Messen des Komplexen Moduls des In Hohem Grade Plastifizierten Polyvinylchlorids über Instrumentierte Einrückung

Durch Jennifer-Heu
Gefördert durch Keysight-Technologien

Themen Umfaßt

Einleitung
Zahnwalze Diagramm
Experimentelle Methode
Ergebnisse und Diskussion
Schlussfolgerungen
Bezüge
Über Keysight-Technologien

Einleitung

Polymere werden häufig in den konstruktiven Gestaltungen wegen ihrer Fähigkeit, Schock und Schwingung abzuklingen eingesetzt. Die Fähigkeit eines Materials, Energie elastisch zu speichern wird durch den Speichermodul (E') gekennzeichnet; die Fähigkeit Dämpfung wird durch den Verlustmodul (E ") gekennzeichnet. Der komplexe Modul (E*) ist häufig benutzt, Polymere zu kennzeichnen, weil er beide Kapazitäten enthält: E* = E' + IE“.

Für Gesamtproben des Materials, kann komplexer Modul unter Verwendung der dynamischen mechanischen Analyse gemessen werden (DMA). Die Probe wird in der Spannkraft, in der Drucklufterzeugung oder in der Biegung oszilliert, und der komplexe Modul ist von der Antwort des Beispiel zur Oszillation entschlossen. Einige Handelsverkäufer bieten Gerät für die Herstellung solcher umfangreichen Maße unter Verwendung DMA an. Keysight-Technologien nanoindentation Anlagen, die mit der Kontinuierlichen Steifheits-Maßoption ausgerüstet werden, bieten die Fähigkeit an, zu oszillieren die Zahnwalze. Auf diese Art kann der komplexe Modul von einer richtigen Analyse des Kontaktes [1-3] entschlossen sein.

Instrumentierte Einrückung, alias nanoindentation, bietet zwei wichtige Vorteile über DMA an, wenn sie komplexen Modul messen. Zuerst kann das Maß auf einer räumlich entschlossenen Schuppe gemacht werden und ein den komplexen Modul als Funktion der Stellung ausarbeiten so lassen. Zweitens weil die bewegliche Masse in einer nanoindentation Anlage kleiner ist, ist die Eigenfrequenz des Geräts höher und so erlaubt einen größeren Frequenzbereich für die Prüfung.

In der Arbeit, die hierin behandelt wird, wird dynamische instrumentierte Einrückung eingesetzt, um den komplexen Modul des in hohem Grade plastifizierten Polyvinylchlorids (KURBELGEHÄUSE-BELÜFTUNG) zu messen. Ergebnisse von dieser Arbeit werden mit vorher erschienenen Ergebnissen für das gleiche Material [4-6] verglichen.

Für eine gründliche Literaturzusammenfassung und eine komplette Behandlung der Theorie hinter dem Messen des komplexen Moduls durch dynamische Einrückung, konsultieren Sie bitte Bezug [4]. Wir haben diese Theorie am Gerät und am Kontakt angewendet, um Ausdrücke für den komplexen Modul im Hinblick auf Mengen zu berechnen, die während eines dynamischen Einrückungsexperimentes [7] gemessen werden.

Zahnwalze Diagramm

Nanoindentation Keysight G200 Anlagen können durch das Diagramm richtig dargestellt werden, das in der Halb-Statischen Abbildung 1. gezeigt wird und dynamische Kräfte werden elektromagnetisch auferlegt. Die Zahnwalzenspalte wird bis zum zwei „Blatt“ Federn, die seitlich steif sind, aber konform in Richtung der Einrückung unterstützt. Distanzadresse wird unter Verwendung einer Dreiplatte kapazitiven Anordnung gemessen. Alle drei Platten sind Kreisplatten. Die zwei äußeren Platten werden am Kopf befestigt und die Löcher haben, in der Mitte gerade, die genug, zum der Zahnwalzenantriebswelle anzupassen groß ist. Die Mittelplatte wird an der Zahnwalzenantriebswelle befestigt und ist frei, sich vertikal zwischen die zwei äußeren Platten zu bewegen. Die Stellung der Zahnwalzenspalte innerhalb des Abstandes wird bestimmt, indem man die Spannung zwischen der Mittelplatte und irgendeiner der zwei äußeren Platten beobachtet.

Abbildung 1. Diagramm des „Kopfes“ einer Nano-Zahnwalzenanlage Keysight.

Experimentelle Methode

Das in hohem Grade Weich-PVC, das in dieser Arbeit geprüft wird, ist ein Produkt von 3M (OHR C-1002-25). Das Material wird verwendet, um die Dämpfung unter und um schwerem rotierendem Gerät zur Verfügung zu stellen. Das Material kam in einem kleinen quadratischen Blatt, in ungefähr 6 Inches auf einer Seite und im ¼ an - bewegen Sie dick Schritt für Schritt fort. Eine Seite des Blattes wurde mechanisch poliert, um eine Deckschicht zu löschen. Dann wurde ein 1 Zoll Quadrat vom Blatt geschnitten und montiert an einem Aluminiumkobold wie in Abbildung 2. gezeigt.

Abbildung 2. In Hohem Grade Weich-PVC (3M-OHR C-1002-25) montierte für die Prüfung.

eine Nano-Zahnwalze G200 Keysight mit Kontinuierlicher Steifheits-Maßoption und XP-ähnlichem Stellzylinder wurde für alle Prüfung verwendet. Die Zahnwalzenspitze war ein flach-beendeter zylinderförmiger Locher, der vom Diamanten gemacht wurde. Der Locher, gezeigt in Abbildung 3, hatte einen Durchmesser von 107,1 Mikrons. Der Vorteil eines flach-beendeten Lochers für diese Prüfung ist, dass das Kontaktgebiet konstant ist, und keine Funktion der Kontakttiefe.

Abbildung 3. Flach-Beendete zylinderförmige Locherspitze (XP-ähnliche Halterung, 107.1µm Durchmesser).

Die Prüfmethode „Steifheits-Maß-Flacher Locher-Komplexer Modul Keysight NanoSuite G-Serien XPS Kontinuierlicher“ wurde für diese Arbeit angewendet. Diese Prüfmethode holt die Zahnwalze in vollen Kontakt mit dem Prüfungsmaterial, oszilliert die Zahnwalze über einem Bereich der Frequenzen und wendet dann die Analyse an. Jede Prüfung erbringt komplexen Modul als Funktion der Frequenz für ein spezifisches Testgelände. Vierzehn Prüfungen bei vierzehn verschiedenen Sites wurden durchgeführt. Benutzerbestimmte Input wurden ausgewählt, um die Testbedingungen übereinzustimmen, die et al. von Herbert für das gleiche Material [4-5] berichtet wurden. Prüfungen wurden bei Zimmertemperatur durchgeführt.

Ergebnisse und Diskussion

Ergebnisse für Speichermodul und -Verlustfaktor werden in Abbildungen 4 gezeigt und 5. Fehlergericht auf den Symbolen stellt eine Standardabweichung in dem Durchschnitt dar.

Abbildung 4. Speichermodul als Funktion der Frequenz, wie standardmäßig bestimmt und der in-situkalibrierung. Ergebnisse von dieser Arbeit werden mit den vorher erschienenen Ergebnissen verglichen, die durch Einrückung und DMA [4] erzielt werden.

Abbildung 5. Verlustfaktor als Funktion der Frequenz, wie standardmäßig bestimmt und der in-situkalibrierung. Ergebnisse von dieser Arbeit werden mit den vorher erschienenen Ergebnissen verglichen, die durch Einrückung und DMA [4] erzielt werden.

Diese Abbildungen vergleichen die Ergebnisse der anwesenden Arbeit mit denen, die et al. von Herbert erreicht werden [4-5] für das gleiche Material. Herbert setzte et al. DMA (TA-Instrumente) und Einrückung ein (Nano-Zahnwalze Keysight XP). Für die Einrückungsprüfung verwendeten sie einen flach-beendeten Locher des ähnlichen Durchmessers (~100 Mikrons). Sie wendeten eine kundenspezifische Einrückungsprüfmethode an, die nicht handelsüblich war.

Die Vereinbarung zwischen den Geschenkergebnissen und den Einrückungsergebnissen, die von Herbert ist gemeldet werden et al., ausgezeichnet. Geringfügige Unterschiede, besonders bei 50 Hz, werden durch die etwas höhere Temperatur für die anwesenden Ergebnisse erklärt möglicherweise, weil die Eigenschaften dieses Materials eine starke Funktion der Temperatur [5] sind.

Die profunden Unterschiede bezüglich der Prüfmethode und der Beispielgeometrie Gegeben, ist- die Vereinbarung mit DMA auch hervorragend. „Wackeln Sie“ in den DMA-Ergebnissen bei höheren Frequenzen liegt wahrscheinlich an einem unzulänglichen erklärenden Instrumenteinfluß, obgleich Bericht Herberts et al., dass das Instrument entsprechend der Ausbildung des Herstellers kalibriert wurde.

Die Eigenfrequenz des Instrumentes (ob DMA oder Einrückung) hängt umgekehrt vom beweglichen Mass. ab, Das heißt, das eine größere bewegliche Masse eine niedrigere Eigenfrequenz bedeutet. Bei den Prüfungsfrequenzen, die größer als die Eigenfrequenz sind, wird die Instrumentantwort - die dynamische Steifigkeit der Instrumentzunahmen scharf nach und nach einflussreicher. Diese Antwort Genau vorauszusagen wird nach und nach wichtiger. Deshalb bietet ein Prüfungsinstrument mit einer kleineren beweglichen Masse bestimmte experimentelle Vorteile an.

Schlussfolgerungen

Die Nano-Zahnwalze G200 Keysight wurde erfolgreich verwendet, um den komplexen Modul des in hohem Grade plastifizierten Polyvinylchlorids zu messen. Ergebnisse stimmten gut mit denen überein, die durch andere unter Verwendung der dynamischen mechanischen Analyse und (DMA) der dynamischen Einrückung erreicht wurden. Dynamische Einrückung bietet eindeutige Vorteile über DMA an. Zuerst kann komplexer Modul für Bändchen Material lokal gemessen werden. Zweitens ist Instrumentkalibrierung weniger kritisch, weil eine kleinere bewegliche Masse bedeutet, dass das Instrument einen kleineren Einfluss auf die Maße hat.

Bezüge

[1] I.N. Sneddon, „die Beziehung zwischen Belastung und Durchdringen in das axisymmetric Boussinesq-Problem für einen Locher des willkürlichen Profils,“ Int. J. Eng. Sci., Vol. 3, S. 47-56, 1965.

[2] W.C. Oliver und G.M. Pharr, „eine verbesserte Technik für die Bestimmung von Härte und von Elastizitätsmodul unter Verwendung der Belastung und Distanzadresse, die Einrückungsexperimente,“ J. Mater ermittlt. Res., Vol. 7 (Nr. 6), S. 1564-1583, 1992.

[3] J-L. Loubet, B.N. Lucas, W.C. Oliver, „Einige Maße von viskoelastischen Eigenschaften mithilfe des nanoindentation,“ Spezielle Veröffentlichung NIST, Vol. 896, S. 31-34, 1995.

[4] Z.B. Herbert, W.C. Oliver, G.M. Pharr, „Nanoindentation und die dynamische Kennzeichnung von viskoelastischen Körpern,“ J. Phys. D: Appl. Phys., Vol. 41, S. 1-9, 2008.
Volltext:
http://www.iop.org/EJ/ abstract/0022-3727/41/7/074021/

[5] Z.B. Herbert, W.C. Oliver, A. Lumsdaine, G.M. Pharr, „das aufbauende Verhalten von viskoelastischen Körpern in der Zeit und im Frequenzbereich unter Verwendung der flachen Lochereinrückung Messend,“ J. Mater. Res., Vol. 24 (Nr. 3), 2009.

[6] http://en.wikipedia.org/wiki/Polyvinyl_chloride

[7] J.L. Heu, P. Agee, Z.B. Herbert, „Kontinuierliches Steifheitsmaß während der instrumentierten Einrückungsprüfung,“ Experimentelle Techniken, Im Januar 2010.
Erste Seite: http://dx.doi.org/10.1111/j.1747- 1567.2010.00618.x

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Quelle: Keysight-Technologien

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Date Added: Jun 8, 2011 | Updated: Dec 16, 2014

Last Update: 16. December 2014 07:33

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