Inleiding
Veel mensen beschouwen een fiets als een onmisbaar vervoermiddel. De band is een elementair onderdeel en tegelijkertijd een beslissende factor voor de rijeigenschappen. Hij kan worden aangepast aan de ondergrond en de gewenste rijkwaliteiten.
In principe bestaat het karkas van een fietsband uit een composiet van verschillende materialen. Deze samenstelling combineert de flexibiliteit en tribologische eigenschappen van een rubbercompound (loopvlak) met de sterkte van een synthetisch polymeerweefsel (karkas) en de dimensionale stabiliteit van een draadbundel (kern). Het rubbermengsel zelf bestaat uit verschillende organische en anorganische grondstoffen en vulstoffen. Deze samenstelling is grotendeels verantwoordelijk voor de eigenschappen van het rubbermengsel. [1]
Thermogravimetrische analyse is een veelgebruikte analysemethode voor het onderzoeken van rubbermengsels. Thermogravimetrie wordt beschreven in ISO 9924 en ASTM E1131 normen voor dit toepassingsgebied. Daarom wordt hier de samenstelling van het karkas van een fietsband onderzocht met behulp van thermogravimetrische analyse.
Methoden en monstervoorbereiding
Om een meting te verkrijgen die representatief is voor de rubbersamenstelling van het karkas, werden verschillende small monsters met een totale massa van 10 mg uit het karkasprofiel gesneden. Er werd voor gezorgd dat deze stukjes alleen bestonden uit de rubbersamenstelling van het loopvlak en geen onderdelen van het karkas of de kern bevatten.
Voor het thermogravimetrisch onderzoek werd de NETZSCH TG Libra® gebruikt. Deze metingen werden uitgevoerd onder de omstandigheden die in tabel 1 worden beschreven.
Tabel 1: Meetomstandigheden van het thermogravimetrisch onderzoek van een fietsbandomhulsel
| Monster | Fietsbandomhulsel |
| Gewicht monster | 9.79 mg |
| Materiaal in de kroes | Aluminiumoxide, open |
| Temperatuurbereik | 40 °C tot 1100 °C |
| Temperatuurprogramma | 40°C - 850°C in stikstof; 805°C - 1100°C in lucht |
| Verwarmingssnelheid | 10 K/min |
| Atmosfeer | Stikstof, lucht |
Meetresultaten en discussie
Figuur 1 toont de thermische ontleding van het fietsbandomhulsel. Het eerste massaverlies van 8,7% (DTG piek bij 283,2°C) is te wijten aan de VerdampingDe verdamping van een element of verbinding is een faseovergang van de vloeibare fase naar damp. Er bestaan twee soorten verdamping: verdamping en koken.verdamping van de weekmakerinhoud. Daarna kan de afbraak van de organische rubbercomponenten worden waargenomen. Dit vindt plaats in twee duidelijk gescheiden stappen waarbij de eerste stap een massaverlies van 25,1% laat zien en de tweede een massaverlies van 31,8%. De twee stappen kunnen ook worden herkend als we kijken naar de DTG-curve met de eerste piek bij 379,1°C en de tweede piek bij 469,8°C.
Naast de organische componenten van het karkas van de band, zijn er ook small gehaltes aan anorganische vulstoffen te zien in de TGA-curve bij verdere verhitting. Dit verlies wordt veroorzaakt door het vrijkomen vanCO2 uit de ontleding van CaCO3 in CaO bij een piek van het DTG-signaal bij 664,5°C. Zelfs small hoeveelheden de 1,2% in dit voorbeeld kunnen zonder problemen worden gedetecteerd.
Bij 850°C werd de atmosfeer omgeschakeld van een inerte stikstofatmosfeer naar een oxiderende atmosfeer. Door deze verandering van atmosfeer kan verbranding van roet worden waargenomen tijdens verhitting tot 1100°C, en het resulterende asgehalte van 7,1% kan worden gekwantificeerd.
Samenvatting
De rubbersamenstelling van het fietsbandomhulsel is onderzocht met thermogravimetrische analyse. Zo kan het aandeel organische ingrediënten, zoals weekmakers en rubber, worden bepaald. Ondanks het lage aandeel werd ook het anorganische vulstofgehalte gedetecteerd en het resulterende asgehalte bepaald.