شرح قطعه
برای انجام آزمایشات، یک قطعه الاستومریک را به‌صورت نمونه درنظر می‌گیریم. این قطعه به‌عنوان دسته موتور ضربه‌گیر در خودروهای گروه پژو، کاربرد دارد. فریم فلزی و الاستومر چسببیده به آن، به‌عنوان جاذب ارتعاشی در اتصال موتور خودرو به بدنه، کاربرد دارد (شکل8).

شکل8

توضیح آزمایش‏
برای تهیه نمونه آزمایشی، 5 ترکیب مختلف با آمیزه ‏اولیه و نهایی مطابق با جدول1 را انتخاب کردیم. در این نمونه‌ها، مقادیر و اکسید روی، ثابت‌مانده وفقط در مقادیر گوگرد تغییراتی ایجاد شده است. مقدار گوگرد را در محدوده(3.25-2.25)10 تغییردادیم. برای بررسی تاثیر دمای پخت، 5 دمای مختلف در محدوده170 تا220 درجه سانتی‌گراد را آزمایش‏ کردیم. نتیجه این دو انتخاب، 25نمونه مختلف برای آزمایش‏ بود. برای5 نمونه از25 نمونه یادشده، خواص دینامیکی، استاتیکی و تانژانت اختلاف فاز در فرکانس بالا و پایین را در مقادیر مختلف گوگرد و دمای ثابت 190درجه اندازه‌گیری کردیم. نتایج اندازه‌گیری در جدول 3 ارائه شده است.
با بررسی نتایج تست برای کل این 25 نمونه می‌توان اثر تاثیر گوگرد و یا دمای پخت را در ماتریس دوبعدی نتایج مشاهده کرد.
ستون‌ها، اثر تغییر‏‏ات ماده گوگرد است وسطرها، اثر تغییر میزان دمای پخت را نشان می‌دهد. برای این 25 نمونه، سختی دینامیکی در فرکانس بالارا مطابق با سطر اول جدول (2) اندازه‌گیری می‌کنیم نتایج اندازه‌گیری در جدول 4 ارائه شده است.

جدول 1 : فرمولاسیون آمیزه ‏ اولیه و نهایی 5 نمونه انتخابی

جدول 2: الزامات دینامیکی واستاتیکی استاندارد درفرکانس بالا وپایین

جدول 3 : خواص دینامیکی، استاتیکی وتانژانت اختلاف فاز در فرکانس بالا و پایین در مقادیر مختلف گوگرد با دمای ثابت پخت 190درجه

جدول4 : خواص دینامیکی درفرکانس بالا در حالت دما وفشار متغییر

جدول 5: خواص دینامیکی و استاتیکی و تانژانت اختلاف فاز در فرکانس بالا و پایین در مقادیر مختلف گوگرد در دمای ثابت پخت 190 درجه بعد از تست دوام

مشاهده رفتار قطعه بعد از تست دوام
5 آزمایش‏ نمونه به‌صورت زیر انجام دادیم. هر آزمایش‏ شامل یک تست دوام تحت نیروی ارتعاشی با دامنه 1300 نیوتن، پیش بار 1300 نیوتن به‌صورت فشاری در فر کانس 1 هرتز(1hz) و به مقدار 10000 سیکل بود. قبل وبعد از تست دوام، مقادیر سختی دینامیکی، سختی استاتیکی وتانژانت اختلاف فاز قطعه دردمای ثابت190 درجه اندازه‌گیری شد و افت خواص به‌دست‌ آمد. نتایج در جدول5 مندرج است.
همان طورکه در شکل 9 و جدول 4 مشخص است، مقدار سختی دینامیکی در محدوده دمایی، تغییر چندانی نداشته و دلیل آن را می‌توان ثابت بودن زمان پخت در حد دمای حد فاصل 190 تا 205 درجه سانتی‌گراد دانست.

شکل 9

شکل10

دراین نمودار، سایرعوامل (فشار، دما، زمان پخت ومقدار شتاب دهنده) ثابت بوده وفقط مقدارگوگرد افزایش می‌یابد، با افزایش مقدارگوگرد، چگالی اتصالات عرضی زیاد شده ومتناسب با آن، سختی دینامیکی بیشتر می‌شود. این عمل تا هنگامی امکان‌پذیراست که پیوندهای دوگانه غیر اشباع، وارد واکنش می‌شوند. براساس نمودار، مقادیرسختی دینامیکی برای گوگرد بین 190Phr تا 205 درجه سانتی‌گراد مطابق الزامات استاندارد است.

آزمایشات دوام
اتصالات ایجاد شده در شبکه‌های گوگردی
آزمایش
در قطعه موردنظر، اتصالات ایجاد شده درشبکه گوگردی، مقاومت کافی برای حرکت‌های سیکلیک ایجاد می‌کنند زیرا برای اتصال گوگردی، بیش از دو انعطاف پذیری ساختاری را در قطعه ایجاد کرده و امکان دوام بیشتر در حرکات ارتعاشی و سیکلی را فراهم می‌سازند. همان‌گونه که گفته شد، با آزمایش‏ بر روی این 5 قطعه نمونه و اندازه‌گیری قبل و بعد از تست دوام، صحت نتیجه‌گیری فوق محقق شده است.
درواقع اتصالات گوگردی بین زنجیره، پلیمری هستند که تعداد اتم گوگرد شرکت کننده درآنها بیشتر از دو عدد است. این اتصالات، به‌دلیل انعطاف‌پذیری، خود میراکننده انرژی بوده و به همین علت تحمل حرکات سیکلی را افزایش می‌دهند. 5 قطعه مورد آزمایش،‏ دوام لازم در 100000 سیکل لاستیک را تحمل می‌کنند. درخواص مورد نظر نیزدرمقایسه با آزمایشات قبل از دوام با اندکی افت روبه‌روهستند که نتایج آن در جدول‌های 4 و5 ارائه شده است. منحنی‌های مقایسه‌ای وضعیت قبل و بعد از تست دوام برای سختی استاتیکی، دینامیکی وتانژانت اختلاف فاز نیزدر قسمت‌های بعدی ارائه شده است.

علت اصلی افت خواص
اتصالات بلند، میراکننده انرژی بوده و به همین علت، حرارت ایجاد می‌شود. حرارت در سیکل‌های بالا باعث پاره‌شدن یک‌سری اتصالات شده و خواص مورد نظر به دلیل افت چگالی اتصالات عرضی، افت می‌کنند.
براساس این شکل، بعد ازتست‌ها‏‏ی سیکلیک مقدار زاویه فاز ودرنتیجه تانژانت آن افزایش می‌یابد ومقدار ماکزیمم آن حدود 0.5 است.

نتیجه‌گیری
دراین مقاله تاثیر دو پارامتر اساسی دمای پخت ودرصد گوگرد را بروی رفتار دینامیک و استاتیک قطعات الاستومریک بررسی کردیم. با انتحاب قطعات مختلف که در هرکدام، یکی از دو پارامتر فوق را تغییر داده بودیم و نیز با اندازه‌گیری مستقیم خواص دینامیکی، میزان اهمیت این تغییررا بر خواص موردنظر مطالعه کردیم. نتایج آزمایشات نشان می‌دهند که تغییر درصد گوگرد درساختار کامپاند، تاثیر بیشتری بررفتار دینامیکی قطعه می‌گذارد. علت این امر، ارتباط مستقیم رفتار دینامیکی با مشخصات ساختمان مولکولی جسم است که شدیدا متاثر از مقدارگوگرد مصرفی خواهد بود. بالا رفتن میزان گوگرد، مقدار چگالی اتصالات عرضی را افزایش می دهد. لذابا تنظیم مناسب میزان گوگرد ودمای پخت می‌توان به رفتار دینامیکی دلخواه قطعه دست یافت. این امر بویژه در صنایع لاستیک سازی اهمیت دارد.
پیشنهاد دیگر این است که هرکارخانه تولیدی، با ایجاد قالبی یکنواخت وساده و نیز تهیه نمونه‌های مختلف با درصدهای گوگرد ودمای پخت مختلف، جدولی مناسب برای تخمین رفتار کامپاند ویژه خود بیابد. این جدول به تحقق ثبات استاتیکی و دینامیکی مورد نظر طراح در قطعه تولیدی کمک خواهدکرد.
همچنین، پیشنهاد می‌شود که این بررسی اجمالی که تنها به تاثیر میزان گوگرد ودمای پخت محدود شده بود، به‌گونه‌ای گسترش یابد که تاثیر عوامل مختلف دیگر، همانند فشار پرس، میزان شتاب دهنده، میزان SBR در رفتار دینامیکی مورد مطالعه قرارگیرد. بعلاوه، می‌توان از نتایج ومشاهدات تجربی فوق به یک مدل‌سازی تجربی وطبعا غیرخطی از ساختار کامپاند، دست یافت.این امر با یک تحلیل ریاضی امکان پذیر است. با استفاده از این مدل، می‌توان انتظارات طراح از خواص دینامیکی با الزامات ساخت نظیر میزان گوگرد ودمای پخت را به‌طور عددی تامین کرد. با توجه به جدول 4، درمقدارثابت گوگرد2.25phr تمامی مقادیر سختی دینامیکی اندازه‌گیری شده مطابق استاندارد است.
در تست‌ها‏‏ی دوام نیز به این علت که خاصیت اصلی شبکه گوگردی، به خواص پایداری محصول شبکه‌بندی‌شده، بویژه مقاومت در برابر ترک خوردگی، مربوط می‌شود. قدرت کششی و مقاومت در برابر پارگی یک شبکه گوگردی، معمولا بهتراز شبکه غیرگوگردی است. اتصالات کوتاه الاستیک و اتصالات بلند، میراکننده انرژی مکانیکی بوده و به‌همین علت بعد از تست دوام (درصد هزار سیکل) هیچ‌گونه پارگی در لاستیک مشاهده نشده وفقط افت ماکزیمم 28درصدی خواص مشاهده می‌شود.

منابع:
1. Blotzman-zur Theorior der Elastichen Nachwirkung Stizungber Akad Wisswein:.Mathem.NaturwiseKl.70.275-300(1874) -
2. J.D.Ferry.Visco Elastic PropertiseOF Polymer.3rded.John wiley and Sons.Inc New yorke1980
3. N.W.Tscheoegl The phenomenogical Theory of Lineary Viscoelastic Behavior Springer Verlag Berlin 1989.
4 S.L.Rosen Fundamental Principel of Polymer Materials and Wiely Inter Sience-NewYorke.1993
5. W.N Findley.J.S.Lai and K Onarn Creep and Relaxatio of Non Linear Visco elastic Materaials With an Introduction to linear, Visco elastic North Holland.New yorke ,1976

پانوشت‌ها:
1. Viscoelastics
2. Solid Like State
3. Melt
4. Vulcanizasion
5. Natural Rubber
6. Styrene Butadien Rubber
7. Copolymerمخلوط از چند پلمر
8. Scorh Time
9. Tetra Metile Turam Desolfad (TMTD)
10. Phr (Part Handred Rubber)