Kankaan vahvistettujen kumimateriaalien vetolujuuteen vaikuttavien tekijöiden analyysi

Materiaalitieteen alalla kangasvahvistettu kumi on korkean suorituskyvyn komposiittimateriaalina laajalti suosittu, koska se yhdistää kumin joustavuuden kankaan lujuusominaisuuksiin. Tämän tyyppistä materiaalia käytetään laajasti renkailla, kuljetinhihnoilla, tiivisteillä ja erilaisissa rakenteellisissa komponenteissa, ja sen vetolujuus on yksi tärkeimmistä indikaattoreista sen suorituskyvyn mittaamiseksi. Vetolujuus ei liity vain materiaalin kuormituskykyyn, kun se kohdistuu voimaan, vaan myös suoraan tuotanto-käyttöikäyn ja turvallisuuteen. Tämän artikkelin tarkoituksena on tutkia liimausmenetelmää kankaanvahvistuskerroksen ja kumimatriisin välillä ja kangasvahvistuskerroksen paksuuden ja tiheyden vaikutusta vetolujuuteen, jotta saadaan teoreettinen tuki niihin liittyvien materiaalien tutkimukselle ja kehittämiselle ja soveltamiseksi.

1. Sidosmenetelmän vaikutus vetolujuuteen
Kankaan vahvistuskerroksen ja kumimatriisin välinen sidosmenetelmä on yksi keskeisistä tekijöistä, jotka määrittävät komposiittimateriaalin kokonaisen suorituskyvyn. Hyvä sidosrajapinta on kuin sidos, joka yhdistää tiukasti vahvistuskerroksen ja matriisin sen varmistamiseksi Ihanteellinen sidostila tarkoittaa, että stressi siirretään tasaisesti rajapintojen välillä välttäen stressipitoisuuden aiheuttamaa varhaista epäonnistumista.

Avain hyvän sitoutumisen saavuttamiseen on valita sopiva liima, optimoida sidosprosessi ja varmistaa kankaan pinnan puhdistaminen ja käsittely. Esimerkiksi kankaan pinnan esikäsittely tietyllä alukkeella voi parantaa kumin ja kankaan välistä kostutettavuutta ja kemiallista sitoutumista parantaen siten rajapinnan tarttumista. Lisäksi kuumapuristustekniikka edistää kumimolekyyliketjujen tunkeutumista ja diffuusiota säätelemällä lämpötilaa, painetta ja aikaa, mikä parantaa edelleen rajapinnan vuorovaikutusta.

Päinvastoin, jos sidos on heikko, se aiheuttaa liukumisen tai hajoamisen rajapinnassa, mikä tekee mahdottomaksi siirtää vetolujuuden tehokkaasti vahvistuskerrokseen, mikä vähentää merkittävästi komposiittimateriaalin vetolujuutta. Siksi sidosmenetelmän optimointi on tehokas tapa parantaa kankaan vahvistettujen kumimateriaalien vetolujuutta.

2. kankaan vahvistuskerroksen paksuuden ja tiheyden vaikutus
Kangasvahvistuskerroksen paksuudella ja tiheydellä, joka on toinen tärkeä parametri, on myös syvä vaikutus vetolujuuteen. Intuitiivisesti vahvistuskerroksen paksuuden ja tiheyden lisääminen tarkoittaa lisää kuitujen tuottamista kuorman kantamiseksi, mikä parantaa materiaalin yleistä lujuutta ja jäykkyyttä. Tämä soveltuu erityisesti sovelluksiin, joiden on kestättävä suuria vetolujuuksia, kuten raskaiden ajoneuvojen renkaiden ruhokerros.

Liian paksulla vahvistuskerroksella voi kuitenkin olla myös haitallisia vaikutuksia. Toisaalta liian korkea tiheys ja paksuus lisäävät materiaalin kokonaista jäykkyyttä, mikä johtaa sen joustavuuden vähentymiseen dynaamisille kuormituksille, mikä vaikuttaa tuotteen mukavuuteen ja iskunvaimennukseen. Toisaalta liian paksu vahvistuskerros voi lisätä materiaalin painoa, mikä ei edistä kevyen suunnittelun suuntausta ja lisää tuotantokustannuksia.

Siksi käytännön sovelluksissa on välttämätöntä harkita kattavasti materiaalin, työympäristön ja kustannustehokkuuden lopullista käyttöä ja kohtuudella suunnitella vahvistuskerroksen paksuus ja tiheys. Precise -simulaatioanalyysin ja kokeellisen varmennuksen avulla parhaan tasapainopiste on havaittu saavuttavan vetolujuuden ja muiden suoritusindikaattorien optimoinnin.