Pendahuluan
Untuk penguatan komponen karet seperti ban mobil, ban berjalan atau v-belt, tali ban dan/atau bahan yang disatukan digunakan. Selama proses produksi, bahan-bahan ini divulkanisir untuk menjadi kompon karet. Namun, bukan hanya sifat dinamis-mekanis dari kompon karet atau jaring yang menarik. Informasi mengenai daya rekat antara tali ban dan karet juga sering kali dibutuhkan; hal ini terutama dipengaruhi oleh suhu, sifat material, tekanan mekanis, dan bahan pengikat yang digunakan.
Tackifier adalah campuran yang diaplikasikan pada permukaan kawat ban untuk menyesuaikan kekuatan rekat antara kompon karet dan kawat ban. Selama penggunaan ban, tegangan tarik, geser dan kompresi terjadi ketika roda berputar, serta selama pengereman, start atau menikung.
Untuk alasan ini, pengetahuan tentang daya rekat tali ban di dalam matriks karet sangat penting untuk mengembangkan produk dengan sifat dinamis yang andal dan tahan lama. Sifat-sifat ini dipengaruhi oleh kinerja pengikat, yang dapat dikualifikasikan dengan menggunakan sistem DMTA berkekuatan tinggi seperti Eplexor® 500 N dari NETZSCH GABO Instruments. Eplexor® 500 N tidak hanya dapat melakukan uji tarik berdasarkan ASTM D4776 untuk menentukan gaya tarik maksimum, tetapi juga memungkinkan wawasan yang lebih dalam tentang sifat material dengan menerapkan gaya berosilasi pada sampel. Gambar 1 menunjukkan susunan yang digunakan dalam apa yang disebut T-Test atau H-Test (denominasi didasarkan pada bentuk sampel) untuk menentukan sifat dinamis dari kabel ban yang tertanam.
A) Pengaruh Suhu
Gambar 2 menggambarkan uji fatik yang dilakukan pada dua komposit kabel-karet dari bahan yang sama untuk mengkarakterisasi perilaku perekatan pada suhu yang berbeda.
Suhu percobaan adalah 100°C untuk sampel 1 (merah) dan 150°C untuk sampel 2 (biru). Pengujian dilakukan dalam mode yang dikontrol gaya, yaitu dengan gaya statis 20 N dan gaya dinamis 2 N. Frekuensi pengujian adalah 60 Hz selama 6000 detik (360000 siklus). Peningkatan Modulus KompleksModulus kompleks terdiri dari dua komponen, yaitu modulus penyimpanan dan modulus kehilangan. Modulus penyimpanan (atau modulus Young) menggambarkan kekakuan dan modulus kehilangan menggambarkan perilaku redaman (atau viskoelastik) dari sampel yang sesuai dengan menggunakan metode Analisis Mekanik Dinamis (Dynamic Mechanical Analysis/DMA). modulus kompleks sampel 1 (merah) dapat dijelaskan karena disebabkan oleh fakta bahwa pada suhu 100°C, proses Pengawetan (Reaksi Pengikatan Silang)Secara harfiah diterjemahkan, istilah "crosslinking" berarti "jaringan silang". Dalam konteks kimia, istilah ini digunakan untuk reaksi di mana molekul dihubungkan bersama dengan memperkenalkan ikatan kovalen dan membentuk jaringan tiga dimensi. pengawetan berlangsung. Pada suhu 150°C, Modulus KompleksModulus kompleks terdiri dari dua komponen, yaitu modulus penyimpanan dan modulus kehilangan. Modulus penyimpanan (atau modulus Young) menggambarkan kekakuan dan modulus kehilangan menggambarkan perilaku redaman (atau viskoelastik) dari sampel yang sesuai dengan menggunakan metode Analisis Mekanik Dinamis (Dynamic Mechanical Analysis/DMA). modulus kompleks sampel 2 (biru) menurun. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa kompon karet sudah mulai terdegradasi di sini.
Gambar 3 menampilkan perilaku redaman (tanδ) dari kedua sampel. Temperatur yang berbeda menghasilkan sifat redaman yang berbeda.
Alasannya sama seperti yang telah disebutkan sebelumnya. Sehubungan dengan kurva merah (pada 100°C), tanδ menurun karena ikatan silang (curing); sehubungan dengan kurva biru (pada 150°C), tanδ meningkat karena Reaksi penguraianReaksi penguraian adalah reaksi yang diinduksi secara termal dari senyawa kimia yang membentuk produk padat dan/atau gas. penguraian.
B) Mengidentifikasi Batas Stres
Gambar 4 menampilkan hasil yang diperoleh melalui analisis yang dilakukan pada dua komposit kabel-karet yang identik tetapi menggunakan pengikat yang berbeda. Tujuan dari pengujian ini adalah untuk menentukan batas tegangan dinamis-mekanis.
Sapuan dinamis statis dalam mode yang dikontrol SaringRegangan menggambarkan deformasi material, yang dibebani secara mekanis oleh gaya atau tekanan eksternal. Senyawa karet menunjukkan sifat mulur, jika beban statis diterapkan.regangan meningkat dalam SaringRegangan menggambarkan deformasi material, yang dibebani secara mekanis oleh gaya atau tekanan eksternal. Senyawa karet menunjukkan sifat mulur, jika beban statis diterapkan.regangan statis dan dinamis secara bertahap: 0,5% beban statis / 0,05% SaringRegangan menggambarkan deformasi material, yang dibebani secara mekanis oleh gaya atau tekanan eksternal. Senyawa karet menunjukkan sifat mulur, jika beban statis diterapkan.regangan dinamis; 1% / 0,1%; 2% / 0,2% ... 9%/0.9%.
Frekuensi pengujian adalah 10 Hz. Untuk setiap langkah beban, 20 titik data direkam untuk menampilkan penurunan gaya yang diharapkan setelah tegangan maksimum tercapai.
Garis biru menunjukkan perilaku komposit kabel-karet dengan sifat adhesi yang baik, sedangkan kurva merah berasal dari bahan dengan adhesi yang tidak memadai. Seperti yang dapat dilihat dari sampel 1 (kurva merah), tali ban sudah mulai tertarik keluar dari matriks karet pada SaringRegangan menggambarkan deformasi material, yang dibebani secara mekanis oleh gaya atau tekanan eksternal. Senyawa karet menunjukkan sifat mulur, jika beban statis diterapkan.regangan statis 6% dan SaringRegangan menggambarkan deformasi material, yang dibebani secara mekanis oleh gaya atau tekanan eksternal. Senyawa karet menunjukkan sifat mulur, jika beban statis diterapkan.regangan dinamis 0,6%. Langkah beban 6% / 0,6% stat./ dyn.load menunjukkan dimulainya perilaku material non-linear.
Dengan mengetahui batas tegangan, pengujian lebih lanjut dapat dilakukan untuk mendapatkan lebih banyak informasi tentang material. Gambar 5 menggambarkan ketergantungan waktu dari Modulus KompleksModulus kompleks terdiri dari dua komponen, yaitu modulus penyimpanan dan modulus kehilangan. Modulus penyimpanan (atau modulus Young) menggambarkan kekakuan dan modulus kehilangan menggambarkan perilaku redaman (atau viskoelastik) dari sampel yang sesuai dengan menggunakan metode Analisis Mekanik Dinamis (Dynamic Mechanical Analysis/DMA). modulus kompleks dan tanδ selama uji fatik yang diterapkan pada sampel yang sama seperti yang digunakan pada gambar 2.
Pengujian dilakukan dalam mode strain-controlled pada beban statis 5% dan beban dinamis 0,5% pada frekuensi 50 Hz. Kondisi tersebut dipilih agar mendekati batas kegagalan 6%/0,6% yang berasal dari gambar 4, dengan tujuan untuk menginduksi degradasi sampel 1 dengan cepat. Pengujian dilakukan pada suhu kamar.
Gambar 5 menunjukkan hasil yang diharapkan. Penuaan mekanis sampel 1 (merah) berlangsung lebih cepat daripada sampel 2 (biru). Setelah 2300 detik (115000 siklus), kabel sampel 1 mulai tertarik keluar dari kompon karet, yang dapat dilihat sebagai penurunan Modulus KompleksModulus kompleks terdiri dari dua komponen, yaitu modulus penyimpanan dan modulus kehilangan. Modulus penyimpanan (atau modulus Young) menggambarkan kekakuan dan modulus kehilangan menggambarkan perilaku redaman (atau viskoelastik) dari sampel yang sesuai dengan menggunakan metode Analisis Mekanik Dinamis (Dynamic Mechanical Analysis/DMA). modulus kompleks E*.
Modulus kompleks sampel 2 (biru) menurun secara perlahan-lahan selama pengukuran.
Kesimpulan
Uji beban dinamis kontinu (uji fatik) cocok untuk mengkarakterisasi daya rekat antara kabel dan matriks karet ketika pengikat diterapkan pada permukaan kabel. Karena gaya dan amplitudo tinggi yang diperlukan, seri instrumen Eplexor® oleh NETZSCH GABO Instruments, khususnya Eplexor® 500 N, sangat cocok untuk memuat sampel secara dinamis selama ribuan siklus. Untuk analisis, sampel dalam bentuk T atau H digunakan; masing-masing terdiri dari satu tali ban dan bahan karet di salah satu ujungnya (T-Test) atau di kedua ujungnya (H-Test).