Inledning
Många anser att cykeln är ett oumbärligt transportmedel. Däcket är en elementär komponent och samtidigt en avgörande påverkansfaktor för köregenskaperna. Det kan anpassas efter underlaget och de önskade köregenskaperna.
I grund och botten består ett cykeldäcks stomme av en komposit av olika material. Denna komposit kombinerar flexibiliteten och de tribologiska egenskaperna hos en gummiblandning (slitbanan) med styrkan hos en syntetisk polymerväv (stommen) och dimensionsstabiliteten hos ett trådknippe (kärnan). Själva gummiblandningen består av olika organiska och oorganiska råmaterial och fyllmedel. Denna sammansättning är till stor del ansvarig för gummiblandningens egenskaper. [1]
Termogravimetrisk analys är en allmänt använd analysmetod för att undersöka gummiblandningar. Termogravimetri beskrivs i standarderna ISO 9924 och ASTM E1131 för detta tillämpningsområde. Därför undersöks här sammansättningen av höljet på ett cykeldäck med hjälp av termogravimetrisk analys.
Metoder och provberedning
För att få en mätning som är representativ för gummiblandningen i stommen skars flera small prover med en total vikt på 10 mg ut ur stamprofilen. Man var noga med att se till att dessa bitar endast bestod av slitbanans gummiblandning och inte innehöll några komponenter från stommen eller kärnan.
För den termogravimetriska undersökningen användes NETZSCH TG Libra®. Dessa mätningar utfördes under de förhållanden som anges i tabell 1.
Tabell 1: Mätförhållanden för den termogravimetriska undersökningen av en cykeldäckstomme
| Provbit | Hölje till cykeldäck |
| Provets vikt | 9.79 mg |
| Material till smältdegel | Aluminiumoxid, öppen |
| Temperaturområde | 40°C till 1100°C |
| Temperaturprogram | 40°C - 850°C i kväve; 805°C - 1100°C i luft |
| Uppvärmningshastighet | 10 K/min |
| Atmosfär | Kväve, luft |
Mätresultat och diskussion
Figur 1 visar den termiska nedbrytningen av cykeldäckets stomme. Den första massförlusten på 8,7% (DTG-topp vid 283,2°C) beror på avdunstning av mjukgörarinnehållet. Därefter kan nedbrytning av de organiska gummikomponenterna observeras. Detta sker i två tydligt åtskilda steg, där det första steget visar en massförlust på 25,1% och det andra en massförlust på 31,8%. De två stegen kan också identifieras när man tittar på DTG-kurvan med den första toppen vid 379,1°C och den andra toppen vid 469,8°C.
Förutom de organiska komponenterna i däckstommen kan small innehållsnivåer av oorganiska fyllmedel också ses i TGA-kurvan vid ytterligare upphettning. Denna förlust beror på attCO2 frigörs från nedbrytningen av CaCO3 till CaO vid en topp i DTG-signalen vid 664,5°C. Även small mängder, 1,2% i detta exempel, kan detekteras utan problem.
Vid 850°C byttes atmosfären från en inert kväveatmosfär till en oxiderande atmosfär. På grund av denna atmosfärsändring kan förbränning av kimrök observeras under uppvärmningen till 1100°C, och den resulterande askhalten på 7,1% kan kvantifieras.
Sammanfattning
Gummiblandningen i cykeldäckets stomme undersöktes med hjälp av termogravimetrisk analys. Andelen organiska ingredienser, såsom mjukgörare och gummi, kan därmed bestämmas. Trots den låga andelen oorganiska fyllnadsmedel kunde man dessutom fastställa halten av dessa och bestämma den resulterande askhalten.