Giriş
Elastomer malzemeler, yüksek elastikiyetleri nedeniyle neredeyse tüm teknik alanlarda kullanılmaktadır. Elastomer malzemelerin önemli bir özelliği deformasyon enerjisini depolama ve gerektiğinde tüm sisteme geri verme yeteneğidir. Bu özelliğin bir ölçüsü, sisteme bağlı olarak depolanan enerjiden üretilebilen ve depolanan enerjinin %90'ına veya daha fazlasına kolayca ulaşabilen malzemeye içkin geri yükleme kuvvetlerinden oluşur. Ancak bu "değerli" özellik, ilgili uygulama için işletim ve çalışma sıcaklıklarını tanımlayan dar bir sıcaklık aralığıyla sınırlıdır. Bu nedenle, elastomer malzemelerin sıcaklık davranışı merkezi bir öneme sahiptir.
Elastomer malzemelerin termal davranışını kaydetmek için sıcaklık taramaları kullanılır ve bunlar genellikle farklı ısıtma hızlarında parametrelendirilebilir. Örneğin 5°C/dk'lık yüksek bir ısıtma hızı, 1°C/dk'lık bir ısıtma hızına tercih edilir çünkü sonuç daha kısa sürede elde edilir ve bu nedenle test daha hızlı ve daha uygun maliyetlidir. Ancak, farklı ısıtma hızları için sonuçların nasıl değerlendirileceği sorusu ortaya çıkmaktadır.
Bu Uygulama Notu bu soruyu ele almakta ve DMA GABO Eplexor® serisinin ısıtma hızına bağımlılığını incelemektedir.
Ölçüm Koşulları
DMA GABO Eplexor® 500 N ile 1, 2, 3 ve 5°C/dak ısıtma hızlarında -80°C'den 20°C'ye kadar aynı kauçuk bileşiği numuneleri üzerinde dört sıcaklık taraması gerçekleştirilmiştir (Şekil 1).
Giriş
Elastomer malzemelerin alt çalışma sıcaklığı, camsı geçiş sıcaklığı (Tg) ile sınırlıdır. Tg, elastomer malzemelerin sert ve nispeten kırılgan bir durumdan kauçuk benzeri elastik bir duruma geçtiği sıcaklığı karakterize eder. Pratikte Tg, kayıp faktörü tanδ'nın maksimum değeri olarak tanımlanır. Tg 'nin ısıtma hızına bağımlılığı şekil 1'de gösterilmiştir.
Şekil 2, Tg 'nin daha yüksek ısıtma hızlarıyla daha yüksek sıcaklıklara kaydığını göstermektedir. Bir sıcaklık taraması için, Tg 1 °C/dak ısıtma hızında -42,3°C ve 5 °C/dak ısıtma hızında -41,4°C'dir. Bu, Tg 'de yaklaşık 1°C'lik konumsal bir değişime karşılık gelir. Maksimum kayıp faktörü, tanδ, en fazla 0,01 oranında değişmiştir. Bu gözlem, çoğu plastiğin zayıf termal iletkenliği ile gösterilebilir. Bu durum, gevşeme maksimumları veya camsı geçiş sıcaklıkları gibi malzemeye özgü geçiş etkilerinin daha yüksek sıcaklıklara (pozitif ısıtma hızları durumunda) veya daha düşük sıcaklıklara (negatif soğutma hızları durumunda) kaymasına neden olur. Daha yüksek bir ısıtma hızı "sürükleme etkilerine" yol açar ve numune fırın sıcaklığının gerisinde kalır. Bu nedenle 1°C/dk'lık bir ısıtma hızı numuneye özgü etkileri doğru bir şekilde yansıtırken, yüksek bir ısıtma hızı bu etkilerin sıcaklık ölçeğinde kaymasına neden olacaktır.
Özet
Farklı ısıtma hızlarının bir sonucu olarak Tg'nin konumundaki ve kayıp faktörü tanδ'nın maksimum değerindeki bu minimum kaymalar, ölçüm odasında bir fan kullanılarak elde edilen DMA GABO Eplexor® serisi içindeki çok iyi sıcaklık dağılımından kaynaklanmaktadır. Bu bulguların doğrudan bir sonucu, örneğin 1°C/dak yerine 5°C/dak gibi daha yüksek ısıtma hızlarının kullanılması yoluyla sıcaklık taramaları için gereken ölçüm süresinin azaltılmasıdır. Bunun için bir ön koşul, test edilen malzemelerin Tg 'sinin ısıtma hızına bağımlılığının bilinmesidir.