Okwawukana ku buveera obw’ebbugumu, elastomers zitera okukozesebwa ku bbugumu ery’enjawulo era waggulu nnyo ku bbugumu lyazo ery’enkyukakyuka y’endabirwamu (Tg). Ebirungi bya elastomers ku thermoplastics bwe busobozi bwazo okuddamu okutereera kumpi ddala okuva mu mbeera y’okusika (high elasticity), awamu n’obutafaali bwazo obw’enjawulo, obukaluba obutono n’eby’obugagga bya modulus entono. Elastomers bwe zikozesebwa wansi w’ebbugumu erya bulijjo, ziraga okweyongera mu bugumu, okweyongera mu modulus, n’okukendeera mu laasitiiki. Elastomers bwe zikozesebwa wansi w’ebbugumu erya bulijjo, wabaawo omuze gw’obugumu okweyongera, modulus okweyongera, elasticity okukendeera (low tensile) n’okunyigirizibwa okuteekebwawo okweyongera. Okusinziira ku kizibu kya elastomer, ebintu bibiri bisobola okubaawo mu kiseera kye kimu - okukaluba kw’endabirwamu n’okufuuka ekiristaayo ekitundu - CR, EPDM, NR bye bimu ku byokulabirako bya elastomers eziraga okufuuka ekiristaayo.
1. Okulaba okukebera ebbugumu eri wansi
Brittleness, compression permanent deformation, retraction, hardening ne cryogenic hardening bikozesebwa okumala emyaka mingi okusobola okulaga obubonero bwa polymer ku bbugumu eri wansi. Compressive stress relaxation kipya nnyo era essira erisinga kulissa ku kusalawo empalirizo y’okusiba ekintu mu kiseera ekigere wansi w’embeera z’obutonde ez’enjawulo.
2. Brettleness Ebbugumu
ASTM D 2137 etegeeza ebbugumu ly’obuzito (brittleness temperature) nga ebbugumu erisinga wansi nga kapiira aka vulcanized tekajja kulaga kumenya oba okukutuka mu mbeera eziragiddwa ez’okukuba. Ebika bya kapiira bitaano eby’enkula eyateekebwawo nga tebinnabaawo bitegekebwa, ne biteekebwa mu kisenge oba mu kifo eky’amazzi, ne biweebwa ebbugumu erigere okumala edakiika 3±0.5, oluvannyuma ne biweebwa sipiidi y’okukuba eya 2.0±0.2m/s. Ebika bino biggyibwamu ne bikeberebwa okukuba oba okukutuka. Ekitundu kino kiggyibwamu ne kikeberebwa okulaba oba kikubye oba kimenyese, byonna nga tebifunye kwonooneka. Okugezesebwa kwaddibwamu okutuuka ku bbugumu ly’obuzito (brittleness temperature) - ebbugumu erisinga wansi nga tewali kumenya kwasangibwa kumpi nnyo ne 1°C.
3. Low Temperature Compression Set ne Bbugumu Entono Okukaluba
Enkola y’okugezesa ku seti y’okunyigiriza okw’ebbugumu eri wansi eri kumpi nnyo n’eyo ey’okunyigiriza okwa bulijjo, okuggyako nti ebbugumu lifugibwa enkola ezimu ez’amasoboza, gamba nga ice omukalu, nayitrojeni ow’amazzi, oba enkola ez’ebyuma, era omuwendo guli mu ± 1°C okuva ku bbugumu eryateekebwawo. Oluvannyuma lw’okuddamu okuva mu kifo ekinyweza, ekifaananyi nakyo kiteekebwa ku bbugumu erya wansi eryateekebwawo ne kibumba okutuuka ku buwanvu bwa mm 29 n’obuwanvu bwa mm 12.5. Low-temperature compression set nkola etali butereevu ey’okusiba okukozesebwa kw’ekirungo ekibuuzibwa. Compressive stress relaxation y’enkola ey’obutereevu era ejja kwogerwako oluvannyuma. Okukaluba kw’ebbugumu eri wansi nakyo kitera okusalibwawo nga tukozesa vulcanized compression set specimen (29mm x 12.5mm), naye ne kuddamu okugezesebwa ku low temperature control, nga kino kye kimu n’ekyo ku compression set, n’oluvannyuma ku bbugumu lye limu n’ebbugumu lyabwe eryatekebwawo. Okukaluba n’okunyigirizibwa okw’ebbugumu eri wansi bikosebwa butereevu okunyogoza, naye era n’engeri polimeeri gy’ekola ekiristaayo, ng’omutindo gw’okufuuka ekiristaayo gusinziira ku bbugumu, okugeza, CR esinga okufuuka ekiristaalo ku bbugumu erya wansi, okusinga olw’obutatambula kw’ebitundu by’enjegere za polimeeri (enjegere za molekyu zifuumuuka nga tezinnaba okuddamu okutegeka).
4. Gehman Okukaluba mu bbugumu eri wansi
ASTM D 1053 enyonyola enkola y’okukaluba ku bbugumu eri wansi bweti: omuddirirwa gw’ebika bya polimeeri eby’obuziba (elastic polymer specimens) biyungibwa bulungi ku waya erimu ekikyukakyuka ekimanyiddwa, ate enkomerero endala eya waya eyungibwa ku mutwe gw’okukyusakyusa ogusobola okukkiriza waya okukyusibwakyusibwa. Ebigezo binnyikibwa mu kifo ekitambuza ebbugumu ku bbugumu erigere wansi wa bulijjo, mu kiseera ekyo omutwe gw’okukyusakyusa gukyusibwakyusibwa 180°, n’oluvannyuma ebigezo ne bikyusibwakyusibwa obungi (obutakka wansi wa 180°) obusinziira ku kikyuusakyusa eky’okukyukakyuka n’obugumu bw’ekyokulabirako. Oluvannyuma kozesa obungi bwa goniometer okuzuula obungi bwa specimen twist, angle of twist n’obugumu bw’ekintu kya kapiira. Ebbugumu ly’ensengekera lyeyongera mpolampola mu kifo kino, era puloti y’enkoona y’okukyusakyusa okusinziira ku bbugumu efunibwa. Ebbugumu modulo kw’etuuka ku T2, T10, ne T100 litera okuwandiikibwa nga lyenkana n’omuwendo gwa modulo ku bbugumu erya bulijjo.
5. Okudda emabega mu bbugumu erya wansi (TR Test) .
Okugezesebwa kwa TR kukozesebwa okwekenneenya obusobozi bw’ekyokulabirako mu mbeera y’okusika nga okukyukakyuka okw’olubeerera okw’okunyigirizibwa n’okuwummuzibwa kw’okunyigirizibwa okusalibwawo okunyigirizibwa kw’okunyigiriza bikozesebwa okuzuula ebikosa ebbugumu eri wansi. Nga bwe kyabikkiddwako emabegako, polimeeri nnyingi nga NR ne PVC zijja kufuuka ekiristaayo ku bbugumu eri wansi, naye okugolola nakyo kisobola okufuuka ekiristaayo, ekivaamu ensonga endala nga tutunuulira eby’obugagga by’ebbugumu eri wansi. Ku nkola z’okwekenneenya nga okuyimiriza omukka, TR wansi w’okusika omuguwa esaanidde nnyo era ekozesebwa nnyo. Mu kugezesebwa kuno, ekigezo kiwanvuwa (emirundi mingi ebitundu 50% oba 100%) era ne kifuuka bbugumu mu mbeera ey’okuwanvuwa. Ekifaananyi kifulumizibwa, mu kiseera ekyo ebbugumu ne lirinnyisibwa ku sipiidi esaliddwawo okupima okuddamu kw’ekyokulabirako, obuwanvu bw’okukendeera ne bupimibwa n’okuwanvuwa ne kuwandiikibwa. Ebbugumu ekisengejjero kwe kikendeera ebitundu 10%, 30%, 50%, ne 70% litera okumanyibwa nga TR10, TR30, TR50, ne TR70. TR10 ekwatagana n’ebbugumu ly’obuzito (brittleness temperature); TR70 ekwatagana n’okukyukakyuka okw’olubeerera okw’ekyokulabirako mu kunyigirizibwa okw’ebbugumu eri wansi; era enjawulo wakati wa TR10 ne TR70 ekozesebwa okupima okufuuka ekiristaayo (crystallization of the specimen) (enjawulo gy’ekoma okuba ennene, n’omuze gw’okufuuka ekiristaayo gye gukoma okuba omunene).
6 . Okuwummuza situleesi y’okunyigiriza mu bbugumu eri wansi (CSR) .
Okugezesebwa kwa CSR kuyinza okukozesebwa okulagula ku nkola n’obulamu bw’ebintu ebisiba. Ekirungo kya elastomeric bwe kiweebwa okukyukakyuka okutambula obutasalako, empalirizo egatta etondebwawo, era obusobozi bw’ekintu okukuuma empalirizo eno mu bbanga erigere ery’obutonde bupima obusobozi bwakyo okusiba. Enkola zombi ez’omubiri n’eza kemiko ziyamba mu kuwummuza situleesi, okusinziira ku budde n’ebbugumu, ensonga emu ejja kufuga, okuwummuzibwa kw’omubiri kweyolekera ku bbugumu eri wansi, amangu ddala nga situleesi eweereddwa, ekivaako okuddamu okusengeka enjegere n’enkyukakyuka mu ngulu za kapiira-okujjuza n’okujjuza-okujjuza, era okuwummuzibwa kw’enkola y’okuggyawo situleesi kukyukakyuka. Ku bbugumu erya waggulu, ekirungo ky’eddagala kye kisalawo omutindo gw’okuwummuzibwa, ng’enkola z’omubiri zaali ntono dda ate ng’okuwummuzibwa kw’eddagala tekukyuka, ekivaako okumenya enjegere n’ensengekera z’okusalasala. Okutambula kw’ebbugumu oba okweyongera kw’ebbugumu okw’amangu kuyinza okubaako kye kukola ku kuwummuza situleesi mu elastomers. Mu kiseera ky’okugezesebwa kwa CSR, ekifaananyi ky’okugezesa kiteekebwa
Mu kiseera ky’okugezesa CSR, okuwummuzibwa kw’okunyigirizibwa kweyongera nga ekigezo ekigezesebwa kikoleddwa mu bbugumu eriri waggulu. Singa okuwummulamu ku situleesi kubaawo nga bukyali mu kugezesebwa, obungi bw’okuwummulamu okw’okwongerako busooka kweyongera era nga bulina omuwendo ogusinga obunene mu kiseera ky’enzirukanya esooka. Mu kitundu ekinene eky’okugezesa okufulumya sampuli za gaasikiti (19mm outer diameter, inner diameter ya 15mm), n’ekintu ekinyweza elastic kijja kunyigirizibwa okutuuka ku specimen okutuuka ku bbugumu lyabwe ery’ekisenge obuwanvu bwa 25%, era ku 25 °C mu kisenge ky’okugezesa obutonde, ebbugumu ku 25 °C okukuuma 24h, n’oluvannyuma wansi okutuuka ku -20 °C, ekuumibwa okumala 24h, nga kigobererwa ebbugumu eriddako wakati wa -20 ~ 110 °C cycle ya 24h, obudde bwonna obw’okugezesa ku bbugumu ly’okugezesa, ebbugumu ly’okugezesa, okusalawo kw’amaanyi okutambula obutasalako. Okupima empalirizo kukolebwa obutasalako mu kiseera kyonna eky’okugezesa ku bbugumu ly’okugezesa.
7. Ebikosa Ebirimu Ethylene
7.1 Ebirimu ethylene bye bisinga okukosa omulimu gw’ebbugumu eri wansi ogwa polimeeri za EPDM. Polymers ezirimu Ethylene okuva ku 48% okutuuka ku 72% zaakeberebwa wansi w’enkola ezisiba ez’omutindo ogwa waggulu. Byonna bigenderera okukendeeza ku nkyukakyuka mu buzito bwa mooney nga bayingiza ENB mu polimeeri zino ez’enjawulo.
Kapiira ka EPDM tekalina kifaananyi singa omugerageranyo gwa ethylene/propylene gwenkana ate nga n’ensaasaanya ya monomera ebbiri mu lujegere lwa polimeeri eba ya kimpowooze. EPDM erimu ebitundu 48% ne 54% ebya ethylene tefuuka kirisitaalo ku bbugumu erya bulijjo oba waggulu. Ebirimu ethylene bwe bituuka ku bitundu 65%, ensengekera za ethylene zitandika okweyongera mu muwendo n’obuwanvu era zisobola okukola kirisitaalo, ezitunuulirwa mu ntikko z’obutafaali ku bikoona bya DSC okwetoloola 40°C. Entikko za DSC gye zikoma okuba ennene, obutafaali obukola gye bukoma okuba obunene.
7.2 Ng’oggyeeko enkola y’ebirimu ethylene ku mpisa z’ebbugumu entono eziteeseddwako oluvannyuma, obunene bwa kirisitaalo bukosa obwangu bw’okutabula n’okulongoosa ebirungo ebirimu kirisitaalo. Sayizi ya kirisitaalo gy’ekoma okuba ennene, omulimu gw’ebbugumu n’okusala gye gukoma okwetaagisa ku mutendera gw’okutabula okusobola okutabula mu bujjuvu polimeeri n’ebitundu ebirala. Amaanyi ga kapiira embisi ag’ebirungo bya EPDM geeyongera nga ethylene yeeyongera. Mu nkola z’okusiba nga epimiddwa ekikolwa ky’ekirungo kya ethylene, okweyongera kw’ekirungo kya ethylene okuva ku bitundu 50% okutuuka ku bitundu 68% kyavaamu okweyongera kw’amaanyi ga kapiira waakiri emirundi ena. Obukaluba bw’ebbugumu ly’ekisenge nabwo bweyongera nga ethylene yeeyongera. Obukaluba bwa Shore A obw’ekisiiga kya polimeeri ekitali kya kifaananyi buba 63°, ate obukaluba bwa Shore A obwa polimeeri erimu ethylene esinga obungi buli 79°. Kino kiva ku kweyongera kw’ensengekera ya ethylene, okweyongera kw’obutafaali mu kisiiga, n’okweyongera okukwatagana mu polimeeri za pulasitiika ez’ebbugumu.
7.3 Obukaluba bwe bupimibwa ku bbugumu eri wansi, okwawukana ku polimeeri ezirimu ethylene omungi, polimeeri ezitali za kifaananyi ziraga enkyukakyuka entono mu bugumu, so ng’ate enkyukakyuka mu bukaluba bw’ebirimu ethylene omungi telaga nkola ya linnya era obugumu busigala waggulu ku bbugumu erya bulijjo, olwo polimeeri ezirimu ethylene omungi ne zisigala nga zirina obugumu obusinga ku bbugumu eri wansi.
7.4 Compression set esinziira nnyo ku bbugumu ly’okugezesa. Singa egezesebwa ku 175°C, tewali njawulo mu compression set wakati wa polimeeri yonna (set ekwatibwako dizayini y’ekirungo n’okulonda enkola ya vulcanization). Oluvannyuma lw’okusaanuuka kwa kirisitaalo za ethylene, polimeeri eraga ekifaananyi ekitali kya kifaananyi, era okusobola okwekenneenya ekikolwa ky’ebirimu ethylene, okugezesebwa kwakolebwa ku 23°C. Polymers ezirimu ethylene omungi kyeyoleka bulungi nti zirina okukyukakyuka okw’olubeerera okw’amaanyi (okusukka emirundi ebiri), era ekikolwa ky’ekirungo kya ethylene kisingako n’okusingawo nga kikebereddwa ku -20°C ne -40°C. Polymers ezirimu ethylene ezisukka mu 60% zirina okukyukakyuka okw’olubeerera okungi (>80%); ku -40°C, polimeeri ezitali za kifaananyi mu bujjuvu zokka ze zirina okukyukakyuka okw’olubeerera okutono (17%).
7.5 Enkola y’ebirimu Ethylene ku kukaluba okw’ebbugumu eri wansi okuva mu kugezesebwa kwa Gehman. Kubanga ebbugumu, enkoona gy’ekoma okuba waggulu, okweyongera kw’obugumu (oba okweyongera kwa modulo) gye kukoma okuba wansi. Ku bbugumu eri wansi, modulo y’obugumu yeeyongera nnyo nga ethylene yeeyongera. Ku polimeeri ezitali za kifaananyi, T2 eri -47°C, ate polimeeri esinga okubaamu ethylene erina T2 eya -16°C yokka.
7.6TR Okupima okuddamu okukendeera kw’ebika oluvannyuma lw’okuziyira mu kugaziya, ebirimu ethylene birina kinene kye bikola ku nkola y’okugezesa, nate okufaananako n’okugezesa kwa Gehman.
Kino kifaananako n’okugezesebwa kwa Gehman. Okukendeera (%) kwa polimeeri ez’enjawulo kwawukana okusinziira ku bbugumu, nga polimeeri ezitali za kifaananyi ze zisinga okuddamu okukendeera ku bbugumu eri wansi; wabula nga bwe kyalagulwa, okuddamu okwonooneka nga ekirungo kya ethylene kyeyongera ku bbugumu eriweereddwa.
okudda engulu kwonooneka. Omuwendo gwa TR10 gwawukana okuva ku -53°C ku polimeeri ezitali za kifaananyi okutuuka ku -28°C ku polimeeri ezirimu ethylene omungi.
7.7 Enzirukanya y’okuwummuza situleesi ey’okunyigirizibwa (CSR).
Ggaali. Nyigiriza ebirungo, bireke biwummule ku 25°C okumala essaawa 24, n’oluvannyuma biteeke mu nsengekera y’ebbugumu eritandikira ku -20°C okutuuka ku 110°C mu biseera ebitali bimu okumala essaawa 24. Bwe kinyigirizibwa omulundi ogusooka, oluvannyuma lw’ekiseera ky’okutebenkera, ekirungo kya kirisitaalo E kiba n’okufiirwa okunyigirizibwa okusinga ku polimeeri etali ya kifaananyi, era bwe kinyigirizibwa okutuuka ku -20°C amaanyi g’okusiba ga polimeeri zombi gakendeera, ate ekiwujjo ekitali kya kifaananyi A kirina okusigala okw’okunyigirizibwa okw’amaanyi (F/F0 okusingako). Okubugumya ekirungo okutuuka ku 110°C kyazzaawo amaanyi gaakyo ag’okusiba, era bwe kyakomezebwawo wansi ku -20°C, amaanyi g’okusiba agasigaddewo aga polimeeri eya kirisitaalo gaali wansi wa bitundu 20% ku muwendo gwakyo, okutwalira awamu ekitwalibwa ng’ekitono ennyo ku nkola ezisinga obungi, nga polimeeri etali ya kifaananyi esigala n’amaanyi gaayo agasukka mu 50% ag’okusiba, ate ekirungo ekitali kya kifaananyi nate n’okuzzaawo okusingawo okusinga ekirungo kya kirisitaalo (crystalline polymer). Enzirukanya eyaddako yavaamu ensonga ezifaananako bwe zityo. Kya lwatu nti polimeeri ezitali za kifaananyi zisinga ku nkola z’okusiba nga kyetaagisa okukola ku bbugumu erya waggulu n’erya wansi.
8. Ebikosa Ebirimu Diolefin
Okusobola okuwa ekifo ekitali kijjudde ekyetaagisa okukola vulcanization, non-conjugated diolefins nga ENB, HX ne DCPD ziteekebwa mu ethylene propylene polymers. Ekiyungo ekimu eky’emirundi ebiri kikola mu matriksi ya polimeeri, ate ekyokubiri kikola ng’ekijjuliza olujegere lwa molekyu olukoleddwa mu polimeeri era kiwa ekifo ky’okuwunyiriza (vulcanization point) eky’okuwunyiriza okwa kyenvu kwa salufa. Enkola ya ENB yakeberebwa mu bifaananyi by’ebbaala z’endabirwamu (enkuba). Polymers ezirimu 2%, 6% ne 8% ENB zageraageranyizibwa.Okwongerako ENB kwalina kinene kye kwakola ku mpisa za vulcanization ne crosslink density. Modulus yeeyongera ate elongation yakendeera nnyo. Obukaluba bweyongera era compression set yalongooka mu kiseera ky’ebbugumu eririnnya. Ebirimu ENB bwe byeyongera, obudde bw’okusiiga buba bumpi.
ENB kintu ekitali kya kifaananyi, era bwe kigattibwa ku mugongo gwa polimeeri, kitaataaganya okufuuka ekiristaayo kw’ekitundu kya ethylene ekya polimeeri, olwo polimeeri ezirina ekirungo kya ethylene kye kimu ne zisobola okufunibwa, era ebirimu ebya ENB ebisingako bitereeza eby’obutonde eby’ebbugumu eri wansi. Ku bbugumu erya bulijjo, ENB esingako etereeza katono compression set olw’okulongoosa crosslink density. Naye ku bbugumu eri wansi, ekibinja ky’okunyigirizibwa ekya polimeeri ezirimu ENB esingako kisinga nnyo ekya polimeeri ezirimu ENB 2%. Enkola y’ebirimu ENB ku bbugumu ly’obuzito, okudda emabega kw’ebbugumu, n’okugezesebwa kwa Gehman tekulaze njawulo nnene mu bbugumu ly’obuzito wakati wa polimeeri okutwaliza awamu, era ku kugezesebwa kwa Gehman n’okugezesebwa kwa TR, buli polimeeri yalaga okulongoosa mu mpisa z’ebbugumu eri wansi nga ENB yeeyongera.
9. Enkola ya mooney Viscosity ku nkola ya bbugumu erya wansi
Kimanyiddwa bulungi nti obuzito bwa mooney (molecular mass) bulina kinene kye bukola ku nneeyisa y’okukola kwa elastomers. Mu nkola y’okufulumya n’okubumba Mu nkola y’okufulumya n’okubumba, kikulu okulonda ekirungo ekirina omuwendo gw’obuzito bwa Mooney ogusaanira. Nga tukozesa ensengekera y’emu eyakozesebwa okunoonyereza ku ngeri monomer ey’okusatu, ENB, gy’ekwata ku mpisa za bbugumu entono okwekenneenya obuzito bwa Mooney, polimeeri ezirina obuzito bwa Mooney obwa 30, 60, ne 80 zaageraageranyizibwa, era obuzito bwa Mooney obw’ebirungo bweyongera nga obuzito bwa Mooney obwa polimeeri ezaakozesebwa bweyongera. Amaanyi g’okusika, modulus, n’amaanyi ga kapiira embisi geeyongera nga Mooney viscosity yeeyongera. Enkola ya Mooney viscosity ku mpisa za bbugumu entono eza EPDM teyali nnene. Naye, okukyukakyuka okw’olubeerera okw’okunyigirizibwa ku bbugumu erya bulijjo, -20°C ne -40°C kweyongera nga molekyu yeeyongera. Naye, okunyigirizibwa okwateekebwa ku bbugumu erya bulijjo, -20°C ne -40°C tekwakyuka nnyo nga molekyu yeeyongera, so nga okunyigirizibwa okwateekebwa ku bbugumu erya waggulu (175°C) kwalaga enkyukakyuka ezimu ku buzito bwa mooney obusingako obw’ebisiiga bya EPDM.
10. Okumaliriza
Ebirimu ethylene ne diolefin birina kinene kye bikola ku nkola ya EPDM elastomers mu nkola za bbugumu entono, nga polymers ezirimu ethylene omutono zikola bulungi ate polymers ezirimu diolefin omungi zitereera olw’okutaataaganyizibwa mu crystallization y’ekitundu kya ethylene ekya polymer. Polymers ezirimu ethylene omutono zirina okukozesebwa nga omulimu gw’ebbugumu eri wansi gukoma.
