Filtern
Dokumenttyp
Schlagworte
- Elastomer (8)
- Compression set (6)
- DSC (5)
- Dichtungen (5)
- Dynamic mechanical analysis (5)
- Elastomere (5)
- Druckverformungsrest (4)
- Glass transition (4)
- Low temperature behaviour (4)
- Sealing material (4)
- Tieftemperaturverhalten (4)
- Ultrasound (4)
- Curemeter (3)
- DMA (3)
- Dichtung (3)
- EVA (3)
- Prepreg (3)
- Vulcanization (3)
- Cross-linking (2)
- Cure process (2)
- Glasübergang (2)
- Low temperature (2)
- Acoustic propagation (1)
- Autoclave (1)
- Bauteilversuche (1)
- CFC (1)
- Carbon fibre (1)
- Component test (1)
- Composites (1)
- Cross linked polyethylene insulation (1)
- Crosslinking (1)
- Crystal melting (1)
- Cure monitoring (1)
- Curing (1)
- Degree of cure (1)
- Degree of curing (1)
- Dielectric relaxation (1)
- Elastomers (1)
- Epoxy (1)
- Ethylene vinyl acetate (1)
- Ferroelectric polymer (1)
- Gelation (1)
- Injection moulding (1)
- Klebfolie (1)
- Leakage rate (1)
- Mechanical variables measurement (1)
- Natural rubber (1)
- O-Ring (1)
- O-Ringe (1)
- O-ring (1)
- On-line monitoring (1)
- Online control (1)
- P(VDF-HFP) (1)
- Photovoltaik (1)
- Poly(vinylidene(fluoride - hexafluoropropylene) (1)
- Rheology (1)
- Rubber seals (1)
- Seal (1)
- Silicone rubber (1)
- Sound velocity (1)
- TMDSC (1)
- Thermal analysis (1)
- Tiefe Temperatur (1)
- Ultrasonic (1)
- Uniaxial stretching (1)
- Vitrification (1)
- Vulcanisation (1)
Epoxy carbon-fibre prepreg, Hexcel Type 6376 HTS, was investigated using Dynamic Mechanical Analysis (DMA). The DMA characteristic parameters are storage modulus E', loss modulus E' and loss factor tanδ. These parameters are ideally suited to observe the vitrification, referred to as glass transition, resulting from the cross-linking reaction. Detection of the cure state may also be achieved by determining the momentary glass transition temperature of partially cured samples. The consequent use of a multi-frequency measuring regime was used to derive the apparent activation energy for the glass transition process. Different temperature programs were also applied to monitor the curing process directly, as well as to investigate the different states of incomplete cure reached in preceding curing steps. The intention was to provide better understanding of the consequences of an interrupted autoclave curing process and to use DMA to detect the cure state achieved. With DMA, the continuation of an incomplete curing process also can be monitored. DMA measurements up to 300 °C showed, furthermore, that the final glass transition temperature was reduced by thermal degradation at high temperatures.
Der Druckverformungsrest (DVR) stellt insbesondere für Dichtungsanwendungen eine wichtige Kenngröße zur Beurteilung der Eignung eines Elastomers dar. Er ermöglicht die Einschätzung des zeitabhängigen Rückstellverhaltens eines Werkstoffs nach Deformation. Neben der Prüfung bei erhöhten Temperaturen, zur Beurteilung des Alterungsverhaltens, lässt sich bei der Durchführung bei tiefen Temperaturen die limitierende Einsatztemperatur bestimmen. Die Versuchsdurchführung unterscheidet sich je nach angewandter Norm und kann einen deutlichen Einfluss auf den DVR-Wert haben. Um bei tiefen Temperaturen eine schnelle Aussage zu gestatten, ist eine im Vergleich zu genormten Methoden deutlich schneller durchzuführende, automatisierte Methode entwickelt und mit Standardmethoden verglichen worden. Durch kontinuierliche Messung des Druckverformungsrests kann die Kinetik der Materialrückstellung betrachtet und dadurch ein effizienter Materialvergleich und eine effiziente Materialauswahl ermöglicht werden. Compression set (CS) is especially for sealing applications an important parameter for material selection. It allows an assessment of the time dependent recovery after deformation.
In addition to testing at elevated temperatures which aims at the evaluation of the ageing behaviour, testing at low temperatures permits the determination of the low working temperature limit. The test procedure varies depending on the applied standard and can show a significant effect on the CS value. In order to allow a quick statement regarding low temperatures an automated procedure being significantly faster realisable in relation to the standardised methods has been developed and compared with standard procedures. Continuous measurement of the compression set allows evaluating the recovery kinetics and therefore an efficient comparison and selection of materials.
Rubbers are widely used as main sealing materials for Containers for low and intermediate level radioactive waste and as additional component to metal seals in spent fuel and high active waste containers. The save enclosure of the radioactive container inventory has to be guaranteed according to legislation and appropriate guidelines for long term storage periods as well as down to temperatures of -40 °C for transportation. Therefore the understanding of failure mechanisms that lead to leakage at low temperatures is necessary to ensure a proper material choice which is certainly also influenced by additional factors as e.g. the aging behavior.
The investigation of low temperature properties of elastomeric sealing materials by means of thermo-analytical methods is a sound way to get information about the glass transition process.
The breakdown temperature of the sealing function of O-ring seals was measured in a component test setup depending on material and degree of compression.
An in depth explanation of the observed component tests behaviour is currently in preparation. It requires the results of thermo-analytical methods and measurements as the compression set (not shown here). With that, a model was developed to describe the correlation between physical material parameters and observed component behaviour.
Carbon-fibre prepregs have found widespread use in lightweight applications. They are based on a carbon-fibre fabric impregnated with reactive epoxy resin. Prepreg materials are generally pre-cured so that they have a higher molecular weight than typical resins in order to reduce resin flow, which facilitates storage and later processing properties.
The measurements were carried out using commercially available materials and follow the published DMA investigations of the same material. TMDSC was used to find the correlation between curing conditions, the degree of cure and glass transition temperature. TMDSC has the advantage over standard DSC that it enables better determination of the glass transition temperature, which is often accompanied by an exothermic curing reaction, and thus overshadowed. The influence of the amplitude of temperature modulation was tested in preliminary experiments. For non-cured material a glass transition temperature of approximately 0 °C was determined; whereas for the totally cured material it was approximately 230 °C. The changes in degree of cure, temperature of actual glass transition and post-reaction are given as a function of curing time at 180 °C. The correlation between actual glass transition temperature and degree of cure is derived.
Elastomere werden vielfach als Dichtungsmaterial für verschiedene Anwendungen eingesetzt.
In vielen Bereichen ist die Funktion der Dichtung auch bei tiefen Temperaturen erforderlich. Daher ist das Verständnis des Versagensmechanismus von großer Bedeutung.
Normalerweise werden Elastomere oberhalb ihres Glass-Gummi Umwandlungsbereiches eingesetzt, wobei die minimale Einsatztemperatur nicht exakt definiert ist. Daher ist es sinnvoll, diese untere Temperatureinsatzgrenze in Abhängigkeit von den Materialeigenschaften zu bestimmen. Hierfür werden die Ergebnisse der thermischen Analyse mit den Resultaten des Druckverformungsrests aus einer abgewandelten Messung mit der Dynamisch Mechanischen Analyse (DMA) kombiniert.
Weiterhin werden Ergebnisse von Bauteilversuchen vorgestellt und diskutiert.
Die vorgestellten Untersuchungen wurden zum großen Teil auf Untersuchungen im Rahmen der Dissertation von M. Jaunich durchgeführt.
Für Elastomenwerkstoffe im Allgemeinen und im Bereich der Dichtungstechnik im Besonderen ist der Druckverformungsrest eine wichtige Kenngröße zur Beurteilung der Eignung eines Werkstoffs bzw. der Funktion eines Bauteils. Er ermöglicht eine Einschätzung des zeitabhängigen Rückstellverhaltens eines Werkstoffs nach Deformation. Dieses ist für Dichtungen von besonderer Bedeutung, da der Test deren Einbauzustand nachstellt.
Oft wird er, bei der Prüfung unter erhöhten Temperaturen, zur Beurteilung des Alterungsverhaltens verwendet und kann anhand eines definierten Versagenskriteriums zur Lebensdauerabschätzung eingesetzt werden. Bei tiefen Temperaturen dient er dazu, die limitierende Einsatztemperatur zu bestimmen. Dabei spielt eine Alterung im eigentlichen Sinne nur eine untergeordnete Rolle, wohl aber physikalische Effekte wie Tieftemperaturkristallisation und Glasübergang. Diese Effekte sind weit weniger durch lange Lagerzeiten beeinflusst als die eigentliche Alterung.
Die Versuchsdurchführung unterscheidet sich je nach angewandter Norm und kann einen deutlichen Einfluss auf den Druckverformungsrest haben. Alle standardisierten Methoden sind aufgrund der langen Lagerzeiten relativ langwierig und erfordern das regelmäßige Eingreifen durch den Prüfer. Zusätzlich sehen einige Methoden nur die Bestimmung eines einzelnen Wertes nach einer definierten Zeit vor.
Um die Messungen zu beschleunigen wurde eine Methode entwickelt, die automatisch die erforderlichen Messungen bei mehreren Temperaturen durchführt.
Dazu wird ein Prüfgerät der Dynamisch Mechanischen Analyse verwendet, das kontinuierlich die Deformation während eines frei programmierbaren Temperaturzyklus misst, wodurch eine sehr große Datenmenge verfügbar ist.
Ein Vergleich der neuen Methode mit den Ergebnissen des nach ISO 815 genormten Messprinzips ergibt eine gute Übereinstimmung. Ergebnisse der neuen Methode werden vorgestellt und die Vorzüge der kontinuierlichen Datenerfassung, z.B. für die Materialauswahl, diskutiert.
Die vorgestellten Ergebnisse beziehen sich zum großen Teil auf die in beschriebenen Untersuchungen und Ergebnisse.
Aufgrund ihrer einfachen und zuverlässigen Anwendung werden Elastomere für viele Dichtungsaufgaben eingesetzt. In vielen Anwendungsbereichen, wie z.B. Verkehr, Luftfahrt und Verfahrenstechnik, können während des Einsatzes tiefe Temperaturen auftreten, bei denen die Funktionsfähigkeit der Dichtung erhalten bleiben muss. Daher ist die Untersuchung des Verhaltens von Elastomerdichtungen bei tiefen Temperaturen wichtig, um ihren Temperatureinsatzbereich nach unten abzugrenzen und dadurch einen verlässlichen Betrieb zu sichern. Ziel dieser Arbeit ist es, den sicheren Einschluss von gefährlichen Gütern unter verschiedenen Umgebungsbedingungen und über lange Zeiten zu ermöglichen bzw. die Materialauswahl entsprechend zu steuern.
To achieve the required tightness levels of Containers for low and intermediate level radioactive wastes rubbers are widely applied as main sealing materials. The save encapsulation of the radioactive Container contents has to be guaranteed according to legislation and appropriate guidelines for long storage periods as well as down to temperatures of-40 °C during transportation.
Therefore the understanding of failure mechanisms that lead to leakage at low temperatures is of high importance.
It is known that the material properties of rubbers are strongly influenced by temperature. At low temperatures this is caused by the rubber-glass transition (abbr. glass transition). During continuous cooling the material changes from rubber-like entropy-elastic to stiff energy-elastic behaviour, that allows nearly no strain or retraction. Therefore, rubbers are normally used above their glass transition but the minimum working temperature limit is not defrned precisely, what can cause problems during application. The temperature ränge where full functionality is possible is strongly dependent on the application conditions and the material.
For this investigation mainly ethylene propylene diene (EPDM) and fluorocarbon rubbers (FKM) were selected as they are often used for radioactive waste Containers.
Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Dynamic Mechanical Analysis (DMA) are typically used for the determination of the temperature ränge of the glass transition process. The standardized compression set measurement according to ISO 815 is common for investigation of rubber sealing materials as the test simulates the seal behaviour after release. To reduce the test time of the Standard tests a faster technique giving the same information was developed.
Additionally, the breakdown temperature of the sealing function of complete O-ring seals is measured in a component test Setup to compare it with the results of the other tests. The experimental Setup is capable of measuring the leakage rate at low temperatures by the pressure rise method.
A model was developed that allows calculating the minimum working temperature limit of a seal by combining the results of the applied methods.
Rubbers are widely used as sealing material in various applications. In many fieldsthefunction of seal materials at lowtemperatures is required. Therefore the understanding of faiiure mechanisms that lead to leakage at low temperatures is of high importance. Therefore the lower Operation temperature limit of rubber seals should be determined in dependence of the material properties.
The results of Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Dynamic Mechanical Analysis (DMA) are combined with results of standardized measurements as the compression set according to ISO 815. To reduce the test time of the Standard tests a faster and more efficient technique was developed and applied. In addition the breakdown temperature of the sealing function of O-ring seals at lowtemperatures is measured in a component test Setup in dependence of the material and the degree of compression.