熱重量分析装置（TGA）は、革およびリサイクルEVA複合材の熱限界を確立するための決定的な機器です。。これは、制御された雰囲気下で温度が上昇するにつれて、材料の重量変化を正確に監視することによって機能します。このプロセスにより、研究者は熱分解の正確な初期温度を特定し、複合材内のさまざまな成分の損失割合を定量化できます。
TGAによって提供される重要な洞察は、安全な加工ウィンドウの定義です。分解がどこから始まるかを特定することにより、このデータは製造の温度設定を指示し、高温の手順中に複合材の損傷を防ぎます。
熱安定性のメカニズム
温度の関数としての重量の監視
TGAは単に材料を加熱するだけではありません。温度が上昇するにつれて、極めて精密に重量を継続的に測定します。
革またはEVAコンポーネントが熱に反応すると、蒸発または分解によって質量が失われます。この重量減少プロファイルは、材料の熱安定性の「指紋」を作成します。
分解点の特定
主な目標は、熱分解の初期温度を見つけることです。
これは、材料が化学的に分解し始める特定のしきい値です。この正確な点を把握することは、安定した挙動と材料の故障を区別するために不可欠です。
成分損失の定量化
複合材料は、有機革繊維やEVAポリマーマトリックスなどの複数の成分で構成されています。
TGAは、これらの異なる成分の損失割合を明らかにします。これは、複合材の配合が意図した設計と一致しているか、または特定の成分が早期に劣化しているかを確認するのに役立ちます。
製造パラメータの最適化
ホットプレス成形のガイド
TGAデータの最も実用的な応用は、ホットプレス成形プロセスのパラメータ設定にあります。
製造には、複合材を成形および接着するために熱が必要ですが、過度の熱はそれを破壊します。TGAデータは、分解しきい値を超えずに成形を可能にする温度を選択するための科学的根拠を提供します。
材料損傷の防止
TGA分析なしでは、製造業者は加工中に材料の過熱のリスクを負います。
過熱は、革繊維の構造的完全性を損なうか、ポリマーマトリックスを劣化させる可能性があります。TGAは、これらの重要なコンポーネントが損傷するポイントよりも安全に低い温度で加工が行われることを保証します。
トレードオフの理解
熱安定性と機械的耐久性
TGAは耐熱性の決定に優れていますが、機械的強度を測定しません。
材料は高温で熱的に安定しているかもしれませんが、構造的に弱い可能性があります。靴の材料が応力、張力、および引き裂きにどのように対応するかを理解するには、TGAではなく、精密材料試験機に頼る必要があります。
静的分析と動的応力
TGAは、物理的な負荷下ではなく、比較的静的な状態（熱に対する重量変化）で材料を分析します。
実際の使用中（歩行や走行など）に遭遇する複雑な応力状態をシミュレートすることはできません。したがって、TGAデータは、複合材の履物への適合性を完全に評価するために、機械的試験と組み合わせて使用する必要があります。
目標に合わせた適切な選択
革とリサイクルEVA複合材を完全に特徴付けるには、テスト方法を特定の目的に合わせる必要があります。
- 製造設定の決定が主な焦点である場合： TGAに依存して初期分解温度を特定し、ホットプレス成形の安全限界を設定します。
- 製品耐久性の評価が主な焦点である場合： 精密材料試験機を使用して、引張強度、引き裂き強度、および破断伸びを測定します。
成功は、TGAを使用して材料が製造を乗り越えることを保証し、機械的試験を使用してユーザーがそれを乗り越えることを保証することにかかっています。
概要表：
| 分析パラメータ | 革/EVA複合材の主な洞察 | 実用的な製造価値 |
|---|---|---|
| 初期分解温度 | 材料の分解が始まる場所を特定します。 | ホットプレス成形の最高温度を設定します。 |
| 重量減少プロファイル | コンポーネントの熱安定性を特徴付けます。 | 材料の組成と純度を確認します。 |
| 成分損失率 | 有機繊維とポリマーの分解を定量化します。 | 複合材の配合品質を評価します。 |
| 安全な加工ウィンドウ | 損傷が発生する前の熱範囲を定義します。 | 生産中の材料の故障を防ぎます。 |
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参考文献
- Shubham Sharma, S. Rajkumar. Effect of nanoadditives on the novel leather fiber/recycled poly(ethylene-vinyl-acetate) polymer composites for multifunctional applications: Fabrication, characterizations, and multiobjective optimization using central composite design. DOI: 10.1515/ntrev-2022-0067
この記事は、以下の技術情報にも基づいています 3515 ナレッジベース .
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