Inleiding
Dankzij hun hoge elasticiteit en instelbaar dempingsgedrag worden elastomeren in bijna alle technische gebieden gebruikt. De unieke elasticiteit van rubber is echter afhankelijk van de temperatuur. Het temperatuurgedrag van elastomeermaterialen wordt bepaald door temperatuurseries. Temperatuurverschuivingen worden duidelijk geparametriseerd met verwarmings- en koelsnelheden en begin- en eindtemperaturen. Experimenteel gezien vereist een betrouwbare bepaling van het temperatuurgedrag een nauwkeurige temperatuurregeling en een lage temperatuurgradiënt in de meetkamer. Om een uitstekende temperatuurverdeling in de meetkamer te garanderen, is de meetkamer van de DMA Gabo Eplexor® serie standaard uitgerust met een ventilator.
In deze toepassingsnotitie wordt de invloed van de temperatuurverdeling in de DMA Gabo Eplexor® serie onderzocht. Hiertoe zijn binnen een bepaald temperatuurinterval temperatuursweeps uitgevoerd met en zonder ventilator.
Meetresultaten
Zes temperatuurseries op monsters van hetzelfde rubbermengsel werden uitgevoerd met de DMA Gabo Eplexor® 500 N van -80 °C tot 20 °C bij verwarmingssnelheden van 1, 3 en 5 K/min. Om de invloed van de kamerventilator op de temperatuurverdeling in de meetkamer te controleren, werden de drie temperatuurseries met en zonder kamerventilator uitgevoerd. Figuur 1 toont de verwarmingssnelheidsafhankelijkheid van de verliesfactor, tan δ, gemeten met en zonder kamerventilator.
Figuur 1 toont aan dat het glasovergangsbereik afhankelijk is van zowel de verwarmingssnelheid als het gebruik van een kamerventilator. Om dit gedrag in meer detail te onderzoeken, wordt de glasovergangstemperatuur, Tg - gedefinieerd als het maximum van de verliesfactor, tan δ - weergegeven in figuur 2 als functie van de verwarmingssnelheid en het gebruik van een ventilator.
Figuur 2 laat zien dat de Tg verschuift naar hogere temperaturen bij hogere verwarmingssnelheden, ongeacht het gebruik van een ventilator. De verschuiving die een functie is van de verwarmingssnelheid kan worden verklaard door de lagere warmtegeleiding van de meeste kunststoffen. Materiaalspecifieke overgangseffecten, zoals relaxatie- of glasovergangstemperaturen, worden verschoven omdat de monsters achterblijven bij de oventemperatuur.
Tussen de metingen bij verwarmingssnelheden van 1 K/min en 5 K/min verschoof de Tg met minder dan 1°C, d.w.z. uiterst onbeduidend, bij gebruik van een kamerventilator. Zonder kamerventilator bedroeg de verschuiving van de glasovergangstemperatuur, Tg, ongeveer 4°C. De kamerventilator zorgt dus voor een zeer goede temperatuurverdeling in de meetkamer, waardoor de verschuiving in de glasovergangstemperatuur uitsluitend kan worden toegeschreven aan de lage warmtegeleiding van elastomeercomposieten.
Samenvatting
Als gevolg hiervan kunnen de meettijden voor temperatuurmeetproeven die worden uitgevoerd door instrumenten uit de DMA Gabo Eplexor® serie worden verkort door hogere verwarmingssnelheden te gebruiken, dankzij de goede temperatuurverdeling in de meetkamer. Een temperatuurmeting met een verwarmingssnelheid van 5 K/min duurt ongeveer een vijfde van de meettijd van een temperatuurmeting met een verwarmingssnelheid van 1 K/min.