra két azonos anyagú zsinór-gumi kompoziton végzett fárasztási vizsgálatot ábrázol, amely a tapadási viselkedést jellemzi különböző hőmérsékleteken.
A kísérlet hőmérséklete az 1. minta (piros) esetében 100 °C, a 2. minta (kék) esetében 150 °C volt. A vizsgálatot erővezérelt üzemmódban végeztük, azaz 20 N statikus erővel és 2 N dinamikus erővel. A vizsgálati frekvencia 60 Hz volt 6000 másodpercen keresztül (360000 ciklus). Az 1. minta (piros) Komplex modulusA komplex modulus két komponensből, a tárolási és a veszteségmodulból áll. A tárolási modulus (vagy Young-modulus) a merevséget, a veszteségmodul pedig a megfelelő minta csillapítási (vagy viszkoelasztikus) viselkedését írja le a dinamikus mechanikai analízis (DMA) módszerével. komplex modulusának növekedése azzal magyarázható, hogy 100 °C-on a keményedési folyamat folytatódik. 150°C-on a 2. minta (kék) komplex modulusa csökken. Ez annak köszönhető, hogy a gumikeverék itt már megkezdte a lebomlást.
A 3. ábra a két minta csillapítási viselkedését (tanδ) mutatja. A különböző hőmérsékletek eltérő csillapítási tulajdonságokat eredményeznek.
Ennek okai ugyanazok, mint a korábban említettek. A piros görbéhez képest (100°C-on) a tanδ a térhálósodás (keményedés) miatt csökken, a kék görbéhez képest (150°C-on) pedig a Bomlási reakcióA bomlási reakció egy kémiai vegyület szilárd és/vagy gáznemű termékeket képező, hő hatására lejátszódó reakciója. bomlás miatt nő.
B) Stresszhatárok meghatározása
A 4. ábra a két azonos, de különböző ragasztóanyagokat tartalmazó zsinór-gumi kompoziton végzett elemzések eredményeit mutatja. A vizsgálat célja a dinamikai-mechanikai feszültséghatárok meghatározása volt.
A statikus dinamikus sweep a törzsvezérelt üzemmódban lépésről lépésre növeli a statikus és dinamikus törzset: 0,5% statikus terhelés/0,05% dinamikus TörzsAz alakváltozás egy külső erő vagy feszültség által mechanikusan terhelt anyag deformációját írja le. A gumikeverékek statikus terhelés esetén kúszási tulajdonságokat mutatnak.törzs; 1%/0,1%; 2%/0,2% ... 9%/0.9%.
A vizsgálati frekvencia 10 Hz volt. Minden terhelési lépéshez 20 adatpontot rögzítettünk, hogy a maximális feszültség elérésekor megjelenítsük a várható erőcsökkenést.
A kék vonalak a jó tapadási tulajdonságokkal rendelkező zsinór-gumi kompozit viselkedését mutatják, míg a piros görbe a nem megfelelő tapadású anyagtól származik. Amint az 1. mintán (piros görbe) látható, az abroncskord már 6%-os statikus és 0,6%-os dinamikus alakváltozásnál elkezd kihúzódni a gumimátrixból. A 6%/0,6% statikus/dinamikus terhelési lépés a nemlineáris anyagviselkedés kezdetét jelzi.
A feszültséghatárok ismeretében további vizsgálatokat lehet végezni, hogy több információt kapjunk az anyagról. Az 5. ábra a Komplex modulusA komplex modulus két komponensből, a tárolási és a veszteségmodulból áll. A tárolási modulus (vagy Young-modulus) a merevséget, a veszteségmodul pedig a megfelelő minta csillapítási (vagy viszkoelasztikus) viselkedését írja le a dinamikus mechanikai analízis (DMA) módszerével. komplex modulus és a tanδ időfüggését mutatja a 2. ábrán használt mintákkal azonos mintákon végzett fárasztási vizsgálat során.
A vizsgálatot nyúlásvezérelt üzemmódban végeztük 5%-os statikus terheléssel és 0,5%-os dinamikus terheléssel 50 Hz-es frekvencián. A feltételeket úgy választottuk ki, hogy közel legyenek a 4. ábrából levezetett 6%/0,6%-os tönkremeneteli határhoz, azzal a céllal, hogy az 1. minta gyors degradációját idézzük elő. A vizsgálatot szobahőmérsékleten végeztük.
Az 5. ábra mutatja a várt eredményeket. Az 1. minta (piros) mechanikai öregedése gyorsabban megy végbe, mint a 2. minta (kék)é. 2300 másodperc (115000 ciklus) után az 1. minta zsinórja elkezd kihúzódni a gumikeverékből, ami az E* Komplex modulusA komplex modulus két komponensből, a tárolási és a veszteségmodulból áll. A tárolási modulus (vagy Young-modulus) a merevséget, a veszteségmodul pedig a megfelelő minta csillapítási (vagy viszkoelasztikus) viselkedését írja le a dinamikus mechanikai analízis (DMA) módszerével. komplex modulus csökkenésében mutatkozik meg.
A 2. minta (kék) komplex modulusa csak lassan csökken a mérés során.
Következtetés
A folyamatos dinamikus terheléses vizsgálatok (fárasztási vizsgálatok) alkalmasak a zsinór és a gumimátrix közötti tapadás jellemzésére, amikor a zsinór felületére ragasztóanyagokat alkalmaznak. A szükséges nagy erők és amplitúdók miatt a NETZSCH GABO Instruments Eplexor® műszercsaládja, különösen a Eplexor® 500 N, jól alkalmas a minták több ezer cikluson át tartó dinamikus terhelésére. Az elemzésekhez T vagy H alakú mintákat használtak; ezek egy-egy abroncskordból és gumi anyagból álltak, vagy az egyik végén (T-teszt), vagy mindkét végén (H-teszt).