Pendahuluan
Uji penumpukan panas dinamis memberikan pemahaman yang lebih baik tentang sifat termal elastomer. Pengujian tersebut dilakukan dengan menerapkan beban konstan, frekuensi 30 Hz dan amplitudo deformasi beberapa mm (menurut DIN 53 533 dan ASTM D623-99). Kondisi pengujian ini menghasilkan gesekan internal, yang pada gilirannya menyebabkan disipasi energi dan dengan demikian meningkatkan suhu sampel. Selain itu, sampel mengalami deformasi (thermal set). Uji penumpukan panas relevan untuk ban/karet yang mengalami tekanan kompresi tinggi dalam layanan. Peralatan yang memenuhi syarat untuk melakukan eksperimen tersebut adalah GABOMETER®, yang mewakili sistem Eplexor® yang dimodifikasi. Alat ini berfungsi sebagai flexometer yang lebih universal karena menawarkan semua fitur dari Goodrich Flexometer klasik dan juga memperoleh data material mekanis seperti modulus E dan redaman (tanδ).
A) Pengulangan Hasil Pengukuran
Karena kemungkinan perbedaan konstitusi material di antara batch spesimen yang berbeda harus dibedakan di antara batch spesimen yang berbeda, maka pengulangan yang tinggi dalam hasil uji flexometer sangat penting. Gambar 1 menunjukkan uji pengulangan untuk sistem GABOMETER® pada dua sampel dari batch yang sama.
Di sini, dua spesimen uji (batch yang sama - sampel silinder untuk beban kompresi) diuji secara independen, tetapi dalam kondisi beban yang sama. Penumpukan panas menghasilkan suhu yang berbeda; misalnya, di bagian tengah versus di permukaan. Untuk pengukuran suhu di bagian tengah sampel, digunakan termokopel berbentuk jarum, seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.
Pengukuran suhu permukaan dilakukan pada permukaan atas sampel melalui termokopel yang tertanam di dudukan penumpukan panas bagian atas yang terisolasi secara termal. Pengukuran tanδ (redaman material) juga menunjukkan pengulangan yang sangat baik.
B) Manfaat Menggunakan Sensor Suhu Tambahan (Termokopel Jarum)
Saat ini, tes penumpukan panas biasanya dilakukan dengan Flexometer Goodrich. Namun, fleksometer konvensional mengalami masalah resolusi dan reproduktifitas. Modularitas desain Eplexor® mencakup konfigurasi untuk melakukan uji penumpukan panas. GABOMETER® adalah salah satu solusi paling ekonomis yang didedikasikan untuk HBU-Test tersebut. Termokopel berbentuk jarum tambahan untuk mengukur suhu di pusat sampel menambahkan informasi material pada eksperimen yang seharusnya tetap tersembunyi.
Pengukuran suhu permukaan diperlukan oleh ASTM D623, namun hal ini saja tidak selalu memungkinkan perbedaan yang dapat dilihat antara dua sampel dalam hal kenaikan suhu sebagai fungsi waktu (lihat gambar 2 - suhu di permukaan). Ini adalah sensor suhu tipe jarum tambahan yang mengungkapkan suhu pada inti sampel secara lebih tepat. Suhu di bagian tengah adalah suhu yang paling sedikit dipengaruhi oleh kehilangan energi di permukaan luar. Oleh karena itu, sensor ini juga lebih sensitif untuk mengungkapkan perbedaan suhu yang disebabkan oleh efek penumpukan panas. Perbedaan dalam pembuangan energi antara sampel A dan B menghasilkan perbedaan suhu yang paling menonjol pada inti. Pengukuran suhu inti inilah yang memungkinkan untuk membedakan antara senyawa A dan B seperti yang ditunjukkan pada contoh (gambar 2).
Namun, apa alasan dari perbedaan ini?
Senyawa dasar sampel A dan B identik, tetapi berbeda dalam hal jenis Karbon HitamSuhu dan atmosfer (gas pembersih) memengaruhi hasil perubahan massa. Dengan mengubah atmosfer dari, misalnya, nitrogen ke udara selama pengukuran TGA, pemisahan dan kuantifikasi aditif, misalnya, karbon hitam, dan polimer curah dapat dilakukan. karbon hitam yang dikandungnya. Karbon hitam pada sampel A memiliki 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 lebih tinggi dan menyebabkan kehilangan panas yang lebih tinggi ke permukaan. Akibatnya, suhu inti pada sampel A menurun lebih banyak dibandingkan dengan sampel B yang memiliki konduktivitas lebih rendah.
C) Manfaat Merekam tanδ
Gambar 4 menggambarkan contoh lain dari uji penumpukan panas. Untuk pengujian ini, senyawa A dan C yang sangat berbeda dibandingkan. Sampel A menunjukkan penumpukan panas sekitar 20°C lebih tinggi dari suhu sampel C.
Akibatnya, sifat redaman (tanδ) polimer juga sangat berbeda. Senyawa C menunjukkan redaman mekanis yang jauh lebih rendah daripada senyawa A. Bahan C dapat lebih baik mengikuti deformasi dinamis daripada bahan A karena kehilangan redaman mekanisnya yang lebih rendah (tanδ).
Kesimpulan
Sistem Eplexor® 2000 N atau 4000 N, serta flexometer universal GABOMETER® 2000 N dan 4000 N, dapat menggantikan Goodrich Flexometer klasik dalam pengujian dan menghasilkan keuntungan tambahan bagi pengguna. Termokopel jarum opsional untuk pengukuran suhu inti secara signifikan meningkatkan sensitivitas sistem untuk mendeteksi efek penumpukan panas dan mampu memberikan gambaran yang lebih baik tentang sifat material. Material yang tidak dapat dibedakan satu sama lain dalam hal efek penumpukan panas, dapat dibedakan secara andal dengan menggunakan jarum.
Sebaliknya, informasi yang diperoleh jauh lebih sedikit bila hanya menggunakan suhu permukaan sesuai ASTM D623.
Berkat desain modularnya, sistem GABOMETER® dapat ditingkatkan untuk memungkinkannya menentukan sifat material viskoelastik atau untuk mendapatkan fungsionalitas DMTA penuh. Retrofit semacam itu dapat dilakukan kapan saja setelah pemasangan, sesuai kebutuhan.