Giriş
Araba lastikleri, konveyör bantları veya v kayışları gibi kauçuk bileşenlerin güçlendirilmesi için lastik kordonlar ve/veya ağlı malzemeler kullanılır. Üretim sürecinde bu malzemeler vulkanize edilerek kauçuk bileşiği haline getirilir. Bununla birlikte, ilgilenilen sadece bir kauçuk bileşiğinin veya bir ağın dinamik-mekanik özellikleri değildir. Lastik kordonu ve kauçuk arasındaki yapışma hakkında bilgi de sıklıkla gereklidir; bu temel olarak sıcaklık, malzeme özellikleri, mekanik StresStres, iyi tanımlanmış bir kesite sahip bir numune üzerine uygulanan kuvvet seviyesi olarak tanımlanır. (Stres = kuvvet/alan). Dairesel veya dikdörtgen kesitli numuneler sıkıştırılabilir veya gerilebilir. Kauçuk gibi elastik malzemeler orijinal uzunluklarının 5 ila 10 katına kadar gerilebilir.stres ve kullanılan yapışkanlaştırıcıdan etkilenir.
Yapıştırıcı, kauçuk bileşiği ile lastik kord arasındaki yapışma gücünü uyarlamak için lastik kord yüzeyine uygulanan bir karışımdır. Bir lastiğin kullanımı sırasında, tekerlek döndüğünde, frenleme, çalıştırma veya viraj alma sırasında çekme, kesme ve sıkıştırma gerilimi meydana gelir.
Bu nedenlerle, lastik kordunun kauçuk matris içindeki yapışması hakkında bilgi sahibi olmak, güvenilir ve dayanıklı dinamik özelliklere sahip ürünler geliştirmek için gereklidir. Bu özellikler, NETZSCH GABO Instruments tarafından üretilen Eplexor® 500 N gibi yüksek güçlü bir DMTA sistemi kullanılarak nitelendirilebilen yapışkanlaştırıcının performansından etkilenir. Eplexor® 500 N, maksimum çekme kuvvetini belirlemek için ASTM D4776'ya dayalı çekme testleri gerçekleştirmekle kalmaz, aynı zamanda numuneye salınımlı bir kuvvet uygulayarak bir malzemenin özellikleri hakkında daha derinlemesine bilgi sağlar. Şekil 1, gömülü lastik kordonlarının dinamik özelliklerini belirlemek için T-Testleri veya H-Testleri (isimlendirme numunenin şekline dayanmaktadır) olarak adlandırılan düzeneği göstermektedir.
A) Sıcaklık Etkisi
Şekil 2, farklı sıcaklıklarda yapışma davranışını karakterize etmek için aynı malzemeden iki kord-kauçuk kompozit üzerinde gerçekleştirilen bir yorulma testini göstermektedir.
Deney sıcaklığı numune 1 (kırmızı) için 100°C ve numune 2 (mavi) için 150°C idi. Test, kuvvet kontrollü modda, yani 20 N statik kuvvet ve 2 N dinamik kuvvet ile gerçekleştirilmiştir. 6000 saniye (360000 döngü) boyunca test frekansı 60 Hz olmuştur. Örnek 1'in (kırmızı) kompleks modülündeki artış, 100°C'de kürlenme sürecinin devam etmesinden kaynaklandığı şeklinde açıklanabilir. 150°C'de numune 2'nin (mavi) kompleks modülü azalır. Bunun nedeni, kauçuk bileşiğinin burada zaten bozunmaya başlamış olmasıdır.
Şekil 3, iki numunenin sönümleme davranışını (tanδ) göstermektedir. Farklı sıcaklıklar farklı sönümleme özelliklerine yol açmaktadır.
Bunun nedenleri daha önce bahsedilenlerle aynıdır. Kırmızı eğriye göre (100°C'de), tanδ çapraz bağlanma (kürlenme) nedeniyle azalır; mavi eğriye göre (150°C'de), Ayrışma reaksiyonuBir ayrışma reaksiyonu, katı ve/veya gaz ürünler oluşturan kimyasal bir bileşiğin termal olarak indüklenen bir reaksiyonudur. ayrışma nedeniyle artar.
B) Stres Limitlerinin Belirlenmesi
Şekil 4, iki özdeş kord-kauçuk kompozit üzerinde gerçekleştirilen analizler yoluyla elde edilen sonuçları göstermektedir, ancak farklı yapışkanlaştırıcılar içermektedir. Bu testin amacı dinamik-mekanik gerilme limitlerini belirlemekti.
Gerinim kontrollü moddaki statik dinamik tarama, statik ve dinamik gerinimde adım adım artar: %0,5 statik yük/%0,05 dinamik gerinim; %1/%0,1; %2/%0,2 ... 9%/0.9%.
Test frekansı 10 Hz idi. Her yük adımı için, maksimum gerilime ulaşıldığında beklenen kuvvet düşüşünü göstermek üzere 20 veri noktası kaydedilmiştir.
Mavi çizgiler iyi yapışma özelliklerine sahip kord-kauçuk kompozitinin davranışını gösterirken, kırmızı eğri yetersiz yapışma özelliğine sahip malzemeden kaynaklanmaktadır. Numune 1'den (kırmızı eğri) görülebileceği gibi, lastik kordonu %6 statik gerinim ve %0,6 dinamik gerinimde kauçuk matristen çekilmeye başlamıştır. 6 / %0,6 statik / dinamik yük adımı, doğrusal olmayan malzeme davranışının başlangıcını gösterir.
Gerilme limitleri bilindiğinde, malzeme hakkında daha fazla bilgi edinmek için daha fazla test yapılabilir. Şekil 5, şekil 2'de kullanılan aynı numunelere uygulanan bir Yorulma testiYorulma testleri, malzemelerin ömür boyu davranışını analiz etmek için yararlı araçlardır. Yorulma testleri sırasında, test numunesine dinamik bir salınım yükü uygulanır. yorulma testi sırasında kompleks modülün ve tanδ'nın zamana bağımlılığını göstermektedir.
Test, gerinim kontrollü modda %5 statik yükte ve 50 Hz frekansta %0,5 dinamik yükte gerçekleştirilmiştir. Koşullar, numune 1'in hızlı bir şekilde bozulmasını sağlamak amacıyla şekil 4'ten türetilen %6/%0,6'lık bozulma sınırına yakın olacak şekilde selected. Test oda sıcaklığında gerçekleştirilmiştir.
Şekil 5 beklenen sonuçları göstermektedir. Numune 1'in (kırmızı) mekanik yaşlanması numune 2'ninkinden (mavi) daha hızlı gerçekleşmektedir. 2300 saniye (115000 döngü) sonra, numune 1'in kordonu kauçuk bileşiğinden çekilmeye başlar, bu da azalan bir kompleks modül E* olarak görülebilir.
Numune 2'nin (mavi) kompleks modülü ölçüm sırasında sadece yavaşça azalır.
Sonuç
Sürekli dinamik yük testleri (yorulma testleri), kord yüzeyine yapışkanlaştırıcılar uygulandığında kord ile kauçuk matris arasındaki yapışmayı karakterize etmek için uygundur. Gerekli yüksek kuvvetler ve genlikler nedeniyle, NETZSCH GABO Instruments'ın Eplexor® cihaz serisi, özellikle de Eplexor® 500 N, numuneleri binlerce döngü boyunca dinamik olarak yüklemek için çok uygundur. Analizler için T veya H şeklinde numuneler kullanılmıştır; bunlar her biri bir lastik kordonu ve bir uçta (T-Testi) veya her iki uçta (H-Testi) kauçuk malzemeden oluşmuştur.