Okwawukana ku thermoplastics, elastomers zitera okukozesebwa ku bbugumu ery’enjawulo era nga liri waggulu nnyo ku bbugumu lyazo ery’okukyusa endabirwamu (TG). Ebirungi ebiri mu elastomers ku thermoplastics bwe busobozi bwazo okudda engulu kumpi ddala okuva mu mbeera y’okusika (high elasticity), awamu n’obugumu bwazo obw’enjawulo, obukaluba obutono n’eby’obutonde bya modulo entono. Elastomer bwe zikozesebwa wansi w’ebbugumu ly’ekisenge, ziraga okweyongera kw’obukaluba, okweyongera kwa modulo, n’okukendeera kw’obugumu. Elastomers bwe zikozesebwa wansi w’ebbugumu ly’ekisenge, wabaawo omuze gw’okukaluba okweyongera, modulo okweyongera, elasticity okukendeera (low tensile) ne compression set 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 okugezesa ebbugumu eri wansi .
Okuzimba, okunyigirizibwa okw’olubeerera, okuzza emabega, okukaluba n’okukaluba okw’ekika kya cryogenic kubadde kukozesebwa okumala emyaka mingi okusobola okulaga eby’obugagga bya polimeeri ku bbugumu eri wansi. Okuwummuzibwa kw’okunyigirizibwa (compressive stress relaxation) kupya nnyo era kussa essira ku kuzuula empalirizo y’okusiba ey’ekintu okumala ekiseera wansi w’embeera ez’enjawulo ez’obutonde.
2. Ebbugumu ery’okukutuka .
ASTM D 2137 etegeeza ebbugumu ly’obugumu ng’ebbugumu erisinga wansi nga vulcanized rubber tegenda kulaga kumenya oba okukutuka wansi w’embeera z’okukuba eziragiddwa. Ebika bya kapiira bitaano eby’enkula eyateekebwawo nga tebinnabaawo bitegekebwa, biteekebwa mu kisenge oba amazzi ekisengejja, nga bikolebwako ebbugumu eriteekeddwawo okumala 3±0.5min, n’oluvannyuma ne biweebwa velocity y’okukuba eya 2.0±0.2m/s. Ebigezo biggyibwawo ne bikolebwako ekigezo ky’okukuba oba okukutuka. Ekigezo kiggyibwawo ne kikeberebwa okulaba oba tekikuba oba kimenya, byonna awatali kwonooneka. Okugezesebwa kwaddibwamu okutuuka ku bbugumu ery’amaanyi - ebbugumu erisinga wansi nga tewali kumenyeka kwasangibwa kwali kumpi nnyo ne 1°C.
3. Set y’okunyigirizibwa kw’ebbugumu eri wansi n’okukaluba kw’ebbugumu eri wansi .
Enkola y’okugezesa ey’okunyigirizibwa kw’ebbugumu eri wansi eri kumpi nnyo n’eyo ku nsengeka y’okunyigiriza eya bulijjo, okuggyako nti ebbugumu lifugibwa enkola ezimu ez’amaanyi, gamba nga ice enkalu, nayitrojeni ow’amazzi, oba enkola z’ebyuma, era omuwendo guli mu ± 1°C okuva ku bbugumu eryateekebwawo. Oluvannyuma lw’okudda engulu okuva mu kinyweza, ekigezo nakyo kiteekebwa ku bbugumu erya wansi eryateekebwawo ne kibumba okutuuka ku buwanvu bwa mm 29 n’obuwanvu bwa mm 12.5. Set y’okunyigiriza ey’ebbugumu eri wansi y’enkola etali butereevu ey’okusiba enkozesa y’ekirungo ekibuuzibwa. Compressive stress relaxation y’enkola ey’obutereevu era ejja kwogerwako oluvannyuma. Okukaza okw’ebbugumu eri wansi nakyo kitera okusalibwawo nga tukozesa ekifaananyi ky’okunyigiriza (vulcanized compression set specimen) (29mm x 12.5mm), naye ne kiddamu okugezesebwa ku kifuga ebbugumu eri wansi, nga kino kye kimu n’ekyo eky’okunyigirizibwa, n’oluvannyuma ne kiddamu ku bbugumu lye limu n’ebbugumu lyabwe eryateekebwawo. Okukaza n’okunyigirizibwa okw’ebbugumu eri wansi kukosebwa butereevu okunyogoga, naye era n’enkola ya polimeeri okufuuka ekiristaayo, n’omutindo gw’okufuuka ekiristaayo nga kyesigamye ku bbugumu, okugeza, CR esinga okubeera n’ekirala nga -10°C, n’oluvannyuma n’ekendeera ku bbugumu erya wansi, okusinga olw’obutakyukakyuka bw’ebitundu by’enjegere za polimeeri (enjegere za molekyu ezitambula nga tezinnaba kusengeka nga tezinnaba kusengeka).
4. Gehman okukakanyaza ebbugumu eri wansi .
ASTM D 1053 etegeeza enkola y’okukaza okw’ebbugumu eri wansi nga bwe kiri: omuddirirwa gw’ebitundu bya polimeeri ebiwanvu (elastic polymer specimens) binywezebwa bulungi ku waya nga biriko ekintu ekimanyiddwa eky’okukyusakyusa (torsional constant), era enkomerero endala eya waya eyungibwa ku mutwe gw’okuwuuma ogusobola okukkiriza waya okukyusibwakyusibwa. Ebigezo binywezebwa mu kifo ekitambuza ebbugumu ku bbugumu erigere wansi wa bulijjo, mu kiseera ekyo omutwe gw’okuwuuma gunywezebwa 180°, olwo ebigezo ne bikyusibwamu obungi (obutasukka 180°) obusinziira ku kikyusakyusa eky’obugonvu n’obugumu bw’ekyokulabirako. Oluvannyuma kozesa omuwendo gwa goniometer okuzuula obungi bwa specimen twist, enkoona y’okukyusakyusa n’obukaluba bw’ekintu kya kapiira. Ebbugumu ly’ensengekera lyongerwako mpolampola mu kifo kino, era puloti y’enkoona y’okukyusakyusa ku bbugumu efunibwa. Ebbugumu modulo gy’etuuka ku T2, T10, ne T100 zitera okuwandiikibwa nga zenkana omuwendo gwa modulo ku bbugumu erya bulijjo.
5. Okuzzaayo ebbugumu eri wansi (TR test) .
Ekigezo kya TR kikozesebwa okwekenneenya obusobozi bw’ekitundu mu mbeera y’okusika nga okunyigirizibwa okw’olubeerera okw’olubeerera n’okuwummuzibwa kw’okunyigirizibwa okusalibwawo okusalibwawo okunyigirizibwa okw’okunyigiriza kukozesebwa okuzuula ebikolwa eby’ebbugumu eri wansi. Nga bwe kibikkiddwa emabegako, polimeeri nnyingi nga NR ne PVC zijja kufuuka ekiristaayo ku bbugumu eri wansi, naye okugolola nakyo kisobola okufuuka ekiristaayo, ekivaako ensonga endala nga tutunuulira eby’obutonde ebitono. Ku nkola z’okwekenneenya nga exhaust suspension, TR wansi wa tension esaanidde nnyo era etera okukozesebwa. Mu kugezesebwa kuno, ekigezo kiwanvuwa (emirundi mingi ebitundu 50% oba 100%) ne kifuuka bbugumu mu mbeera ewanvuye. Ekigezo kifulumizibwa, mu kiseera ekyo ebbugumu ne lisitulwa ku sipiidi esaliddwawo okupima okuddamu kw’ekitundu, obuwanvu bw’okukendeera bupimibwa era okuwanvuwa ne kuwandiikibwa. Ebbugumu ekigezo we kikendeera ebitundu 10%, 30%, 50%, ne 70% bitera okuwandiikibwa nga TR10, TR30, TR50, ne TR70. TR10 ekwatagana n’ebbugumu ly’obuziba; TR70 ekwatagana n’okukyukakyuka okw’olubeerera okw’ekigezo mu kunyigirizibwa okw’ebbugumu eri wansi; era enjawulo wakati wa TR10 ne TR70 ekozesebwa okupima okufuuka ekiristaayo (crystallization of the specimen) (enjawulo gyekoma okuba ennene, omuze gw’okufuuka ekiristaayo).
6 . Okuwummuza okunyigirizibwa okw’ebbugumu eri wansi (CSR) .
Ekigezo kya CSR kiyinza okukozesebwa okukola okulagula ku nkola n’obulamu bw’ebintu ebisiba. Ekirungo kya elastomeric bwe kiweebwa okukyukakyuka okutali kwa bulijjo, empalirizo egattibwa wamu etondekebwawo, era obusobozi bw’ekintu okukuuma empalirizo eno mu bbanga erimu ery’obutonde bupima obusobozi bwabwo okusiba. Enkola zombi ez’omubiri n’ez’eddagala ziyamba okuwummuza situleesi, okusinziira ku budde n’ebbugumu, ensonga emu ejja kufuga, okuwummuzibwa kw’omubiri kweyolekera ku bbugumu eri wansi, amangu ddala oluvannyuma lw’okunyigirizibwa okuweereddwa, ekivaako okuddamu okusengeka enjegere n’enkyukakyuka mu bipiira-ebisengejja n’ebijjuza-ebisengejja, era okuwummuzibwa kw’enkola y’okuggyawo situleesi kukyusibwa. Ku bbugumu erya waggulu, ekirungo ky’eddagala kye kisalawo omutindo gw’okuwummuzibwa, enkola z’omubiri bwe ziba entono edda ate ng’okuwummuzibwa kw’eddagala tekukyukakyuka, ekivaako okumenya enjegere n’ensengekera z’okusalako. Obugumu bw’ebbugumu oba okweyongera okw’amangu mu bbugumu kuyinza okubaako kye kukola ku kuwummuzibwa kw’okunyigirizibwa mu elastomers. Mu kiseera ky’okugezesa CSR, ekigezo ekigezesebwa kiteekebwa .
Mu kiseera ky’okugezesa CSR, okuwummuzibwa kwa situleesi kweyongera nga ekigezo ky’okugezesa kifunye ebbugumu eri waggulu. Singa okuwummuzibwa kwa situleesi kubaawo nga bukyali mu kugezesebwa, obungi bw’okuwummuzibwa okw’okwongerako bweyongera era buba n’omuwendo ogusinga mu kiseera ky’enzirukanya esooka. In a tensile large test piece to produce gasket samples (19mm outer diameter, inner diameter of 15mm), with an elastic fixture will be compressed to the specimen to their room temperature thickness of 25%, and at 25 ℃ into the environmental test chamber, the temperature at 25 ℃ to maintain 24h, and then down to -20 ℃, maintained for 24h, followed by the next temperature between -20 ~ 110 °C cycle ya 24h, obudde bwonna obw’okugezesa ku bbugumu ly’okugezesa, ebbugumu ly’okugezesa, okusalawo amaanyi okutambula. Ekipimo ky’amaanyi kikolebwa obutasalako mu kiseera kyonna eky’okugezesa ku bbugumu ly’okugezesa.
7. Effect of ethylene .
7.1 Ebirimu ethylene bye bisinga okukosa omulimu gw’ebbugumu eri wansi mu biwujjo bya EPDM. Polymers ezirina ethylene content okuva ku 48% okutuuka ku 72% zaali zeekenneenyezebwa wansi w’ensengeka z’okusiba ez’omutindo ogwa waggulu. Bonna bagenderera okukendeeza ku njawulo mu mooney viscosity nga baleeta ENB mu polymers zino ez’enjawulo.
EPDM rubber is amorphous Singa omugerageranyo gwa ethylene/propylene gwenkana era ensaasaanya ya monomera ebbiri mu lujegere lwa polimeeri eba ya kimpowooze. EPDM nga erimu ebitundu 48% ne 54% ethylene tekola crystallize ku bbugumu ly’ekisenge oba waggulu. Ebirungo bya ethylene bwe bituuka ku bitundu 65%, ensengekera za ethylene zitandika okweyongera mu muwendo n’obuwanvu era zisobola okukola obutafaali, obulabibwa mu ntuuyo z’okufuuka ekiristaayo ku bikoola bya DSC okwetoloola 40°C. DSC gy’ekoma okuba ennene, n’eza kirisitaalo ezikola gye zikoma okuba ennene.
. Obunene bwa kirisitaalo gye bukoma okuba obunene, n’omulimu gw’ebbugumu n’okusala gye gukoma okuba omungi ku mutendera gw’okutabula okusobola okugatta mu bujjuvu ekirungo kya polimeeri n’ebitundu ebirala. Amaanyi ga kapiira amabisi ag’ebirungo bya EPDM geeyongera nga ethylene yeeyongera. Mu nkola z’okusiba nga ekikolwa ky’ebirimu ethylene kyapimibwa, okweyongera kw’ebirungo bya ethylene okuva ku bitundu 50% okutuuka ku bitundu 68% kyavaamu waakiri emirundi ena mu maanyi ga kapiira. Obugumu bw’ekisenge-ebbugumu nabwo bweyongera nga ethylene yeeyongera. Shore a hardness of the amorphous polymer adhesive is 63°, so nga olubalama obukaluba bwa polimeeri obusinga obungi ethylene buba 79°. Kino kiva ku kweyongera kw’ensengekera ya ethylene, okweyongera kw’okufuuka ekiristaayo mu kizigo, n’okweyongera okukwatagana mu biwujjo by’obuveera.
.
7.4 Okunyigiriza (compression set) okusinga kwesigamye ku bbugumu ly’okugezesa. Singa kigezesebwa ku 175°C, tewali njawulo mu kunyigirizibwa okuteekebwawo wakati wa polimeeri yonna (okuteekebwawo kukwatibwako enteekateeka y’ekirungo n’okulonda enkola ya vulcanization). Oluvannyuma lw’okusaanuuka kwa crystals za ethylene, polimeeri eraga ekifaananyi ekitali kya kifaananyi, era okusobola okwekenneenya ekikolwa kya ethylene, okugezesebwa kwakolebwa ku 23°C. Ebiwujjo ebirina ethylene esingako mu ngeri etegeerekeka obulungi birina okukyukakyuka okw’olubeerera okw’enkalakkalira (okusinga emirundi ebiri), era ekikolwa ky’ebirimu ethylene kibeera kinene nnyo bwe kigezesebwa ku -20°C ne -40°C. Ebiwujjo ebirina ethylene ebisukka mu 60% birina okukyukakyuka okw’olubeerera okw’olubeerera (>80%); Ku -40°C, ebiwujjo ebitali bya kifaananyi byokka bye birina okukyukakyuka okutono okw’olubeerera (17%).
7.5 Enkola y’ebirimu ethylene ku kukakanyaza kw’ebbugumu eri wansi okuva mu kugezesebwa kwa Gehman. Nga tuweereddwa ebbugumu, enkoona gy’ekoma okuba waggulu, n’okukakanyala kw’obugumu (oba okweyongera mu modulo). Ku bbugumu eri wansi, modulo y’obugumu yeeyongera nnyo nga ethylene yeeyongera. Ku polimeeri ezitali za kifaananyi, T2 eri -47°C, ate nga polimeeri esinga okubeera mu ethylene erina T2 ya -16°C yokka.
.
Kino kifaananako n’ekigezo kya Gehman. Okukendeera (%) kwa polimeeri ez’enjawulo kwawukana ng’omulimu gw’ebbugumu, nga ebiwujjo ebitali bya kifaananyi (amorphous polymers) bye bisinga okukendeera kw’okukendeera ku bbugumu eri wansi; Naye nga bwe kyalagulwa, okuddamu kwonooneka nga ethylene content yeeyongera ku bbugumu eriweereddwa.
Okuwona kwonooneka. Omuwendo gwa TR10 gwawukana okuva ku -53°C ku biwujjo ebitali bifaananyi okutuuka ku -28°C ku biwujjo ebirina ethylene omungi.
7.7 Enzirukanya y’okuwummuza situleesi ey’okunyigiriza (CSR) .
Ggaali. nyweza ebirungo, bikireke okuwummulamu ku 25°C okumala essaawa 24, n’oluvannyuma biteeke mu nsengekera y’ebbugumu eri wakati wa -20°C okutuuka ku 110°C mu biseera ebitali bimu okumala essaawa 24. Bwe kinyigirizibwa omulundi ogusooka, oluvannyuma lw’ekiseera eky’okufa, ekiwujjo kya kirisitaalo E kirina okufiirwa okunene okw’okunyigirizibwa okusinga ekirungo ekitali kya kifaananyi, era bwe kikendeezebwa okutuuka ku -20°C amaanyi agasiba aga polimeeri ebbiri gakendeera, ate nga ekirungo ekitaliimu nkalakkalira A kirina okusigala okw’amaanyi okw’okunyigirizibwa (f/f0 enkulu). Okubugumya ekirungo okutuuka ku 110°C kyazzaawo empalirizo yaakyo ey’okusiba, era bwe kyaddizibwa wansi ku -20°C, empalirizo y’okusiba eyasigalawo eya polimeeri ya kirisitaalo yali wansi wa 20% ku muwendo gwayo, okutwalira awamu etwalibwa ng’eya wansi ennyo ku mirimu egisinga obungi, nga ekiwujjo ekitali kya kifaananyi kikuuma ebitundu ebisukka mu 50% ku maanyi gaayo ag’okusiba, n’amaanyi agatali ga kifuulannenge agaddamu okuba n’okuddamu okw’amaanyi okusinga ekirungo kya kirisitaalo ekinene okusinga ekirungo kya kirisitaalo ekisukka mu 50%. Enzirukanya eyaddako yavaamu ebigambo ebifaananako bwe bityo. Kitegerekeka bulungi nti ebiwujjo ebitali bya kifaananyi (amorphous polymers) bisinga okusiba (saling applications) nga kyetaagisa okukola ebbugumu erya waggulu n’erya wansi.
8. Effect y’ebirimu diolefin .
Okusobola okuwa ekifo ekitali kijjudde ekyetaagisa ku vulcanization, diolefins ezitali za conjugated nga ENB, HX ne DCPD zongerwa ku ethylene propylene polymers. Ekiyungo ekimu eky’emirundi ebiri kikola mu matriksi ya polimeeri, ate ekyokubiri kikola ng’ekijjuliza ku lujegere lwa molekyu olufuuse ekirungo era kiwa ekifo eky’okufuula ekiwujjo eky’okufuula ekiwujjo ekya kyenvu eky’ekibiriiti. Ekikolwa kya ENB kyakeberebwa mu bifaananyi by’ebbaala y’endabirwamu (enkuba). Polymers ezirimu 2%, 6% ne 8% ENB zageraageranyizibwa.Okugattibwa kwa ENB kwalina kinene kye kwakola ku mpisa z’okufuuka vulcanization ne crosslink density. Modulus yeeyongera ate okuwanvuwa kwakendeera nnyo. Obukakanyavu bweyongera era okunyigiriza (compression set) ne kulongooka mu kiseera ky’ebbugumu okulinnya. Ebirimu bya ENB bwe byeyongera, obudde bw’okusannyalala bufuuka bumpi.
ENB kintu ekitali kya kifaananyi, era bwe kigattibwa ku mugongo gwa polimeeri, kitaataaganya okufuuka ekiristaayo (crystallization) ekitundu kya ethylene ekya polimeeri, olwo polimeeri ezirina ekirungo kya ethylene kye kimu ne zisobola okufunibwa, era n’ezo ezisinga obungi mu ENB zirongoosa eby’obutonde eby’ebbugumu eri wansi. Ku bbugumu ly’ekisenge, ENB esinga obungi erongoosa katono okunyigiriza okuteekebwa olw’okulongoosa mu crosslink density. Naye ku bbugumu eri wansi, okunyigiriza (compression set) kwa polimeeri ezirina ENB ezisinga obungi kusinga nnyo ku za polimeeri ezirina 2% ENB ezirimu. Enkola y’ebirimu bya ENB ku bbugumu ly’obuziba, okuzzaayo ebbugumu, n’okugezesa kwa Gehman tebyalaga njawulo nnene mu bbugumu ly’obuziba 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 waliwo ENB eyeyongera.
9. Effect of Mooney viscosity ku mpisa z’ebbugumu eri wansi .
Kimanyiddwa bulungi nti Mooney viscosity (molecular mass) erina kinene ky’ekola ku nneeyisa y’okukola kwa elastomers. Mu kufulumya n’okubumba okukozesebwa mu kufulumya n’okubumba, kikulu okulonda ekirungo ekirina omuwendo gw’obuzito bwa Mooney ogusaanira. Nga tukozesa ensengeka y’emu eyakozesebwa okunoonyereza ku ngeri monomera ey’okusatu gye yakola, ENB, ku mpisa z’ebbugumu eri wansi okukebera obuzito bwa Mooney, polimeeri ezirina mooney viscosities eza 30, 60, ne 80 zageraageranyizibwa, era mooney viscosity ya compounds yeeyongera nga mooney viscosity ya polymers ezikozesebwa zeeyongera. Amaanyi g’okusika, modulo, n’amaanyi ga kapiira amabisi byeyongera nga mooney viscosity yeeyongera. Enkola ya Mooney viscosity ku properties za EPDM ez’ebbugumu eri wansi teyali nnene. Naye, okunyigirizibwa okw’olubeerera ku bbugumu ly’ekisenge, -20°C ne -40°C kweyongera nga molekyu zeyongera. Naye, okunyigirizibwa okwateekebwa ku bbugumu ly’ekisenge, -20°C ne -40°C tekwakyuka nnyo nga molekyu zeyongera, so nga okunyigirizibwa okuteekebwa ku bbugumu erya waggulu (175°C) kwalaga enkyukakyuka ezimu ku mooney viscosities eza waggulu ez’ebizigo bya EPDM.
10. Okumaliriza .
Ebirungo bya ethylene ne diolefin birina kinene kye bikola ku nkola ya EPDM elastomers mu kukozesa okw’ebbugumu eri wansi, nga polimeeri ezirina ethylene entono zikola bulungi ate nga polimeeri ezirina ebirungo bya diolefini nnyingi zitereera olw’okutaataaganyizibwa okufuuka ekiristaayo mu kitundu kya ethylene ekya polimeeri. Ebiwujjo bya ethylene ebitono birina okukozesebwa ng’omutindo gw’ebbugumu eri wansi gukoma.
