Introduzione
Molte persone considerano la bicicletta un mezzo di trasporto indispensabile. Il pneumatico è un componente elementare e, allo stesso tempo, un fattore di influenza decisivo sulle caratteristiche di guida. Può essere adattato al terreno e alle qualità di guida desiderate.
Fondamentalmente, la carcassa di uno pneumatico per bicicletta è costituita da un composito di materiali diversi. Questo composito combina la flessibilità e le proprietà tribologiche di una mescola di gomma (battistrada) con la resistenza di un tessuto di polimeri sintetici (carcass) e la stabilità dimensionale di un fascio di fili (anima). La mescola di gomma è composta da varie materie prime e cariche organiche e inorganiche. Questa composizione è largeresponsabile delle proprietà della mescola di gomma. [1]
L'analisi termogravimetrica è un metodo analitico ampiamente utilizzato per esaminare le mescole di gomma. La termogravimetria è descritta nelle norme ISO 9924 e ASTM E1131 per questo campo di applicazione. Pertanto, la composizione della carcassa di un pneumatico da bicicletta viene qui esaminata utilizzando l'analisi termogravimetrica.
Metodi e preparazione dei campioni
Per ottenere una misura rappresentativa della mescola di gomma della carcassa, sono stati tagliati dal profilo della carcassa diversi campioni small con una massa totale di 10 mg. Si è fatto in modo che questi pezzi fossero costituiti solo dalla mescola di gomma del battistrada e non includessero alcun componente del carcass o dell'anima.
Per l'indagine termogravimetrica è stato utilizzato il NETZSCH TG Libra®. Le misurazioni sono state eseguite nelle condizioni riportate nella tabella 1.
Tabella 1: Condizioni di misurazione dell'indagine termogravimetrica di una carcassa di pneumatico di bicicletta
| Campione | Carcassa di pneumatico di bicicletta |
| Peso del campione | 9.79 mg |
| Materiale del crogiolo | Allumina, aperto |
| Intervallo di temperatura | da 40°C a 1100°C |
| Programma di temperatura | 40°C - 850°C in azoto; 805°C - 1100°C in aria |
| Velocità di riscaldamento | 10 K/min |
| Atmosfera | Azoto, aria |
Risultati delle misure e discussione
La Figura 1 mostra la Reazione di decomposizioneUna reazione di decomposizione è una reazione termicamente indotta di un composto chimico che forma prodotti solidi e/o gassosi. decomposizione termica della carcassa del pneumatico da bicicletta. La prima perdita di massa dell'8,7% (picco DTG a 283,2°C) è dovuta all'evaporazione del plastificante contenuto. Successivamente, si osserva la degradazione dei componenti organici della gomma. Questa avviene in due fasi chiaramente distinte: la prima mostra una perdita di massa del 25,1% e la seconda una perdita di massa del 31,8%. Le due fasi possono essere riconosciute anche osservando la curva DTG, con il primo picco a 379,1°C e il secondo picco a 469,8°C.
Oltre ai componenti organici della carcassa del pneumatico, nella curva TGA si possono notare anche small livelli di contenuto di cariche inorganiche dopo un ulteriore riscaldamento. Questa perdita è dovuta al rilascio diCO2 dalla Reazione di decomposizioneUna reazione di decomposizione è una reazione termicamente indotta di un composto chimico che forma prodotti solidi e/o gassosi. decomposizione del CaCO3 in CaO con un picco del segnale DTG a 664,5°C. Anche small quantità dell'1,2% in questo esempio possono essere rilevate senza problemi.
A 850°C, l'atmosfera è passata da un'atmosfera inerte di azoto a un'atmosfera ossidante. Grazie a questo cambiamento di atmosfera, è possibile osservare la combustione del nerofumo durante il riscaldamento a 1100°C e quantificare ilContenuto di cenereLa cenere è una misura del contenuto di ossidi minerali su base ponderale. L'analisi termogravimetrica (TGA) in atmosfera ossidativa è un metodo ben collaudato per determinare il residuo inorganico, comunemente chiamato cenere, nei materiali organici come polimeri, gomme, ecc. Pertanto, la misurazione TGA identifica se un materiale è riempito e calcola il contenuto totale di riempitivo. contenuto di ceneri risultante, pari al 7,1%.
Sintesi
La mescola di gomma della carcassa del pneumatico della bicicletta è stata esaminata mediante analisi termogravimetrica. In questo modo è possibile determinare la percentuale di ingredienti organici, come plastificanti e gomma. Nonostante la bassa percentuale, è stato rilevato anche il contenuto di carica inorganica ed è stato determinato ilContenuto di cenereLa cenere è una misura del contenuto di ossidi minerali su base ponderale. L'analisi termogravimetrica (TGA) in atmosfera ossidativa è un metodo ben collaudato per determinare il residuo inorganico, comunemente chiamato cenere, nei materiali organici come polimeri, gomme, ecc. Pertanto, la misurazione TGA identifica se un materiale è riempito e calcola il contenuto totale di riempitivo. contenuto di ceneri risultante.