타이어 제조용 열가소성 엘라스토머의 모세관 유변학: ISO 11443에 따른 점도 및 다이 팽창 시험

열가소성 엘라스토머는 열경화성 고무와 유사한 기계적 특성을 가지면서도 압출 및 사출 성형과 같은 표준 열가소성 수지용으로 설계된 방법으로 가공할 수 있는 재료입니다. 또한, 훨씬 더 쉽고 효율적으로 재활용할 수 있습니다. 모세관 유변계는 열가소성 엘라스토머의 유동 특성을 결정하는 데 유용한 도구입니다. 점도 대 전단 속도 곡선을 결정하는 것 외에도 압출물 팽창 특성을 연구하는 것이 종종 유용하며, 이는 팽창 측정을 위한 추가 레이저 장치를 사용하여 수행할 수 있습니다.

열가소성 엘라스토머 컴파운드 연구에 관심 있는 타이어 제조업체에서 엘라스토머, 카본 블랙 및 첨가제로 구성된 평판 형태의 열가소성 엘라스토머 컴파운드를 제공했습니다. 우리는 20 kN 로드셀이 장착된 CEAST SR20 이중 보어 모세관 유변계(배럴 직경 15 mm)에서 ISO 11443에 따라 이 컴파운드를 시험했습니다. 시험은 100°C의 배럴 온도에서 수행되었습니다. 열가소성 엘라스토머 시트를 작은 조각으로 잘라 배럴에 고르게 공급하고, 재료를 예열한 다음 2400 N의 힘으로 압축했습니다. 그런 다음 용융된 재료를 모세관 다이를 통해 1~2000 s⁻¹ 사이의 전단 속도에 노출시켰습니다. 시험은 CEASTVIEW (VISUALRHEO) 소프트웨어를 사용하여 설정 및 제어되었습니다.

모든 시편은 1 s⁻¹ 전단 속도에서 100,000 Pa.s에서 1000 s⁻¹에서 800 Pa.s에 이르는 점도를 보이는 비뉴턴 거동을 나타냈습니다. 우리는 1000 s⁻¹가 이 컴파운드의 임계 전단 속도임을 관찰했으며, 이보다 높은 전단 속도에서는 안정적인 압력 평탄부를 유지하는 것이 상당히 어려웠습니다. Bagley 보정이 전반적으로 적용되었습니다. 전반적으로 재료는 결과의 우수한 반복성과 재현성을 보였습니다.

다이 팽창(재료가 모세관 다이를 빠져나올 때 팽창하는 경향)은 타이어 컴파운드에 특히 중요한 특성입니다. 과도한 팽창은 후속 공정 및 압출 프로파일의 치수 일관성에 영향을 미칠 수 있기 때문입니다. 우리는 동일한 전단 속도 범위에서 CEAST 다이 팽창 레이저 시스템을 사용하여 다이 팽창 시험을 수행했습니다. 결과는 점도 대 전단 속도 곡선과 함께 SQC 그래프에 제시되어 일관된 다이 팽창 거동을 보여주고 시편 전반에 걸쳐 결과의 반복성을 확인합니다.