소개
높은 탄성과 조절 가능한 댐핑 거동 덕분에 엘라스토머 소재는 거의 모든 기술 분야에서 사용됩니다. 그러나 고무 특유의 탄성은 온도에 따라 달라집니다. 엘라스토머 소재의 온도 거동은 온도 스윕에 의해 결정됩니다. 온도 스윕은 가열 및 냉각 속도와 초기 및 최종 온도로 명확하게 파라미터화됩니다. 실험적으로 온도 거동을 신뢰성 있게 결정하려면 측정 챔버 내에서 정밀한 온도 제어와 낮은 온도 구배가 필요합니다. 측정 챔버 내의 우수한 온도 분포를 보장하기 위해 DMA GABO Eplexor® 시리즈의 측정 챔버에는 팬이 기본으로 제공됩니다.
이 애플리케이션 노트에서는 DMA GABO Eplexor® 시리즈의 온도 분포의 영향을 조사합니다. 이를 위해 팬을 사용하거나 사용하지 않고 특정 온도 간격 내에서 온도 스윕을 수행했습니다.
측정 결과
동일한 고무 혼합물 샘플에 대해 1, 3, 5 K/min의 가열 속도로 -80°C ~ 20°C에서 DMA GABO Eplexor® 500 N으로 6번의 온도 스윕을 수행했습니다. 챔버 팬이 측정 챔버의 온도 분포에 미치는 영향을 확인하기 위해 챔버 팬을 사용하거나 사용하지 않고 세 번의 온도 스윕을 수행했습니다. 그림 1은 챔버 팬을 사용하거나 사용하지 않고 측정한 손실 계수 tan δ의 가열 속도 의존성을 보여줍니다.
그림 1은 유리 전이 범위가 가열 속도와 챔버 팬의 사용에 따라 달라진다는 것을 입증합니다. 이 거동을 더 자세히 조사하기 위해 손실 계수 tan δ의 최대값으로 정의되는 유리 전이 온도 Tg를 가열 속도와 팬 사용의 함수로 그림 2에 표시했습니다.
그림 2는 팬의 사용 여부와 관계없이 가열 속도가 높을수록 Tg가 더 높은 온도로 이동하는 것을 보여줍니다. 가열 속도의 함수인 이 변화는 대부분의 플라스틱의 낮은 열전도율로 설명할 수 있습니다. 이완 또는 유리 전이 온도와 같은 재료별 전이 효과는 시료가 용광로 온도보다 뒤처지기 때문에 시프트가 발생합니다.
챔버 팬을 사용할 때 1K/min과 5K/min의 가열 속도에서 측정한 결과, Tg는 1°C 미만으로, 즉 극히 미미하게 이동했습니다. 챔버 팬이 없는 경우 유리 전이 온도인 Tg의 변화는 약 4°C에 달했습니다. 따라서 챔버 팬은 측정 챔버의 온도 분포를 매우 양호하게 만들어 유리 전이 온도의 변화가 엘라스토머 복합재의 낮은 열전도율에 기인한 것임을 알 수 있습니다.
요약
결과적으로 측정 챔버의 온도 분포가 양호하기 때문에 더 높은 가열 속도를 사용하면 DMA GABO Eplexor® 시리즈의 기기로 수행되는 온도 스윕의 측정 시간을 단축할 수 있습니다. 가열 속도 5 K/min의 온도 스윕은 가열 속도 1 K/min의 온도 스윕 측정 시간의 약 5분의 1이 소요됩니다.