Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Dispersion of nano scaled fillers and its impact to elastomer performance

Schuster R.H.

Elastomery

|

2006

|

T. 10, nr 6

6-17

EN

The objective of the contribution is to emphasize experimental routes to characterize filler dispersion and to describe the influence of the major compound ingredients - the elastomer and the filler - on filler dispersion. Consequences of filler dispersion on processing behavior, the non-linear viscoelastic properties as well as ultimate properties are highlighted.

PL

W niniejszym artykule omówiono eksperymentalne metody charakteryzowania dyspersji napełniaczy i określono wpływ oddziaływań głównych składników mieszanki kauczukowej - kauczuku i napełniacza - na dyspersję napełniacza. Szczególną uwagę zwrócono na zależności pomiędzy stopniem zdyspergowania napełniacza a właściwościami przetwórczymi, nieliniowymi właściwościami lepkoelastycznymi oraz właściwościami produktu finalnego.

2

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.

3

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.

4

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.