はじめに
その高い弾性と調節可能な減衰挙動により、エラストマー材料はほとんどすべての技術分野で使用されている。しかし、ゴム特有の弾性は温度に依存します。エラストマー材料の温度挙動は、温度スイープによって決定されます。温度掃引は、加熱速度と冷却速度、初期温度と最終温度によって明確にパラメータ化されます。実験的には、温度挙動の信頼性の高い決定には、正確な温度制御と測定チャンバー内の低い温度勾配が必要です。測定チャンバー内の優れた温度分布を確保するため、DMA Gabo Eplexor® シリーズの測定チャンバーにはファンが標準装備されています。
このアプリケーションノートでは、DMA Gabo Eplexor® シリーズの温度分布の影響を調査しています。そのため、ファンの有無にかかわらず、一定の温度間隔で温度スイープを行いました。
測定結果
同じゴム混合物の試料について、DMA Gabo Eplexor® 500Nを用いて-80℃から20℃まで、加熱速度1、3、5K/分で6回の温度掃引を行った。測定チャンバー内の温度分布に対するチャンバーファンの影響を確認するため、チャンバーファンの有無にかかわらず3回の温度掃引を実施した。図1は、チャンバーファンの有無による損失係数tanδの加熱速度依存性を示している。
図1は、ガラス転移範囲が加熱速度とチャンバーファンの使用の両方に依存することを立証している。この挙動をより詳細に調べるため、ガラス転移温度Tg（損失係数tanδの最大値として定義）を、加熱速度とファンの使用の関数として図2に示す。
図2は、ファンの使用に関係なく、加熱速度が高いほどTgが高温にシフトすることを示している。加熱速度の関数であるシフトは、ほとんどのプラスチックの熱伝導率が低いことで説明できる。緩和温度やガラス転移温度のような材料固有の転移効果は、試料が加熱炉温度より遅れているためにシフトする。
加熱速度1K/minと5K/minの測定では、チャンバーファンを使用した場合、Tgのシフトは1℃未満、すなわち極めて軽微であった。チャンバーファンを使用しない場合、ガラス転移温度Tgのシフトは約4℃に達した。従って、チャンバーファンは、測定チャンバー内の温度分布を非常に良好にする。これにより、ガラス転移温度のシフトは、エラストマー複合材料の低い熱伝導率のみに起因すると考えられる。
概要
その結果、DMA Gabo Eplexor® シリーズの装置で行う温度スイープの測定時間は、測定チャンバー内の良好な温度分布により、高い加熱速度を使用することで短縮できる。加熱速度5 K/分の温度掃引は、加熱速度1 K/分の温度掃引の約5分の1の測定時間で済む。