Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Sealing plates : structure, morphology and cross-linking

Anyszka R., Dobrowolski O., Schulz P., Ślusarski L., Tracz A.

Composites Theory and Practice

|

2012

|

R. 12, nr 3

159-164

EN

The technology of sealing plates has been outlined, paying attention to the analogy and differences between this technology and rubber technology. The structure and micro-morphology of sealing plates were investigated by the methods of SEM, AFM and nanoindentation. An oscillatory rheometer was successfully used to examine the cross-linking course of the elastomer contained in the plate and accompanying phenomena. Significant differences were found between the courses of sulfur and peroxide vulcanizations. It has been observed that the rubber contained in the plate, after cross-linking, does not form a continuous phase but occurs in the form of isolated clusters, mostly including very thin membranes. There are also numerous visible agglomerates of fillers, especially in the middle part of the plate. It has been found that during plate formation and rubber vulcanization, a considerable temperature gradient occurs. The findings create conditions for the modification of sealing plate technology.

PL

Omówiono w zarysie technologię płyt uszczelniających. Zwrócono uwagę na analogie i różnice między technologią płyt uszczelniających a technologią gumy. Zbadano strukturę i mikromorfologię płyt uszczelniających metodami SEM, AFM i nanoindentacji. Zastosowano z powodzeniem reometr oscylacyjny do badania przebiegu sieciowania elastomeru zawartego w płycie i zjawisk towarzyszących. Stwierdzono występowanie istotnych różnic między przebiegiem wulkanizacji siarkowej i nadtlenkowej. Zaobserwowano, że kauczuk zawarty w płycie, po usieciowaniu, nie tworzy fazy ciągłej, lecz występuje w postaci izolowanych skupisk, najczęściej są to błonki o bardzo małej grubości. Widoczne są również liczne aglomeraty napełniaczy, szczególnie w warstwie środkowej płyty. Ustalono, że podczas formowania płyty i wulkanizacji kauczuku w materiale występuje znaczny gradient temperatury. Wyniki badań stwarzają przesłanki modyfikacji technologii płyt uszczelniających.

2

Wpływ modyfikacji powierzchni napełniaczy mineralnych na właściwości kompozytów silikonowych

Anyszka R., Bieliński D., Dobrowolski O.

Inżynieria Materiałowa

|

2011

|

Vol. 32, nr 4

301-305

PL

Polisiloksany dzięki swoim unikatowym właściwościom są materiałami trudnymi do zastąpienia w wielu dziedzinach techniki. Znakomita odporność na starzenie, duża elastyczność nawet w bardzo niskiej temperaturze, dobre właściwości przetwórcze oraz wiele innych cech sprawiają, iż kauczuki silikonowe są jednymi z najpopularniejszych materiałów stosowanych jako osnowy kompozytów. Niestety słabe właściwości mechaniczne "czystych" polisiloksanów wymuszają stosowanie napełniaczy wzmacniających, z których najpopularniejszymi są krzemionki. Na rynku dostępnych jest jednak wiele innych materiałów pochodzenia mineralnego, odpowiednich do zastosowania jako napełniacze kauczuków silikonowych. Podobnie jak ma to miejsce w przypadku krzemionki, istnieje problem z wprowadzeniem ich do matrycy kauczuku w większych ilościach, które gwarantowałyby odpowiednie właściwości wytrzymałościowe kompozytów. Celem badań było sprawdzenie efektywności działania modyfikacji powierzchni różnych napełniaczy mineralnych, ocena jej wpływu na morfologię i oddziaływania międzyfazowe oraz właściwości mechaniczne kompozytów silikonowych. Charakterystykę wielkości i kształtu cząstek napełniaczy mineralnych przeprowadzono za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM), natomiast stopień modyfikacji ich powierzchni oraz mikrostrukturę wewnętrzną aglomeratów fazy stałej zobrazowano, wykorzystując dodatkowo mikroskopię sił atomowych (AFM). Przedyskutowano wpływ modyfikacji powierzchni cząstek napełniaczy na właściwości mechaniczne kompozytów na bazie kauczuku silikonowego typu HTV.

EN

Polysiloxanes due to their unique properties are materials difficult to replace in many fields of technology. Excellent aging resistance, high flexibility even at very low temperature, good processability, and many other features make the silicone rubbers ones of the most popular materials used for matrices in composites. Unfortunately, poor mechanical properties of "pure" polysiloxanes make application of reinforcing fillers, from among which the most popular one is silica, necessary. However, there are many other materials of mineral origin, suitable for application as fillers of silicone rubbers, are available on the market. Similar to the case of silica there is a problem concerning their incorporation into the rubber matrix in high enough quantities, granting adequate mechanical strength of the composites. The study was aimed to test the effectiveness of surface modification of various mineral fillers and to evaluate its influence on the morphology, interphase interactions and mechanial properties of silicone composites. Size and shape characterstics of mineral filler particles were determined by means of scanning electron microscopy (SEM), whereas the degree of their modification and internal structure of agglomerates of the solid phase were additionally illustrated by atomic force microscopy (AFM). The influence of surface modification of filler particles on the mechanical properties of the composites based on silicone rubber of HTV type was discussed.

3

Rubber composites containing multiwalled carbon nanotubes -possibilities & limitations

Ratier A., Dobrowolski O., KLeczewska J., Siciński M., Bieliński D.M.

Elastomery

|

2010

|

T. 14, nr 5

3-11

EN

The paper compares morphology and some engineering properties of butadiene-acrylonitrile rubber (NBR) vulcanizates filled with 40 phr of two different kinds of carbon black (CB): N 234 and N 772, or 1-5 phr of multiwalled carbon nanotubes (MWCNT). Experimental results are discussed in terms of perspectives for application of carbon nanotubes in rubber technology. NBR/MWCNT composites exhibit lower mechanical properties of NBR/CB vulcanizates, the most likely due to lower filler content. However, the former are characterized itself by higher surface polarity, lower friction and higher abrasion resistance. Advantageous tribological characteristic of NBR/MWCNT composites is the result of internal structure of filler agglomerates. Bundles of carbon nanotubes are more labile and thus able to dissipate higher mechanical stresses in comparison to carbon black agglomerates, even creating an internal network (N 772) or infiltrated by rubber (N 234). Despite their comparatively high price, carbon nanotubes can replace carbon black in rubber composites for special applications. They can be used without any previous modification and incorporated into rubber using conventional technological equipment.

PL

W artykule porównano morfologię i wybrane właściwości inżynierskie wulkanizatów kauczuku butadienowo-akrylonitrylowego (NBR) napełnionego dwoma rodzajami sadzy (CB): N 234 i N 772, w ilości 40 cz. wag., lub wielościennymi rurkami węglowymi (MWCNT), w ilości 1 - 5 cz. wag./100 cz. wag. kauczuku. Wyniki badań eksperymentalnych przedyskutowano z punktu widzenia perspektyw zastosowania nanorurek węglowych w technologii gumy. Kompozyty NBR/MWCNT odznaczają się gorszymi właściwościami mechanicznymi w porównaniu z wulkanizatami NBR/CB, najprawdopodobniej z powodu mniejszej zawartości napełniacza. Jednakże pierwsze z wyżej wymienionych materiałów charakteryzują się większą polarnością powierzchni, mniejszym tarciem i większą odpornością na ścieranie. Korzystna charakterystyka trybologiczna kompozytów NBR/MWCNT jest konsekwencją wewnętrznej struktury aglomeratów fazy stałej. Pęki nanorurek węglowych są bardziej labilne i dlatego zdolne do rozpraszania większych naprężeń mechanicznych w porównaniu z aglomeratami sadzy, nawet tymi tivorzącymi wewnętrzną sieć (N 772) czy infiltrowanych kauczukiem (N 234). Pomimo stosunkowo wysokiej ceny nanorurki węglowe mogą zastąpić sadzę w kompozytach gumowych do zastosowań specjalnych. Można je wprowadzać do mieszanki gumowej bez jakiejkolwiek wcześniejszej modyfikacji, wykorzystując konwencjonalne urządzenia stosowane w technologii kauczuku i gumy.

4

Właściwości tribologiczne kompozytów kauczuku butadienowo--akrylonitrylowego zawierających nanorurki węglowe

Bieliński D., Dobrowolski O., Lesiakowski R.

Tribologia

|

2009

|

nr 2

21-28

PL

Zbadano wpływ dodatku nanorurek węglowych na właściwości tribologiczne kompozytów elastomerowych. Zostały one sporządzone z kauczuku butadienowo-akrylonitrylowego (NBR), napełnionego wielościennymi nanorurkami węglowymi (MWCNT) w ilości 1–5 cz. wag./100 cz. wag. NBR i usieciowane siarkowym zespołem sieciującym. Nanorurki węglowe poddawano dodatkowej modyfikacji w plazmie niskotemperaturowej z metanu. Strukturę MWCNT obserwowano z użyciem skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM), natomiast mikromorfologię kompozytów badano za pomocą mikroskopu sił atomowych (AFM). Charakterystyki tribologiczne oraz zużycie materiałów oznaczano, używając tribometru o skojarzeniu ciernym typu rolka–klocek.

EN

The influence of carbon nanotubes addition on tribological properties of elastomer composites was studied. Butadiene-acrylonitrile rubber (NBR) composites containing 1-5 phr of multiwall carbon nanotubes (MWCNT) and cured with a sulphur system were the object of investigations. Carbon nanotubes were additionally subjected to low-temperature methane plasma treatment. MWCNT structure was observed with scanning electron microscopy (SEM), whereas atomic force microscopy (AFM) was applied for the analysis of composite micro-morphology. Tribological characteristics and abrasion of materials were determined with a roll-on-block tribometer.

5

Stanowiskowe badania porównawcze okładzin hamulcowych ze spoiwem polimerowym nowej generacji

Bieliński D., Dobrowolski O., Dul J., Pruba P., Michalska K.

Tribologia

|

2009

|

nr 2

11-19

PL

Obiekt badań stanowiły prototypowe okładziny hamulcowe ze zmodyfikowanym spoiwem polimerowym. Idea modyfikacji polegała na uelastycznieniu żywicy fenolowo-formaldehydowej za pomocą dodatku 5–30% wag. elastomerów, wprowadzanych do niej na drodze tribochemicznej. Kompozyty żywiczne zawierały kauczuk butadienowo-akrylo-nitrylowy (konwencjonalny bądź uwodorniony), akrylowy, chloroprenowy, silikonowy lub polisilseskwioksany (POSS) z funkcjonalnymi grupami metylowymi bądź fenylowymi. Badania stanowiskowe mechanizmu hamulcowego kół przednich samochodu FIAT "Seicento", wyposażonego w klocki z nowym spoiwem polimerowym, przeprowadzono na stanowisku bezwładnościowym w Laboratorium Badań Hamulców PIMOT, wykonując próby skuteczności hamowania "na zimno" oraz badania czułości na prędkość według p. 3 Regulaminu EKG ONZ nr 90. Uzyskane wyniki porównano do oryginalnych zespołów okładziny hamulcowej Ferit I/D 458 FG oraz Fers-TC. Dodatkowo oznaczono właściwości cierne okładzin (tzw. próba Kraussa), według p. 8 Regulaminu EKG ONZ nr 90.

EN

Prototype friction brakes with lining made of modified resin bonding were the subject of the studies. The idea of polymer modification in a tribochemical way, leading to a decrease of its toughness, resulted in grafting of 5-30 wt. % of elastomer. Resin composites: The following elastomers were tried as modifiers: butadiene-acrylonitrile rubber (conventional Or hydrogenated), acrylic rubber, chloroprene rubber, silicone rubber or polysilsesquioxanes (POSS) with methyl or phenyl functional groups. Bench tests on front axle braking system of FIAT "Seicento" having brake blocks containing new polymer bonding, were run on an inert mass stand at Braking System Laboratory of Automotive Industry Institute (PIMOT). Efficiency of braking under "cold conditions" as well as its speed sensitivity, according to p. 3 of the Regulation EKG ONZ no. 90 were tested. The results obtained were compared to commercial brake blocks: Ferit I/D 458 FG and Fers-TC, used as references. Tribological properties of the blocks were tested using the Krauss test, according to p. 8 of the Regulation EKG ONZ no. 90 were additionally determined.

6

Zastosowanie analizy termicznej i termowizji w badaniach materiałów okładzin hamulcowych

Dobrowolski O., Bieliński D., Dul J., Mandryk R., Nyszko G.

Tribologia

|

2008

|

nr 2

145-152

PL

Dokonano oceny wpływu modyfikacji nowolakowej żywicy fenolowo--formaldehydowej za pomocą różnego rodzaju elastomerów na jej właściwości termiczne oraz charakterystykę tribologiczną, szybkość nagrzewania i efektywność odprowadzania ciepła ze strefy tarcia przez kompozyty cierne sporządzone na modyfikowanej osnowie. Stwierdzono, że dodatek kauczuku generalnie nie pogarsza odporności termicznej żywicy. Ma jednak wpływ na morfologię i właściwości kompozytu. Najlepsze charakterystyki eksploatacyjne uzyskano w przypadku żywicy modyfikowanej kauczukiem butadienowo-akrylonitrylowym (NBR) i jego karboksyłowanym analogiem (XNBR). W tym przypadku osnowa polimerowa jest materiałem jednofazowym, o podwyższonej odporności termicznej i wytrzymałości mechanicznej w warunkach dynamicznych, generującym najmniej ciepła wewnątrz materiału w trakcie tarcia.

EN

The influence of the modification of phenol - formaldehyde resin (FF) by the incorporation of various elastomers on its thermal properties and tribological characteristics, heating rate and the efficiency of heat transfer from the friction zone by break pads made of FF composites, has been evaluated. The addition of elastomer generally does not deteriorate thermal stability of a resin. However, it influences morphology and the properties of a composite. The best exploitation characteristics were obtained for FF modified by acrylonitrile - butadiene rubber (NBR) or its carboxylated analogue (XNBR). In these cases the polymer matrix represents the monophase structure of improved thermal stability and mechanical strength under dynamic conditions, which generates the lowest amount of heat in break pad material during friction.

7

Zastosowanie termowizji w badaniach tribologicznych materiałów polimerowych

Bieliński D., Dobrowolski O., Nyszko G.

Tribologia

|

2007

|

nr 2

43-53

PL

W pracy przedstawiono wstępne wyniki badań dotyczące zastosowania kamery termowizyjnej do oceny rozkładu temperatury w węźle ciernym, w którym jednym z elementów jest materiał polimerowy. Jako obiekty wybrano kompozyty cierne okładzin hamulcowych i gumę na bieżniki opon samochodowych. Przeanalizowano wpływ matrycy polimerowej kompozytów oraz rodzaju sadzy użytej jako napełniacza w gumie na temperaturę w warstwie wierzchniej oraz jej rozkład w głąb od powierzchni kontaktu dla badanych materiałów. Stwierdzono istotne różnice pomiędzy kompozytem ciernym, który nagrzewa się od powierzchni, a gumą, w której temperatura narasta w wyniku deformacji wewnętrznych. Analiza termowizyjna, w powiązaniu z badaniami tribologicznymi, umożliwia optymalizację składu materiałów polimerowych z punktu widzenia ich eksploatacji.

EN

The paper demonstrates the results of preliminary studies on the application of thermovision camera for estimation of temperature distribution in the friction pair containing a polymer material. Friction composites for braking pads and rubber used for tyre treads have been chosen as the objects of investigations. The influence of polymer matrix in the case of composites and the kind of carbon black used as a filler in rubber on temperature in the surface layer as well as its distribution from the contact surface to the bulk of material, has been analyzed. Significant difference between friction composite, which warms up from the surface, and rubber, which temperature increases due to internal deformations, has been detected. Thermovision analysis, together with tribological investigations, makes possible compositional optimization of polymer materials from their exploitation point of view.

8

Dyspersja napełniacza w mieszance gumowej. Cz. I, Opis procesu dyspergowania

Bieliński D. M., Dobrowolski O., Ślusarski L.

Polimery

|

2007

|

T. 52, nr 7-8

546-555

PL

W artykule przeglądowym (91 poz. lit.) omówiono proces dyspergowania napełniacza w mieszankach gumowych, które mogą być stosowane jako materiały konstrukcyjne. Na wstępie zdefiniowano podstawowe pojęcia stosowane do opisu tego procesu. Dalej omówiono metody charakterystyki napełniaczy zwracając uwagę na wpływ ich rozdrobnienia i równomiernego rozproszenia w matrycy na właściwości fizyczne otrzymywanych materiałów. Podkreślono znaczenie parametrów technologicznych procesu sporządzania mieszanek gumowych. Opisano różne mechanizmy dyspergowania i określono warunki ich występowania. Przytoczono proste modele i równania opisujące wspomniane mechanizmy.

EN

In the review (91 references) the process of a filler dispergation in the rubber blends, which can be used as constructional materials, was discussed. In the introduction the basic notions used for the process description were defined. Then the methods of the fillers’ characteristics were discussed. Especially the effects of filler size reduction and its uniform dispersion in the matrix on the physical properties of the materials obtained were noticed. An importance of technical parameters of the process of rubber blends’ preparation was stressed. Various mechanisms of the dispergation process were described and the conditions of their presence were determined. The simple models and equations describing the mechanisms mentioned were given.

9

Dyspersja napełniacza w matrycy kauczuku. Cz. II, Metody oceny stopnia dyspersji

Bieliński D. M., Dobrowolski O., Ślusarski L.

Polimery

|

2007

|

T. 52, nr 9

640-647

PL

Artykuł przeglądowy (83 pozycje literaturowe) został poświęcony omówieniu metod badań, które mogą znaleźć zastosowanie do oceny stopnia dyspersji napełniacza w matrycy kauczuku. Dokonano systematycznego omówienia tych metod grupując je z punktu widzenia zjawisk i właściwości układu będących przedmiotem badań. Zwrócono uwagę na fakt, że stopień dyspersji napełniacza (DI) to efekt wypadkowy, na który składa się aglomeracja/agregacja jak i równomierność dystrybucji napełniacza w matrycy kauczuku. Na podstawie wyników badań uzyskanych za pomocą nowoczesnych technik pomiarowych wskazano na możliwość wpływu budowy wewnętrznej aglomeratów na właściwości fizyczne gumy. Przedstawiono także kilka modeli matematycznych stosowanych do oceny stopnia dyspersji napełniacza.

EN

In the review (83 references) the methods useful for assessment of dispersion degree of filler in a rubber matrix were presented. Systematic discussion of the methods, grouped from the phenomena and properties of the systems tested points of view, has been done. It was marked that dispersion degree of filler is a resultant of agglomeration/aggregation and uniformity of a filler distribution in rubber matrix. On the basis of the results of investigations carried out using modern measuring techniques the possibility of effect of agglomerate structure on physical properties of a rubber was indicated. Several mathematic models applied for evaluation of dispersion degree of filler were also presented.

10

Zastosowanie termowizji w badaniach trybologicznych materiałów polimerowych

Bieliński D.M., Dobrowolski O., Nyszko G., Rajkiewicz M.

Elastomery

|

2007

|

T. 11, nr 6

20-25

PL

W pracy przedstawiono wstępne wyniki badań dotyczących zastosowania kamery termowizyjnej do oceny rozkładu temperatury w węźle ciernym, w którym jednym z elementów jest materiał polimerowy. Jako obiekty badań wybrano kompozyty cierne okładzin hamulcowych i gumę na bieżniki opon samochodowych. Przeanalizowano wpływ składnika polimerowego kompozytów oraz rodzaju sadzy użytej jako napełniacza gumy na temperaturę w warstwie wierzchniej oraz jej rozkład w głąb od powierzchni kontaktu badanych materiałów. Stwierdzono istotne różnice między kompozytem ciernym, który nagrzewa się od powierzchni, a gumą, w której temperatura narasta w wyniku deformacji wewnętrznych. Analiza termowizyjna, w powiązaniu z badaniami trybologicznymi, umożliwia optymalizację składu materiałów polimerowych z punktu widzenia ich eksploatacji.

EN

The paper demonstrates the results of preliminary studies on the application of thermovision camera for estimation of temperature distribution in the friction pair containing a polymer material. Friction composites for braking pads and rubber used for tyre treads have been chosen as the objects of investigations. The influence of polymer matrix in the case of composites and the kind of carbon black used as a filler in rubber on temperature in the surface layer as well as its distribution from the contact surface to the bulk of material, has been analyzed. Significant difference between friction composite, which warms up from the surface, and rubber, which temperature increases due to internal deformations, has been detected. Thermovision analysis, together with tribological investigations, makes possible compositional optimization of polymer materials from their exploitation point of view.

11

Dispersion of fillers and its effect on properties of rubber

Bieliński D., Głąb P., Dobrowolski O., Ślusarski L.

Elastomery

|

2005

|

T. 9, nr specjal

42-52

EN

Several series of rubber mixes have been prepared with internal mixers or a laboratory two - roll mill. Conditions of mixing were intentionally changed to obtain both "bad" and "good" quality mixes. Dispersion of fillers (carbon black or silica) was determined with a DisperGrader instrument. Mechanical properties in extension, as well as friction and wear of the vulcanizates were measured. Rather unexpectedly any correlation between a quality of the mixes and properties of the vulcanizates, determined in a conventional way, could not been found. Further studies with Atomic Force Microscopy (AFM) and Scanning Electron Microscopy (SEM) have revealed internal structure of agglomerates. Characterization of agglomerates has been proposed. Based on microscopic observations the hypothesis on the presence of "fatal" agglomerates, characterizing themselves either by low internal cohesion or low adhesion to rubber matrix, has been formulated. The "weak" agglomerates are likely to loose stability under a field of external stress, initiating microcracking, eventually leading to breaking of rubber. Their presence can be detected neither with a DisperGrader, due to its low resolution, nor applying standard ISO tests, rejecting experimental data distant from the average value. Advanced testing of rubber samples (fractal analysis - FA, determination of the bound rubber content - BdR, Positron Annihilation Spectroscopy - PAS or tribological characteristics carried out with the high frequency sampling) have demonstrated that internal structure of filler agglomerates is a key factor for evaluation a quality of rubber mix, finally influencing exploitation properties of vulcanizates.

PL

Sporządzono kilka serii mieszanek gumowych za pomocą mieszarek zamkniętych o różnej konstrukcji rotorów i pojemności komory, oraz walcarki laboratoryjnej. Warunki mieszania dobierano w taki sposób aby uzyskać mieszanki zarówno "dobrej" jak i "złej" jakości. Stopień dyspersji napełniacza (sadzy lub krzemionki) oznaczano za pomocą aparatu DisperGrader 1000. Badano również właściwości mechaniczne wulkanizatów podczas rozciągania, ich tarcie oraz odporność na zużycie tribologiczne. Raczej niespodziewanie, nie udało się znaleźć żadnej korelacji pomiędzy jakością mieszanek gumowych a właściwościami sporządzonych z nich wulkanizatów, oznaczonymi w sposób konwencjonalny. Dalsze badania, przeprowadzone przy wykorzystaniu mikroskopii sił atomowych (AFM) i skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM) ujawniły istnienie wewnętrznej struktury aglomeratów. Zaproponowano sposób jej charakteryzacji. W oparciu o obserwacje mikroskopowe sformułowano hipotezę dotyczącą obecności "krytycznych" aglomeratów fazy stałej w matrycy kauczuku, które charakteryzują się albo małą kohezją wewnętrzną albo małą adhezją do matrycy elastomeru. Jest wielce prawdopodobne, że "słabe" aglomeraty odpowiednio, albo pękają pod wpływem naprężeń, albo odwarstwiają się od matrycy pod wpływem naprężeń zewnętrznych, inicjując powstanie i propagację mikropęknięć, prowadzących do zniszczenia gumy. Obecności aglomeratów krytycznych nie da się stwierdzić ani za pomocą aparatu DisperGrader, z uwagi na jego małą zdolność rozdzielczą, ani stosując procedury norm ISO, które odrzucają wyniki eksperymentalne znacznie odbiegające od wartości średniej. Zaawansowane metody badań gumy (analiza fraktalna - FA, oznaczenie ilości kauczuku związanego - BdR, spektroskopia anihilacji pozytonów - PAS czy wyznaczanie przebiegu charakterystyk tribologicznych z dużą częstością próbkowania) udowadniają, że wewnętrzna struktura aglomeratów fazy stałej jest czynnikiem kluczowym z punktu widzenia oceny jakości mieszanki gumowej, wpływając na właściwości eksploatacyjne wykonanych z niej wulkanizatów.

12

Wpływ stopnia dyspersji i dystrybucji sadzy na właściwości mechaniczne i tribologiczne gumy

Bieliński D., Dobrowolski O., Głąb P., Ślusarski L.

Tribologia

|

2004

|

nr 5

31-40

PL

Mieszanki kauczuku SBR napełnione sadzą zostały sporządzone w warunkach technologicznych mających zapewnić różny stopień dyspersji i dystrybucji napełniacza. Powyższe parametry zależą od sposobu sporządzenia mieszanki gumowej (czasu i intensywności mieszania, nakładu energetycznego, sekwencji dodawania składników itp.). Morfologię mieszanek scharakteryzowano stopniem dyspersji DI według standardowej procedury (ISO 11345), jak również wykorzystując podejście fraktalne, umożliwiające obliczenie wymiaru fraktalnego - FD i średniej odległości do najbliższej cząstki. Obrazy morfologii wykonane techniką AFM poddano analizie opartej na algorytmie „slight-island". Nie stwierdzono występowania korelacji pomiędzy DI a właściwościami fizycznymi gumy. Zaobserwowano natomiast, że występuje zależność pomiędzy właściwościami tribologicznymi a wartością FD i średniej odległości do najbliższej cząstki, która może być wyjaśniona na podstawie teorii tarcia gumy Moore'a. Wytrzymałość gumy na rozciąganie zależy nie tylko od powierzchni właściwej sadzy, ale również od jej zdolności do tworzenia własnej sieci przestrzennej, tak zwanej struktury. Większa powierzchnia właściwa i wyższa struktura wpływają na wzrost zawartości kauczuku związanego, którego ilość jest wprost proporcjonalna do histerezyjnej składowej siły tarcia.

EN

SBR mixes containing carbon black were prepared under various technological conditions (time, energy of mixing, sequence of components addition, etc.) in order to obtain systems of different degree of filler dispersion and distribution. Morphology of the rubber mixes was evaluated conventionally - DI (ISO 11345), as well as applying the approach of fractal analysis - FD, average interparticle distance. The latter was realised by "slight - island" algorithm applied to AFM pictures of rubber morphology. No correlation between DI values and physical properties of rubber was generally confirmed, whereas the dependence of friction on FD and av. interparticle distance, that can be explained in the light of Moore's theory on rubber friction, was found. Tensile strength of rubber is not only a function of the specific surface of carbon black, but is also related to its ability to creation of own network - the so-called structure. The higher the specific surface and structural ability of the filler the higher the amount of the so-called bound rubber, being directly proportional the hysterical component of friction.

13

Dyspersja napełniacza a właściwości tribologiczne i mechaniczne gumy

Bieliński D., Dobrowolski O., Głąb P., Ślusarski L.

Tribologia

|

2002

|

nr 4

1081-1088

PL

Przedmiotem badań, których rezultaty zamieszczono w niniejszej pracy, było zjawisko dyspersji napełniacza w matrycy elastomeru i wpływ jej stopnia na właściwości mechaniczne i tribologiczne gumy. Badana mieszanka gumowa została sporządzona z kauczuku etylenowo-propylenowo-dienowego (EPDM) - Vistalon 2504 (Exxon Chemicals, USA) napełnionego krzemionką- Coupsil VP 6411 (Degussa, Niemcy) i usieciowanego nadtlenkiem dikumylu (DCP). Stopień dyspersji napełniacza w kauczuku określono z użyciem aparatu DisperGrader (Optronic, USA). Parametry wulkanizacji oznaczono za pomocą wulkametru Monsanto (Włochy). Właściwości mechaniczne zostały zmierzone przy użyciu zrywarki Zwick 1435 (Niemcy). Parametry tribologiczne badano używając tribometru T-05 (ITeE, Polska), natomiast ścieralność oznaczono wykorzystując aparat Shoppera (Niemcy). Przeprowadzone pomiary wykazały istnienie zależności pomiędzy stopniem dyspersji napełniacza w matrycy kauczuku a właściwościami fizycznymi wulkanizatów, przede wszystkim wytrzymałością mechaniczną, tarciem i zużyciem ściernym. Stwierdzono, że zależności te wykazują trend liniowy, jednak jedynie do pewnego stopnia aglomeracji cząstek napełniacza. Jakość zdyspergowania napełniacza można ocenić na podstawie charakterystyki reologicznej mieszanki gumowej (przed wulkanizacją). Uzyskane wyniki potwierdzają, że charakteryzując gumę, oprócz jej składu i parametrów procesu wulkanizacji, należałoby również podać warunki, w jakich sporządzano mieszankę.

EN

This paper presents results of investigations on phenomenon of filler dispersion in elastomer matrix and its influence on mechanical and tribological properties of rubber. The rubber studied was peroxide (DCP) vulcanisates of ethylene-prophylene-diene rubber (EPDM) - Vistalon 2504 (Exxon Chemicals, USA) filled with silica - Coupsil VP 6411 (Degussa, Niemcy). Degree of filler dispersion in rubber matrix was determined with DisperGrader (Optronic, USA) apparatus. Parameters of vulcanisation were evaluated with Monsanto (Italy) vulcameter. Mechanical properties were determined with Zwick 1435 tensile machine (Germany). Tribological properties were studied with T-05 tribometer (ITE, Poland) and abrasion determined with Shopper (Germany) apparatus. The results obtained showed dependence between degree of filler dispersion and physical properties of rubber, especially mechanical strength, friction and abrasion resistance. The relationship was found to be linear, however only up to some degree of filler agglomeration. Quality of filler dispersion can be estimated based on rheological characteristic of rubber mix (prior to vulcanisation). The results obtained confirm, that complete characterisation of rubber, apart its composition and parameters of vulcanisation, additionally requires information on conditions of mix preparation.