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The application of microwave measurements to the characterisation of rubber compounds vulcanisation is considered. The behaviour of mechanical and microwave (20 GHz) dielectric parameters during vulcanisation was investigated for rubber compounds with different concentrations of active and non-active carbon black. An increase of concentration or activity of carbon black results in the increase of both dielectric permittivity ε?(T) and loss ε?(T) and in the increase of torsion modulus as well. The start of the vulcanisation reaction is indicated by an increase of dielectric permittivity and torsion modulus in all investigated unvulcanised compounds with carbon black. While for compounds with non-active carbon black the vulcanisation can be better indicated by the ε?(T) anomaly, for compounds with active carbon black it is more clearly seen by the change of ε?(T) behaviour.
Zusammenfassung
In diesem Beitrag wird zunächst die für die on-line Prozesskontrolle an duroplastischen Formmassen entwickelte Ultraschallmesstechnik vorgestellt. Die Methode basiert auf der Durchschallung des vernetzenden Materials mit Hilfe von in das Werkzeug integrierten druck- und temperaturfesten 4 MHz-Ultraschallsensoren. Die Auswertung von Schalllaufzeit und Signalamplitude erfolgt vollautomatisch und dient der Berechnung von Schallgeschwindigkeit und -dämpfung. Beide Größen repräsentieren die änderung der mechanischen Eigenschaften infolge der Vernetzungsreaktion. Durch Anwendung auf vulkanisierende Materialien sollte die Anwendbarkeit der bewährten Methode erweitert werden. Im Ergebnis wird gezeigt, dass die Größe des Messeffekts von der Menge an Vernetzer (Schwefelkonzentration) abhängt. Bei ausreichend hohem Vernetzungsgrad zeigt die Ultraschallgeschwindigkeit signifikante, gut auswertbare Resultate, die den Ablauf der Vulkanisation on-line zu verfolgen gestatten. Ein Vergleich mit Vulkameterkurven zeigt große ähnlichkeiten und berechtigt zu der Hoffnung, dass die Methode industriellen Einsatz finden kann.