Introduzione
Grazie alla loro elevata elasticità e al comportamento smorzante regolabile, i materiali elastomerici sono utilizzati in quasi tutti i settori tecnici. Tuttavia, la straordinaria elasticità della gomma dipende dalla temperatura. Il comportamento in temperatura dei materiali elastomerici è determinato da sweep di temperatura. Le escursioni termiche sono chiaramente parametrizzate con le velocità di riscaldamento e raffreddamento e con le temperature iniziali e finali. Sperimentalmente, una determinazione affidabile del comportamento della temperatura richiede un controllo preciso della temperatura e un basso gradiente di temperatura all'interno della camera di misura. Per garantire un'eccellente distribuzione della temperatura all'interno della camera di misura, la camera di misura della serie DMA GABO Eplexor® è dotata di serie di un ventilatore.
In questa nota applicativa viene analizzata l'influenza della distribuzione della temperatura nella serie DMA GABO Eplexor®. A tal fine, sono stati eseguiti sweep di temperatura all'interno di un determinato intervallo di temperatura sia con che senza ventola.
Risultati della misurazione
Con il DMA GABO Eplexor® 500 N sono stati eseguiti sei sweep di temperatura su campioni della stessa mescola di gomma da -80°C a 20°C con velocità di riscaldamento di 1, 3 e 5 K/min. Per verificare l'influenza del ventilatore della camera sulla distribuzione della temperatura nella camera di misura, i tre sweep di temperatura sono stati eseguiti con e senza ventilatore della camera. La Figura 1 mostra la dipendenza dalla velocità di riscaldamento del fattore di perdita, tan δ, misurato con e senza ventilatore della camera.
La figura 1 dimostra che l'intervallo di transizione vetrosa dipende sia dalla velocità di riscaldamento che dall'uso di un ventilatore da camera. Per analizzare più in dettaglio questo comportamento, la temperatura di transizione vetrosa,Tg - definita come il massimo del fattore di perdita, tan δ - è rappresentata nella figura 2 in funzione della velocità di riscaldamento e dell'uso di un ventilatore.
La figura 2 mostra che laTg si sposta verso temperature più elevate con tassi di riscaldamento più alti, indipendentemente dall'uso di un ventilatore. Lo spostamento in funzione della velocità di riscaldamento può essere spiegato dalla minore conducibilità termica della maggior parte delle materie plastiche. Gli effetti di transizione specifici del materiale, come le temperature di RilassamentoQuando si applica una deformazione costante a una mescola di gomma, la forza necessaria per mantenere tale deformazione non è costante, ma diminuisce nel tempo; questo comportamento è noto come rilassamento delle sollecitazioni. Il processo responsabile del rilassamento delle tensioni può essere fisico o chimico e, in condizioni normali, si verificano entrambi contemporaneamente. rilassamento o di transizione vetrosa, vengono spostati poiché i campioni rimangono indietro rispetto alla temperatura del forno.
Tra le misurazioni effettuate a velocità di riscaldamento di 1 K/min e 5 K/min, laTg si è spostata di meno di 1°C, cioè in modo estremamente insignificante, quando si è utilizzato un ventilatore da camera. Senza il ventilatore da camera, lo spostamento della temperatura di transizione vetrosa,Tg, ammontava a circa 4°C. Pertanto, la ventola della camera favorisce un'ottima distribuzione della temperatura nella camera di misurazione; ciò consente di attribuire lo spostamento della temperatura di transizione vetrosa esclusivamente alla bassa conducibilità termica dei compositi elastomerici.
Sintesi
Di conseguenza, i tempi di misura per gli sweep di temperatura eseguiti dagli strumenti della serie DMA GABO Eplexor® possono essere ridotti utilizzando velocità di riscaldamento più elevate, grazie alla buona distribuzione della temperatura nella camera di misura. Uno sweep di temperatura con una velocità di riscaldamento di 5 K/min richiederà circa un quinto del tempo di misura di uno sweep di temperatura con una velocità di riscaldamento di 1 K/min.