Een team van de Universiteit van Tennessee ontwikkelt een nieuwe methode om gebreken in rubber te bekijken en te voorspellen

Knoxville, TN – Een nieuwe methode om consistentie en kwaliteit bij de productie van rubber te garanderen, ontwikkeld door een onderzoeksteam van de Universiteit van Tennessee, Knoxville en Eastman, zal waarschijnlijk een reële impact laten zien op de duurzaamheid van materialen en duurzaamheid voor producten zoals auto’s banden.

Nu consumenten in de VS en over de hele wereld steeds meer worden gestimuleerd om elektrische voertuigen te kopen en af ​​te stappen van de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen, hebben huidige EV-gebruikers een onverwacht onderhoudsprobleem ontdekt. Door de combinatie van een hoger gewicht en een hoger koppel oefenen elektrische voertuigen meer druk uit op standaardbanden, waardoor deze 30% sneller verslechteren dan banden op voertuigen met interne verbranding.

UT's Fred N. Peebles Professor en IAMM Chair of Excellence Dayakar Penumadu, samen met elektrotechnisch student Jun-Cheng Chin, postdoctoraal onderzoeker Stephen Young en drie Eastman-wetenschappers, hebben onlangs onderzoek gepubliceerd gericht op het oplossen van een van de meest voorkomende uitdagingen van de rubberproductie: het identificeren van gebreken in het materiaal.

Rubber bevat additieven zoals zinkoxide en zwavel die de sterkte, elasticiteit en andere gunstige eigenschappen verbeteren. Wanneer de ingrediënten niet gelijkmatig over een rubberproduct zoals een autoband zijn verdeeld, zal het materiaal gebreken bevatten waardoor het product voortijdig wordt afgebroken.

"Als componenten zoals zwavel zich niet goed verspreiden, ontstaan ​​er plaatselijke harde plekken", zegt Penumadu. “Dat harde spul trekt veel mechanische en thermische spanningen aan, waardoor het materiaal voortijdig degradeert.”

Zelfs een fout ter grootte van een mensenhaar kan de levensduur van een groot rubberen onderdeel, zoals een autoband, verkorten.

“Dat leidt tot veiligheid en economische gevolgen”, zei Penumadu.

Het identificeren en bestuderen van dergelijke gebreken – een vakgebied dat bekend staat als breukmechanica – is van cruciaal belang om te begrijpen hoe het materiaal zal presteren. Toch is het vinden van dergelijke gebreken voordat ze problemen veroorzaken een probleem dat de rubberindustrie al lang plaagt.

“De huidige aanpak van de industrie is om een ​​klein stukje rubber uit te snijden en dit vervolgens onder een optische microscoop te bekijken,” zei Penumadu. “Dit is niet alleen vervelend en destructief, het is ook onbetrouwbaar. Je moet vooraf raden waar je in een ondoorzichtig monster moet controleren op inconsistenties.”

Bovendien kunnen optische microscopen geen onderscheid maken tussen rubbercomponenten; zwavel en zinkoxide verschijnen bijvoorbeeld beide als witte stippen.

Het team van Penumadu heeft dit probleem opgelost door over te schakelen van optische analyse naar röntgencomputertomografie. Röntgenstralen die door het monster gaan, worden op verschillende manieren verstrooid en geabsorbeerd, afhankelijk van de materialen die ze treffen. Een computer reconstrueert vervolgens een digitaal 3D-model van de binnenkant van het rubber.

“Dit is een heel belangrijk punt”, zei Penumadu. "XCT laat ons op niet-invasieve wijze de binnenkant van het materiaal zien, en we kunnen daadwerkelijk de verdeling van elk onderdeel zien."

De toepassing van deze nieuwe methode vergroot het vermogen van de rubberindustrie om gebreken te zien en te voorspellen en zal uiteindelijk leiden tot een consistentere kwaliteit en duurzamere rubberproducten.

In oktober ontving het team de Publication Excellence Award 2021 van de Journal of Rubber Chemistry and Technology voor hun baanbrekende artikel, ‘Sulphur Dispersion Quantitative Analysis in Elastomeric Tyre Formulations by Using High Resolution X-Ray Computed Tomography’, waarin de nieuwe XCT-methode wordt besproken en hun onderzoeksresultaten.

#rubberen onderdelen、#rubber product、#rubberen afdichting、#rubberen pakking、#rubber balg、#aangepast rubber onderdeel、 #automobiel rubberen onderdelen、#rubbe compound、#rubberen bus#Siliconen rubberen onderdelen、#Aangepaste siliconen onderdelen、#rubberen slang