Introdução
Para o reforço de componentes de borracha, como pneus de automóveis, correias transportadoras ou correias em V, são usados cordões de pneus e/ou materiais de malha. Durante o processo de produção, esses materiais são vulcanizados para se tornarem o composto de borracha. Entretanto, não são apenas as propriedades dinâmico-mecânicas de um composto de borracha ou de uma malha que são de interesse. Informações sobre a adesão entre o cabo do pneu e a borracha também são frequentemente necessárias; isso é afetado principalmente pela temperatura, pelas propriedades do material, pelo EstresseA tensão é definida como um nível de força aplicado a uma amostra com uma seção transversal bem definida. (Tensão = força/área). As amostras com seção transversal circular ou retangular podem ser comprimidas ou esticadas. Materiais elásticos, como a borracha, podem ser esticados até 5 a 10 vezes seu comprimento original.estresse mecânico e pelo agente de aderência usado.
Um agente de aderência é uma mistura aplicada à superfície do cabo do pneu para adaptar a força adesiva entre o composto de borracha e o cabo do pneu. Durante o uso de um pneu, ocorrem tensões de tração, cisalhamento e compressão quando a roda gira, bem como durante a frenagem, a partida ou as curvas.
Por esses motivos, o conhecimento sobre a adesão do cordão do pneu à matriz de borracha é essencial para o desenvolvimento de produtos com propriedades dinâmicas confiáveis e duráveis. Essas propriedades são influenciadas pelo desempenho do agente de aderência, que pode ser qualificado por meio de um sistema DMTA de alta força, como o Eplexor® 500 N da NETZSCH GABO Instruments. O Eplexor® 500 N não só é capaz de realizar testes de tração com base na norma ASTM D4776 para determinar a força máxima de arrancamento, mas também permite uma visão mais profunda das propriedades de um material ao aplicar uma força oscilante à amostra. A Figura 1 mostra o arranjo usado nos chamados testes T ou testes H (a denominação é baseada no formato da amostra) para determinar as propriedades dinâmicas dos cabos de pneus embutidos.
A) Influência da temperatura
A Figura 2 mostra um teste de fadiga realizado em dois compostos de cordão e borracha do mesmo material para caracterizar o comportamento de adesão em diferentes temperaturas.
A temperatura do experimento foi de 100°C para a amostra 1 (vermelha) e 150°C para a amostra 2 (azul). O teste foi realizado no modo de controle de força, ou seja, com uma força estática de 20 N e uma força dinâmica de 2 N. A frequência do teste foi de 60 Hz por 6000 segundos (360000 ciclos). O aumento no Módulo complexoO módulo complexo consiste em dois componentes, o módulo de armazenamento e o módulo de perda. O módulo de armazenamento (ou módulo de Young) descreve a rigidez e o módulo de perda descreve o comportamento de amortecimento (ou viscoelástico) da amostra correspondente usando o método de Análise Mecânica Dinâmica (DMA). módulo complexo da amostra 1 (vermelho) pode ser explicado como tendo sido causado pelo fato de que, a 100°C, o processo de Cura (reações de reticulação)Traduzido literalmente, o termo "crosslinking" significa "rede cruzada". No contexto químico, ele é usado para reações nas quais as moléculas são unidas por meio da introdução de ligações covalentes e da formação de redes tridimensionais.cura prossegue. A 150°C, o Módulo complexoO módulo complexo consiste em dois componentes, o módulo de armazenamento e o módulo de perda. O módulo de armazenamento (ou módulo de Young) descreve a rigidez e o módulo de perda descreve o comportamento de amortecimento (ou viscoelástico) da amostra correspondente usando o método de Análise Mecânica Dinâmica (DMA). módulo complexo da amostra 2 (azul) diminui. Isso se deve ao fato de que o composto de borracha já começou a se degradar aqui.
A Figura 3 mostra o comportamento de amortecimento (tanδ) das duas amostras. Temperaturas diferentes resultam em propriedades de amortecimento diferentes.
As razões para isso são as mesmas mencionadas anteriormente. Com relação à curva vermelha (a 100°C), tanδ diminui devido à reticulação (Cura (reações de reticulação)Traduzido literalmente, o termo "crosslinking" significa "rede cruzada". No contexto químico, ele é usado para reações nas quais as moléculas são unidas por meio da introdução de ligações covalentes e da formação de redes tridimensionais.cura); com relação à curva azul (a 150°C), aumenta devido à Reação de decomposiçãoUma reação de decomposição é uma reação induzida termicamente de um composto químico que forma produtos sólidos e/ou gasosos. decomposição.
B) Identificação de limites de estresse
A Figura 4 mostra os resultados obtidos por meio de análises realizadas em dois compósitos idênticos de cordão e borracha, mas com diferentes agentes de aderência. O objetivo desse teste foi determinar os limites de EstirpeA deformação descreve uma deformação de um material, que é carregado mecanicamente por uma força ou estresse externo. Os compostos de borracha apresentam propriedades de deformação se uma carga estática for aplicada.tensão dinâmico-mecânica.
A varredura dinâmica estática no modo controlado por deformação aumenta a deformação estática e dinâmica passo a passo: 0,5% de carga estática/0,05% de deformação dinâmica; 1%/0,1%; 2%/0,2% ... 9%/0.9%.
A frequência do teste foi de 10 Hz. Para cada etapa de carga, 20 pontos de dados foram registrados para exibir o declínio esperado da força quando a EstirpeA deformação descreve uma deformação de um material, que é carregado mecanicamente por uma força ou estresse externo. Os compostos de borracha apresentam propriedades de deformação se uma carga estática for aplicada.tensão máxima é atingida.
As linhas azuis mostram o comportamento do composto de cordão e borracha com boas propriedades de adesão, enquanto a curva vermelha se origina do material com adesão insuficiente. Como pode ser visto na amostra 1 (curva vermelha), o cordão do pneu já começa a se soltar da matriz de borracha com 6% de deformação estática e 0,6% de deformação dinâmica. A etapa de carga de 6%/0,6% estática/dinâmica indica o início do comportamento não linear do material.
Conhecendo os limites de EstirpeA deformação descreve uma deformação de um material, que é carregado mecanicamente por uma força ou estresse externo. Os compostos de borracha apresentam propriedades de deformação se uma carga estática for aplicada.tensão, outros testes podem ser realizados para obter mais informações sobre o material. A Figura 5 mostra a dependência do tempo do Módulo complexoO módulo complexo consiste em dois componentes, o módulo de armazenamento e o módulo de perda. O módulo de armazenamento (ou módulo de Young) descreve a rigidez e o módulo de perda descreve o comportamento de amortecimento (ou viscoelástico) da amostra correspondente usando o método de Análise Mecânica Dinâmica (DMA). módulo complexo e tanδ durante um teste de fadiga aplicado às mesmas amostras usadas na Figura 2.
O teste foi realizado no modo controlado por EstirpeA deformação descreve uma deformação de um material, que é carregado mecanicamente por uma força ou estresse externo. Os compostos de borracha apresentam propriedades de deformação se uma carga estática for aplicada.tensão em uma carga estática de 5% e uma carga dinâmica de 0,5% em uma frequência de 50 Hz. As condições foram selected de modo a ficarem próximas do limite de falha de 6%/0,6% derivado da figura 4, com o objetivo de induzir uma rápida degradação da amostra 1. O teste foi realizado em temperatura ambiente.
A Figura 5 mostra os resultados esperados. O envelhecimento mecânico da amostra 1 (vermelho) ocorre mais rapidamente do que o da amostra 2 (azul). Depois de 2300 segundos (115.000 ciclos), o cabo da amostra 1 começa a se soltar do composto de borracha, o que pode ser visto como um Módulo complexoO módulo complexo consiste em dois componentes, o módulo de armazenamento e o módulo de perda. O módulo de armazenamento (ou módulo de Young) descreve a rigidez e o módulo de perda descreve o comportamento de amortecimento (ou viscoelástico) da amostra correspondente usando o método de Análise Mecânica Dinâmica (DMA). módulo complexo E* decrescente.
O Módulo complexoO módulo complexo consiste em dois componentes, o módulo de armazenamento e o módulo de perda. O módulo de armazenamento (ou módulo de Young) descreve a rigidez e o módulo de perda descreve o comportamento de amortecimento (ou viscoelástico) da amostra correspondente usando o método de Análise Mecânica Dinâmica (DMA). módulo complexo da amostra 2 (azul) diminui apenas lentamente durante a medição.
Conclusão
Os testes contínuos de carga dinâmica (testes de fadiga) são adequados para caracterizar a adesão entre o cordão e a matriz de borracha quando os agentes de aderência são aplicados à superfície do cordão. Devido às altas forças e amplitudes necessárias, a série de instrumentos Eplexor® da NETZSCH GABO Instruments, em particular o Eplexor® 500 N, é adequada para carregar as amostras dinamicamente por milhares de ciclos. Para as análises, foram usadas amostras em forma de T ou H; elas consistiam em um cabo de pneu cada e material de borracha em uma extremidade (Teste T) ou em ambas as extremidades (Teste H).