Zespół Uniwersytetu Tennessee opracowuje nową metodę przeglądania i przewidywania wad gumy

Knoxville, Tennessee – Nowa metoda zapewniania spójności i jakości produkcji gumy, opracowana przez zespół badawczy z Uniwersytetu Tennessee w Knoxville i Eastman, prawdopodobnie wykaże rzeczywisty wpływ na trwałość materiałów i trwałość produktów takich jak samochody opony.

Ponieważ konsumenci w USA i na całym świecie są coraz bardziej zachęcani do korzystania z pojazdów elektrycznych i odchodzenia od paliw kopalnych, obecni użytkownicy pojazdów elektrycznych odkryli nieoczekiwany problem z konserwacją. Ze względu na połączenie większej masy i wyższego momentu obrotowego pojazdy elektryczne wywierają większy nacisk na standardowe opony, powodując ich degradację o 30% szybciej niż opony w pojazdach spalinowych.

Profesor Fred N. Peebles z UT i kierownik ds. doskonałości IAMM Dayakar Penumadu wraz z absolwentem elektrotechniki Jun-Cheng Chinem, pracownikiem naukowym ze stopniem doktora Stephenem Youngiem i trzema naukowcami z firmy Eastman opublikowali niedawno badania mające na celu rozwiązanie jednego z najczęstszych wyzwań związanych z produkcją gumy: identyfikacji wad w materiale.

Kauczuk zawiera dodatki, takie jak tlenek cynku i siarka, które poprawiają wytrzymałość, elastyczność i inne korzystne cechy. Jeśli składniki nie są równomiernie rozmieszczone w wyrobie gumowym, takim jak opona samochodowa, materiał będzie zawierał wady, które powodują przedwczesną degradację produktu.

„Jeśli składniki takie jak siarka nie rozpraszają się dobrze, powstają lokalne twarde plamy” – powiedział Penumadu. „Ten twardy materiał przyciąga wiele naprężeń mechanicznych i termicznych, powodując przedwczesną degradację materiału”.

Nawet wada o szerokości ludzkiego włosa może skrócić żywotność dużego elementu gumowego, takiego jak opona samochodowa.

„Ma to skutki dla bezpieczeństwa i gospodarki” – powiedział Penumadu.

Identyfikacja i badanie takich wad – dziedzina znana jako mechanika pękania – ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia zachowania materiału. Jednak znalezienie takich wad, zanim spowodują problemy, jest problemem, który od dawna nęka przemysł gumowy.

„Obecne podejście branżowe polega na wycięciu małej próbki gumy, a następnie obserwacji jej pod mikroskopem optycznym” – powiedział Penumadu. „Jest to nie tylko nudne i destrukcyjne, ale także zawodne. Wymaga to wcześniejszego odgadnięcia, gdzie w nieprzezroczystej próbce należy sprawdzić niespójności.

Ponadto mikroskopy optyczne nie są w stanie rozróżnić składników gumy — na przykład siarka i tlenek cynku są widoczne w postaci białych plamek.

Zespół Penumadu przezwyciężył ten problem, przechodząc z analizy optycznej na rentgenowską tomografię komputerową. Promienie rentgenowskie przechodzące przez próbkę są rozpraszane i absorbowane w różny sposób w zależności od materiału, na który uderzają. Następnie komputer rekonstruuje cyfrowy model 3D wnętrza gumy.

„To bardzo ważna kwestia” – powiedział Penumadu. „XCT pozwala nam nieinwazyjnie zobaczyć wnętrze materiału i faktycznie zobaczyć rozkład każdego składnika”.

Zastosowanie tej nowej metody zwiększa zdolność przemysłu gumowego do dostrzegania i przewidywania wad, co ostatecznie doprowadzi do uzyskania bardziej spójnej jakości i trwalszych produktów gumowych.

W październiku zespół otrzymał nagrodę za doskonałość publikacji 2021 od czasopisma Journal of Rubber Chemistry and Technology za przełomowy artykuł „Sulfur Dispersion Quantitative Analysis in Elastomer Tyre Formulations by Using High-Result X-Ray Computed Tomography”, w którym omówiono nową metodę XCT i wyniki ich badań.

#części gumowe, #produkt gumowy, #uszczelka gumowa, #uszczelka gumowa, #mieszek gumowy, #niestandardowa część gumowa, #części gumowe samochodowe, #mieszanka gumowa, #tuleja gumowa #Części z gumy silikonowej, #Niestandardowe części silikonowe, #wąż gumowy