Inledning
Tack vare sin höga elasticitet och sitt justerbara dämpningsbeteende används elastomermaterial inom nästan alla tekniska områden. Den unika gummielasticiteten är dock temperaturberoende. Temperaturbeteendet hos elastomermaterial bestäms genom temperatursvep. Temperatursvepningar är tydligt parametriserade med uppvärmnings- och kylningshastigheter samt initial- och sluttemperaturer. Experimentellt kräver tillförlitlig bestämning av temperaturbeteendet exakt temperaturkontroll och en låg temperaturgradient i mätkammaren. För att säkerställa en utmärkt temperaturfördelning i mätkammaren levereras mätkammaren i DMA Gabo Eplexor® -serien som standard med en fläkt.
I den här applikationsnoten undersöks hur temperaturfördelningen i DMA Gabo Eplexor® -serien påverkas. För detta ändamål utfördes temperatursvepningar inom ett visst temperaturintervall både med och utan fläkt.
Resultat av mätning
Sex temperatursvep på prover av samma gummiblandning utfördes med DMA Gabo Eplexor® 500 N från -80°C till 20°C vid uppvärmningshastigheter på 1, 3 och 5 K/min. För att kontrollera kammarfläktens inverkan på temperaturfördelningen i mätkammaren utfördes de tre temperatursvepningarna med och utan kammarfläkt. Figur 1 visar förlustfaktorns, tan δ, beroende av uppvärmningshastigheten, uppmätt med och utan kammarfläkt.
Figur 1 visar att glasövergångsintervallet är beroende av både uppvärmningshastigheten och användningen av en kammarfläkt. För att undersöka detta beteende mer i detalj visas glasövergångstemperaturen, Tg - definierad som den maximala förlustfaktorn, tan δ - i figur 2 som en funktion av uppvärmningshastigheten och användningen av en fläkt.
Figur 2 visar att Tg skiftar till högre temperaturer med högre uppvärmningshastighet, oavsett om en fläkt används eller inte. Skiftet som är en funktion av uppvärmningshastigheten kan förklaras av den lägre värmeledningsförmågan hos de flesta plaster. Materialspecifika övergångseffekter, t.ex. relaxations- eller glasomvandlingstemperaturer, förskjuts eftersom proverna släpar efter ugnstemperaturen.
Mellan mätningarna vid uppvärmningshastigheterna 1 K/min och 5 K/min försköts Tg med mindre än 1°C, dvs. ytterst obetydligt, när en kammarfläkt användes. Utan kammarfläkt uppgick förskjutningen av glasomvandlingstemperaturen, Tg, till ca 4°C. Kammarfläkten bidrar alltså till en mycket god temperaturfördelning i mätkammaren, vilket gör att förskjutningen av glasomvandlingstemperaturen enbart kan hänföras till elastomerkompositernas låga Termisk konduktivitetVärmekonduktivitet (λ med enheten W/(m-K)) beskriver transporten av energi - i form av värme - genom en masskropp som ett resultat av en temperaturgradient (se fig. 1). Enligt termodynamikens andra huvudsats strömmar värme alltid i riktning mot den lägre temperaturen.värmeledningsförmåga.
Sammanfattning
Mättiderna för temperatursvepningar som utförs med instrument i DMA Gabo Eplexor® -serien kan därför förkortas genom att använda högre uppvärmningshastigheter, tack vare den goda temperaturfördelningen i mätkammaren. En temperatursvepning med en uppvärmningshastighet på 5 K/min tar ungefär en femtedel av mättiden för en temperatursvepning med en uppvärmningshastighet på 1 K/min.