Pendahuluan
Dalam teknologi, istilah "segel" digunakan untuk menggambarkan elemen atau struktur yang memiliki tugas mencegah atau membatasi perpindahan material yang tidak diinginkan dari satu tempat ke tempat lain. Misalnya, jika keran pemutus masih meneteskan air, berarti segelnya rusak [1]. Segel elastomer digunakan dalam aplikasi teknis dan melakukan berbagai macam tugas penyegelan. Bergantung pada aplikasinya, area yang sangat penting meliputi pemilihan bahan, desainnya, geometri segel yang diperlukan atau bentuk segel dan, tentu saja, kondisi batas fisik dan kimiawi di mana segel yang dibuat khusus akan digunakan.
Untuk alasan ini, pengetahuan rinci tentang kondisi fisik dan kimia yang terpapar pada aplikasi - seperti kisaran suhu dan tekanan, ketahanan kimia dan dengan demikian pemilihan zat lembam yang sesuai - merupakan prasyarat untuk desain segel yang berhasil.
Resistensi Media
Namun, tidak cukup hanya mempertimbangkan ketahanan media dari bahan sumber (educts), misalnya, dalam rantai produksi bahan kimia teknis. Segel juga harus tahan secara kimiawi terhadap produk yang dihasilkan dalam proses produksi. Oleh karena itu, ketahanan media yang diperlukan dipengaruhi oleh media yang bersentuhan dengan media yang akan dipisahkan atau disegel, media yang dibuat selama pengoperasian, udara sekitar, bahan tambahan seperti pelumas, dan bahan habis pakai seperti bahan pembersih.
Stabilitas Suhu
Kisaran suhu pengoperasian untuk bahan penyegelan ditentukan berdasarkan kemungkinan suhu pengoperasian berkelanjutan dengan cadangan keamanan yang memadai. Juga harus diingat bahwa Reaksi penguraianReaksi penguraian adalah reaksi yang diinduksi secara termal dari senyawa kimia yang membentuk produk padat dan/atau gas. reaksi penguraian dapat terjadi selama operasi yang menyebabkan bahan penyegelan menyusut atau membengkak. Selain itu, kondisi awal dapat berubah karena suhu, tekanan, dan keausan.
Selain uji kesesuaian, bagian penting dari proses pengembangan seal elastomer adalah pengujian material secara menyeluruh. Eksperimen pemulihan mulur memainkan peran kunci dalam hal ini.
Apa Itu Tes Pemulihan Creep?
Selama uji pemulihan, spesimen elastomer, biasanya spesimen silinder yang dikenai beban tekan, dideformasi pada suhu konstan selama periode waktu yang telah ditentukan. Ini diikuti oleh fase pelepasan (yaitu, tanpa beban/gaya), yang biasanya terjadi pada suhu yang sama. Di sini, juga, periode waktu yang ditentukan ditetapkan untuk "pemulihan sampel". Setelah lega, segel yang ideal akan segera "meluruskan" tanpa penundaan waktu ke ketinggian awal (misalnya, pegas elastis).
Namun demikian, segel yang sesungguhnya berperilaku berbeda dari ini. Tergantung pada bahan, struktur internalnya, suhu lingkungan dan pengaruh medium, proses "menaikkan" atau memulihkan dapat berjalan dengan sangat berbeda. Sering kali diperlukan waktu beberapa jam atau bahkan berhari-hari sebelum ketinggian awal tercapai kembali. Ada juga kemungkinan bahwa bahan tidak lagi mencapai ketinggian aslinya dan tetap berubah bentuk secara permanen dan tidak dapat dipulihkan. Kriteria kualitas yang penting untuk segel adalah sifat pemulihannya:
Seberapa cepat dan pada level berapa dibandingkan dengan level awal "perawan", bahan tersebut dapat memulihkan dirinya sendiri dalam pengujian?
Kondisi Pengukuran
Biasanya, apa yang disebut dengan sifat "curah" diperlukan dalam pengujian material untuk menarik kesimpulan yang signifikan dan dapat diandalkan. Yang dimaksud di sini adalah large-volume spesimen. Jika dimensi spesimen terlalu small, rasio permukaan spesimen terhadap volume spesimen menjadi tidak baik. Hasil pengujian yang ditentukan kemudian tidak dapat lagi digunakan secara langsung untuk menyimpulkan sifat material. Untuk alasan ini, large-volume spesimen uji harus terpapar pada deformasi yang terjadi pada aplikasi.
Uji pemulihan mulur dilakukan dalam contoh ini pada sampel berisi 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 silinder (tinggi: 25 mm, diameter: 20 mm) dari bahan penyegel elastomer pada suhu kamar dalam DMA GABO Eplexor® 2000 N.
Untuk tujuan ini, kompresi statis sebesar 40% berdasarkan ketinggian sampel awal diterapkan. Deformasi ini diatur untuk jangka waktu satu jam dan dijaga konstan.
Kemudian, gaya statis yang diperlukan untuk memampatkan sebesar 40% dihilangkan secara "tiba-tiba", gaya kontak sebesar 2 N diterapkan dan proses pemulihan yang dihasilkan dicatat selama satu jam. Komponen gaya rendah ini tidak memiliki pengaruh apa pun pada proses "pelurusan", tetapi diperlukan untuk menahan sampel dengan erat.
Hasil Pengukuran
Gambar 1 menunjukkan perjalanan waktu dari deformasi dan tegangan selama uji pemulihan mulur.
Sampel dikompresi sebesar 40%. Awalnya, tekanan mekanis meningkat tajam. Gaya awal yang dibutuhkan adalah sekitar 2.400 N (7,5 MPa x 314 mm2 ~ 2.400 N). Jika kondisi cacat dipertahankan selama satu jam, penurunan tegangan yang diberikan akan diukur. Tergantung pada bahan yang digunakan, struktur internal dan komposisinya, mobilitas molekul intrinsik zat tertentu sering kali sangat berbeda. Melalui apa yang disebut proses 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, bahan mengalami pengurangan tegangan yang diterapkan pada kecepatan yang berbeda. Tingkat StresTegangan didefinisikan sebagai tingkat gaya yang diterapkan pada sampel dengan penampang yang terdefinisi dengan baik. (Tegangan = gaya/luas). Sampel yang memiliki penampang melingkar atau persegi panjang dapat dikompresi atau diregangkan. Bahan elastis seperti karet dapat diregangkan hingga 5 hingga 10 kali panjang aslinya.stres yang telah dicapai dan periode waktu yang telah berlalu sebelum sampai pada keadaan "quasi-stasioner" ini memberikan informasi tentang perilaku jangka panjang dan memungkinkan penilaian profil properti dalam aplikasi nyata. Dalam hal ini, tegangan mencapai nilai yang hampir konstan sebesar 5,5 MPa.
Pada langkah kedua, gaya statis secara tiba-tiba dihilangkan dan gaya kontak sebesar 2 N diterapkan untuk menahan spesimen dengan kencang. Pengurangan tegangan ini disertai dengan deformasi balik spontan, yang berlangsung dalam waktu yang relatif singkat dalam kasus ini. Sampel MerayapMulur menggambarkan deformasi plastis yang bergantung pada waktu dan suhu di bawah gaya konstan. Ketika gaya konstan diterapkan pada senyawa karet, deformasi awal yang diperoleh karena penerapan gaya tidak tetap. Deformasi akan meningkat seiring waktu.merayap atau mengembang dan setelah hanya satu jam, sampel mencapai kondisi pemulihan penuh, yang hanya 94% (100% - 6% = 94%) dari panjang aslinya. Kompresi permanen sebesar 6% didasarkan pada perilaku viskoelastik non-linear dari bahan yang diuji di sini dan menunjukkan keadaan yang tidak dapat dipulihkan.
Kesimpulan
Uji pemulihan mulur mencatat perubahan panjang seal elastomer sebagai fungsi dari beban, waktu penahanan, dan suhu. Uji ini merupakan cara yang sangat diperlukan untuk memeriksa dan memverifikasi persyaratan seal elastomer.
Sampel yang diperiksa menunjukkan kompresi permanen sebesar 6% setelah fase bongkar muat dan tidak dapat kembali ke bentuk aslinya.
Faktor penentu keberhasilan pengukuran meliputi kekuatan maksimum instrumen yang tersedia, rentang deformasi spesifik mesin dan, tentu saja, kontrol suhu yang stabil, yang harus mencakup rentang suhu terbesar yang memungkinkan. DMA beban tinggi tipe GABO Eplexor® 2000 N atau, lebih baik lagi, DMA beban tinggi tipe GABO Eplexor® 4000 N adalah pilihan pertama.