用語集
マリンズ効果
マリンズ効果は、ゴム素材に一般的な現象を表している。
NETZSCH DMAEPLEXOR® のUniversal Test Programのようなプログラムを使って、ストリップ試料の応力-ひずみ曲線を記録すると、いわゆるマリンズ効果(ペイン効果と混同しないでください)を観察することができます。
マリンズ効果はどのような場合に発生しますか?
一定の変形速度で試料を膨張させると(例えば、曲線3(図1)の始点から終点まで)、この区間内で応力が増加します。曲線3の終点で変形を止め、試料を同じ変形率で初期状態に「戻す」と、応力は異なる経過をたどります(曲線4)。
その後、試料を再び(以前と同じ変形速度で)膨張させると、曲線5の終わりには、マリンズ効果による「興味深い」挙動が見られます:
ひずみの増加に伴い、応力はまず曲線 4 に沿って走り、次に曲線 5 の終点まで曲線 5 のコースをたどります。ひずみ速度を再び逆転させると、応力はさらに別の新しい経過をたどり、この例では曲線6で表されます。


分子レベルでは何が起きているのか?
引張試験片やストリップ試験片に巨視的なひずみが加わると、材料内の架橋ポリマー鎖は「引き伸ばされる」(図2)。
巨視的に見ると、それによって試料は著しく伸びる。
ポリマーネットワーク内でいわゆる「クラスター」を形成するカーボンブラックのような充填材は、ばらばらになるため、加えられる変形に対する機械的抵抗が減少する。いわゆる "バージン "状態では、機械的な応力が加えられていない試料、すなわち応力が加えられていないポリマーネットワークと応力が加えられていない "クラスター "の材料剛性は高い。
従って、試料を引き離すには高い応力が必要となります(曲線3)。この「クラスター」の部分的な破壊が、除荷サイクル中に必要な力(曲線4)がかなり小さくなる理由である。上記のように荷重の方向を再び逆にすると、応力-ひずみ曲線は最初は曲線4に沿う。
最初の走行で曲線3の終点に到達するまでに破壊されたクラスター構造は、もちろんすべて破壊されたままである。
応力-ひずみ線図が再びセグメント4の曲線をたどるのはそのためである。ひずみの継続的な増加だけが、力の継続的な増加に関連して、部分的な破壊の繰り返しをもたらし、まだ存在しているクラスターをさらにバラバラにする。
破壊を受けるクラスターの大きさは、ひずみの増加とともに減少し続ける。まずもちろん、large 「クラスター」は、応力-ひずみ試験の開始時に「処女」の状態で試料中にまだ存在しており、実験中に破壊を受ける。より高いひずみレベルにおいてのみ、より小さなクラスターもさらに部分的な破壊を経験する。

