テクニカル・エラストマーとは？

テクニカル・エラストマーは優れた弾性挙動を特徴とする。エラストマーは繰り返し変形させることができ、機械的緩和後はほぼ元の長さに戻る。種類にもよりますが、テクニカルエラストマーは機械的エネルギーを効果的に蓄えたり、発散させたり、すなわち変換することができます。そのため、タイヤ、自動車や鉄道車両の振動吸収材、コンベヤーベルト、シール、ホースなど、多くの振動制御用途に使用されています。

粘弾性挙動

技術用エラストマーには、静的荷重と動的荷重、あるいはその両方が同時にかかることがあります。静的荷重の場合、荷重は時間の経過とともに一定になり、多くの場合自重に比例します。一方、動的荷重は時間の関数であり、外部から与えられるか（受動的）、または駆動によって定義されます（能動的）。動的荷重は、例えば地震、海水波、強風などの外部からの影響によって引き起こされる。また、周期的に移動する質量の結果として、large 多くの技術システムで発生します。異なる温度と周波数におけるエラストマー複合材料の粘弾性特性は、動的機械解析（DMA）によって決定されます。DMAシステムは、品質管理、材料、製品リリース、材料開発のために設計されています。静的-動的荷重の場合、まず静的荷重を設定し、次に各静的荷重に対して動的荷重を変化させます。これにより、試料は一定の周波数と一定の振幅で正弦波状に変化する機械的荷重を受けます。

DMA GABOEPLEXOR - 2独立ドライブ

DMA GABOEPLEXOR システムの主な特徴は、静的荷重と動的荷重を独立して発生/設定できることです。静的予荷重はサーボモーターで発生され、力変換器とサンプルホルダを介してサンプルに導入されます。動荷重は電気力学的発振器によって生成され、同じくサンプルに伝達されます。独立した2つの駆動部を使用することは、技術的に大きな労力を必要としますが、その結果、使用上の柔軟性が大幅に向上します。

静的負荷と動的負荷

せん断実験とは対照的に、引張、圧縮、および曲げ荷重試験では、静的予荷重が動的荷重よりも大きくなることが絶対条件です。この制限は、動的荷重の振幅が静的荷重成分を上回ると、交番引張荷重の下で引張試料が座屈する可能性があるという事実によるものです。交互に圧力荷重がかかると、試料と試料ホルダーの接触が一時的に失われます。この場合、アーチファクトのない正しい試験は不可能です。

"交互負荷を認める"

ゴム製コンベアベルト、ドライブベルト、ゴム-金属ベアリングのような用途では、座屈や浮き上がりが他の技術的手段によって防止されている場合、静的予荷重が実際の動荷重よりも大きくなければならないという上記の規則から実際に逸脱することがあります。許容交番荷重 "パラメータにより、動的振幅は静的荷重より小さくなければならないという制限が、必要に応じて取り除かれます。このモードでは、それぞれのアプリケーションの荷重状況を正確にシミュレートすることも可能です（図1参照）。このような荷重条件では、長くて薄い試験片のように「膨らむ」傾向がないため、短くて厚い試験片が一般的に推奨されます。

カーボンブラック充填SBR加硫物のペイン効果

図2は、カーボンブラックを充填したSBR試料の引張応力下における動的荷重掃引の例を示している。測定は室温、周波数10Hzで行った。1回目の試験では、動的変形振幅を0.05%から10%まで段階的に増加させました（青の曲線）。2回目の試験では、これを逆に行い、動的振幅を10%から最初の振幅である0.05%まで段階的に減少させました（赤の曲線）。静的予ひずみはここでは適用しなかった。弾性率｜E*｜は、変形振幅の増加とともに減少する（図2、青の曲線）。充填エラストマーの貯蔵弾性率の変形振幅依存性は、ペイン効果としても知られている。

マリンズ・エフェクト

変形振幅が小さくなるにつれて（図2、赤い曲線）、｜E*｜は増加するが、「バージン」曲線（青い曲線）の傾きには達しない。この張力軟化の効果は、マリンズ効果として知られています。このような挙動を引き起こす原因として、荷重負荷時のポリマーマトリックス、架橋構造、フィラーネットワークにおける可逆的および不可逆的な変化が挙げられます。いくつかの原因としては、フィラー表面からの吸着鎖部分の脱離、架橋点の切断、および/または機械的応力の影響下でのフィラー凝集の崩壊が挙げられる。

概要

DMA GABOEPLEXOR の独立した駆動部による柔軟性により、上記の動的変形変化の例に見られるように、実験室での実用的なアプリケーションから非常に多様な試験条件を実現することができます。DMA GABOEPLEXOR について詳しくはこちらをご覧ください！