소개
많은 사람이 자전거를 필수 교통 수단으로 여깁니다. 타이어는 자전거의 기본 구성 요소인 동시에 라이딩 특성에 결정적인 영향을 미치는 요소입니다. 지형과 원하는 라이딩 품질에 맞게 조정할 수 있습니다.
기본적으로 자전거 타이어 케이스는 다양한 소재의 합성물로 구성됩니다. 이 복합재는 고무 컴파운드(트레드)의 유연성 및 마찰 특성과 합성 폴리머 직물(카카스)의 강도, 와이어 번들(코어)의 치수 안정성을 결합한 것입니다. 고무 컴파운드 자체는 다양한 유기 및 무기 원료와 필러로 만들어집니다. 이 구성은 고무 컴파운드의 특성을 크게 좌우합니다. [1]
열무게 분석은 고무 화합물을 검사하는 데 널리 사용되는 분석 방법입니다. 열무게 분석은 이 적용 범위에 대한 ISO 9924 및 ASTM E1131 표준에 설명되어 있습니다. 따라서 여기서는 열무게 분석을 사용하여 자전거 타이어의 케이싱 구성을 검사합니다.
방법 및 샘플 준비
케이싱의 고무 화합물을 대표하는 측정값을 얻기 위해 총 질량이 10mg인 여러 개의 small 샘플을 케이싱 프로파일에서 잘라냈습니다. 이 조각들이 트레드의 고무 화합물로만 구성되고 카바스나 코어의 구성 요소가 포함되지 않도록 주의를 기울였습니다.
열 중량 측정 조사에는 NETZSCH TG Libra® 가 사용되었습니다. 이러한 측정은 표 1에 설명된 조건에서 수행되었습니다.
표 1: 자전거 타이어 케이스의 열중량 조사 측정 조건
| 샘플 | 자전거 타이어 케이스 |
| 시료 무게 | 9.79 mg |
| 도가니 재료 | 알루미나, 개방형 |
| 온도 범위 | 40°C ~ 1100°C |
| 온도 프로그램 | 질소 40°C - 850°C, 공기 805°C - 1100°C |
| 가열 속도 | 10 K/min |
| 분위기 | 질소, 공기 |
측정 결과 및 토론
그림 1은 자전거 타이어 케이스의 열분해 과정을 보여줍니다. 8.7%의 첫 번째 질량 손실(283.2°C에서 DTG 피크)은 가소제 함량의 증발로 인한 것입니다. 그런 다음 유기 고무 성분의 분해가 관찰될 수 있습니다. 이는 명확하게 분리된 두 단계로 진행되며, 첫 번째 단계에서는 25.1%의 질량 손실이, 두 번째 단계에서는 31.8%의 질량 손실이 나타납니다. 첫 번째 피크가 379.1°C, 두 번째 피크가 469.8°C인 DTG 곡선을 보면 이 두 단계를 확인할 수 있습니다.
타이어 케이싱의 유기 성분 외에도 추가 가열 시 TGA 곡선에서 무기 충전재의 small 함량 수준도 확인할 수 있습니다. 이 손실은 664.5°C에서 DTG 신호가 최고조에 달할 때 CaCO3가 CaO로 분해되면서CO2가 방출되기 때문입니다. 이 예시에서 1.2%의 양인 small 도 문제 없이 감지할 수 있습니다.
850°C에서 대기는 불활성 질소 분위기에서 산화 분위기로 전환되었습니다. 이러한 대기 변화로 인해 1100°C로 가열하는 동안 카본 블랙의 연소를 관찰할 수 있으며, 그 결과 7.1%의 회분 함량을 정량화할 수 있습니다.
요약
자전거 타이어 케이스의 고무 성분을 열 중량 분석법으로 조사했습니다. 이를 통해 가소제 및 고무와 같은 유기 성분의 비율을 확인할 수 있습니다. 낮은 비율에도 불구하고 무기 충전제 함량을 추가로 검출하고 그 결과 회분 함량을 측정했습니다.