Pendahuluan
Bahan elastomer digunakan di hampir semua bidang teknis karena elastisitasnya yang tinggi. Sifat penting dari bahan elastomer adalah kemampuan menyimpan energi deformasi dan melepaskannya kembali ke seluruh sistem, bila diperlukan. Salah satu ukuran dari properti ini terdiri dari kekuatan pemulihan yang bersifat material, yang - tergantung pada sistemnya - dapat dihasilkan dari energi yang tersimpan dan dapat dengan mudah mencapai 90% atau lebih dari energi yang tersimpan. Namun, properti "berharga" ini terbatas pada kisaran suhu yang sempit yang menentukan suhu operasi dan suhu kerja untuk masing-masing aplikasi. Untuk alasan ini, perilaku suhu bahan elastomer sangat penting.
Apa yang disebut sapuan suhu digunakan untuk merekam perilaku termal bahan elastomer, yang umumnya dapat diparameterkan pada tingkat pemanasan yang berbeda. Laju pemanasan tinggi 5°C/menit, misalnya, lebih disukai daripada laju pemanasan 1°C/menit karena hasilnya diberikan dalam waktu yang lebih singkat dan karena itu pengujian menjadi lebih cepat dan lebih hemat biaya. Namun demikian, muncul pertanyaan mengenai bagaimana mengevaluasi hasil untuk laju pemanasan yang berbeda.
Catatan Aplikasi ini membahas pertanyaan ini dan memeriksa ketergantungan laju pemanasan seri DMA GABO Eplexor®.
Kondisi Pengukuran
Empat sapuan suhu pada sampel dari senyawa karet yang sama dilakukan dari -80°C hingga 20°C dengan laju pemanasan 1, 2, 3, dan 5°C/menit dengan DMA GABO Eplexor® 500 N (gambar 1).
Pendahuluan
Suhu operasi yang lebih rendah dari bahan elastomer dibatasi oleh suhu transisi kaca, Tg. Tg mencirikan suhu di mana bahan elastomer berubah dari kondisi keras dan relatif rapuh menjadi kondisi elastis seperti karet. Dalam praktiknya, Tg didefinisikan sebagai maksimum dari faktor kehilangan tanδ. Ketergantungan laju pemanasan dari Tg digambarkan pada gambar 1.
Gambar 2 menunjukkan bahwa Tg bergeser ke suhu yang lebih tinggi dengan laju pemanasan yang lebih tinggi. Untuk sapuan suhu, Tg mencapai -42,3°C pada laju pemanasan 1°C/menit dan -41,4°C pada laju pemanasan 5°C/menit. Hal ini sesuai dengan perubahan posisi Tg sekitar 1°C. Maksimum faktor kehilangan, tanδ, telah berubah paling banyak 0,01. Pengamatan ini dapat diilustrasikan dengan Konduktivitas TermalKonduktivitas termal (λ dengan satuan W/(m-K)) menggambarkan pengangkutan energi - dalam bentuk panas - melalui benda bermassa sebagai hasil dari gradien suhu (lihat gbr. 1). Menurut hukum termodinamika kedua, panas selalu mengalir ke arah suhu yang lebih rendah.konduktivitas termal yang buruk dari sebagian besar plastik. Hal ini menyebabkan pergeseran efek transisi spesifik material, seperti RelaksasiKetika regangan konstan diterapkan pada senyawa karet, gaya yang diperlukan untuk mempertahankan regangan tersebut tidak konstan tetapi berkurang seiring waktu; perilaku ini dikenal sebagai relaksasi tegangan. Proses yang bertanggung jawab atas relaksasi tegangan dapat bersifat fisik atau kimiawi, dan dalam kondisi normal, keduanya akan terjadi pada waktu yang sama. relaksasi maksimal atau suhu transisi kaca, ke suhu yang lebih tinggi (dalam kasus laju pemanasan positif) atau ke suhu yang lebih rendah (dalam kasus laju pendinginan negatif). Laju pemanasan yang lebih tinggi menyebabkan "efek seret" dan sampel tertinggal dari suhu tungku. Oleh karena itu, laju pemanasan 1°C/menit akan secara tepat mencerminkan efek spesifik sampel, sedangkan laju pemanasan yang tinggi akan menyebabkan pergeseran efek ini pada skala suhu.
Ringkasan
Pergeseran minimal posisi Tgdan maksimum faktor kehilangan, tanδ, sebagai akibat dari laju pemanasan yang berbeda ini disebabkan oleh distribusi suhu yang sangat baik di dalam seri DMA GABO Eplexor®, yang dicapai dengan menggunakan kipas angin di dalam ruang pengukuran. Konsekuensi langsung dari temuan ini adalah pengurangan waktu pengukuran yang diperlukan untuk penyapuan suhu melalui penggunaan laju pemanasan yang lebih tinggi, misalnya, 5 ° C/menit, bukan, misalnya, 1 ° C/menit. Prasyarat untuk hal ini adalah pengetahuan tentang ketergantungan laju pemanasan dari Tg bahan yang diuji.