Základní vlastnosti vulkanizátu, viskoelastické modely

1.     Vyjmenujte a definujte základní vlastnosti vulkanizátu

Základní vlastnosti vulkanizátu

-        Tvrdost: odolnost proti vnikání definovaného tělesa za působení konstantní síly po definovanou dobu do měřeného vzorku.

o   můžeme jí měnit:

§  typem plniva a plněním: aktivní – saze HAF, MT, FEF; speciální – tvrdost 40 – 80°ShA; neaktivní plniva na bázi Ca, Si, Přírodniny

§  vulkanizačními činidly: množstvím vulkanizačního činidla - síry

§  plniva neaktivní: kaolin, uhličitan vápenatý, kysličník křemičitý,..

-        vlastnosti tahové

-        pevnost v tahu (2 – 30 MPa): napětí při přetržení

o   Vliv:

§  Elastomer – základní vliv;

§  Vulkanizační systém – omezeně

§  Typem plniva a plněním

·       Aktivní  - saze HAF, MT, FEF, SiO2 speciální – do určité míry zvyšují

·       Neaktivní – kaolin, uhličitan vápenatý, kysličník křemičitý, atd. snižují

-        Tažnost (150 – 900 %): protažení při přetržení a udává se v procentech %; Měří se na trhacích zkušebních strojích.

-        modul pružnosti v tahu, tlaku E = 3 (5) G (0,5, - 15 MPa): napětí při definované deformaci (protažení). Měří se na trhacích strojích. Jeho velikost je časově a teplotně závislá – relaxace.

-        strukturní pevnost M300: modul pružnosti při protažení o definovanou velikost % (300%)

-        dynamické vlastnosti (hystereze): Příčinou je opakovaná deformace, ohyb, tlak, vibrace, nárazy. Popis modely, kombinace pružin a tlumících členů. Energetické ztráty se mění teplo. Měříme komplexní modul, hysterezní ztráty.

-        odolnost proti působení tekutin: Vulkanizát při styku s některými tekutinami podléhá objemovým změnám, a tím mění i fyzikální vlastnosti. Změna objemu je kladná, pak vulkanizát měkne. Pokud dojde k záporné změně, vulkanizát tvrdne. Tekutina vniká do vulkanizátu nebo z ní vyplavuje zejména změkčovadla. Měření je prováděno zkouškou botnání za definované teploty a agresivita kapaliny je měřena tzv. anilinovým bodem.

-        odolnost proti teplotám: Schopnost vulkanizátu plnit funkci v rozsahu teplot, interval použití se posunuje po ose teploty (obvykle osa x) sledujeme všechny fyzikální a chemické veličiny.

-        odolnost proti stárnutí: Schopnost odolávat působení vnějšího prostředí.

o   Stárnutí při skládání

o   Stárnutí v exploataci  (při použití)

-        odolnost proti opotřebení oděrem: Mechanismus tření je funkcí způsobu tření, teploty, prostředí, kontaktní plochy, rychlostí pohybu; měříme ztrátu objemu.

-        propustnost pro plyny: Důležitá vlastnost u plášťů pneumatik, duší apod.

o   Fickovy zákony

-        elektrické izolační vlastnosti: Vulkanizát se může připravit jako izolant i jako vodič el. proudu; hlavní kritéria izolačního materiálu jsou izolační odpor, el. pevnost

o   Závisí na frekvenci – čím vyšší frekvence tím vyšší vodivost

-        Zdravotní hlediska: Legislativní – hygienické předpisy, testy – ITC; Surovinová – garance výrobců surovin; Technologická – garance výrobce výrobku; Skladovací a logistická.

2.     Viskoelastické modelyakreslete základní 

Hookův zákon - modul pružnosti

                                          

•        kde :          s – tahové napětí / Pa/

•                          E – Yongův modul pružnosti / Pa/

•                          e – poměrné prodloužení / - /

Smykové napětí

                                           

•        kde :      τ  – smykové napětí / Pa/

•                      G – modul pružnosti ve smyku / Pa/

•                      γ – smyková deformace  / tg a  /

Deformace pryže za nerovnovážných podmínek

•        Viskoelastické chování elastomerů

•        Newtonův zákon

                                           

•        kde                 

      τ – smykové napětí / Pa /

            d γ /dt – rychlost smykové deformace

•        η   –  viskozita / cP  /

Voigtův model:

Maxwelův model – sériové řazení pružného a viskózního:

Tenzor je zobecněný vektor. Maxwell model závisí na čase.

ij …tenzorové veličiny

D_ij … tenzor rychlosti deformace (s)      Charakterizuje typ toku (smykový, elongační, komb.)

h … viskozita (Pa*s)               

t_ij … tenzor napětí (Pa)          

       Charakterizuje napěťový stav taveniny při toku.

l … relaxační čas (s)

… kodeformační časová derivace tenzoru napětí (Pa)           

Tuckettův model – kombinace řazení předchozích dvou modelů:

–       Rychlá deformace valenčních vazeb v makromolekulárních řetězcích

–       Vzájemné přesuny makromolekulárních řetězců