Analiza čimbenika koji utječu na vlačnu čvrstoću gumenih materijala ojačanih tkaninom

U području znanosti o materijalima, guma ojačana od tkanine, kao kompozitni materijal visokih performansi, široko je favorizirana jer kombinira fleksibilnost gume s karakteristikama čvrstoće tkanine. Ova vrsta materijala široko se koristi u gumama, transportnim remenima, brtvama i različitim strukturnim komponentama, a njegova zatezna čvrstoća jedan je od ključnih pokazatelja za mjerenje njegovih performansi. Vlačna čvrstoća ne samo da se odnosi na nosivost materijala kada je podvrgnuta sila, već i izravno utječe na radni vijek i sigurnost proizvoda. Ovaj rad ima za cilj istražiti metodu vezanja između sloja ojačanja tkanine i gumene matrice i utjecaja debljine i gustoće sloja ojačanja tkanine na vlačnu čvrstoću, kako bi se pružila teorijska potpora istraživanju i razvoju i primjeni povezanih materijala.

1. Utjecaj metode vezivanja na vlačnu čvrstoću
Metoda vezanja između sloja ojačanja tkanine i gumene matrice jedan je od ključnih čimbenika koji određuju ukupne performanse kompozitnog materijala. Dobro sučelje vezanja je poput veze koja čvrsto povezuje ojačani sloj i matricu kako bi se osiguralo da njih dvoje mogu raditi zajedno tijekom postupka zatezanja i zajedno nose zatezanje. Idealno stanje vezanja znači da se stres ravnomjerno prenosi između sučelja, izbjegavajući rani neuspjeh uzrokovan koncentracijom stresa.

Ključ za postizanje dobrog vezanja je odabir prikladnog ljepila, optimiziranje postupka vezanja i osiguravanje čišćenja i obrade površine tkanine. Na primjer, prethodno liječenje površine tkanine specifičnim temeljnim premazom može poboljšati vlažnu i kemijsku vezu između gume i tkanine, povećavajući na taj način interfacijalnu adheziju. Pored toga, tehnologija vrućeg prešanja potiče prodor i difuziju gumenih molekularnih lanaca kontrolirajući temperaturu, tlak i vrijeme, dodatno povećavajući interfacijalnu interakciju.

Naprotiv, ako je veza loša, uzrokovat će proklizavanje ili odbacivanje na sučelju, zbog čega je nemoguće učinkovito prenijeti zatezanje na ojačani sloj, značajno smanjujući čvrstoću zatezanja kompozitnog materijala. Stoga je optimiziranje metode vezivanja učinkovit način za poboljšanje vlačne čvrstoće gumenih materijala ojačanih tkaninom.

2. Utjecaj debljine i gustoće ojačanja tkanine
Debljina i gustoća sloja ojačanja tkanine, kao još jedan važan parametar, također imaju dubok utjecaj na vlačnu čvrstoću. Intuitivno, povećanje debljine i gustoće ojačanog sloja znači uvođenje više vlakana za nošenje opterećenja, poboljšavajući na taj način ukupnu čvrstoću i krutost materijala. To je posebno prikladno za aplikacije koje trebaju izdržati velika zatezna naprezanja, poput trupa guma teških vozila.

Međutim, previše gust sloj armature može imati i štetne učinke. S jedne strane, previsoka gustoća i debljina povećat će ukupnu krutost materijala, što će rezultirati smanjenjem njegove fleksibilnosti kada je podvrgnut dinamičkim opterećenjima, što utječe na performanse udobnosti i apsorpcije udara proizvoda. S druge strane, previše gust sloj armature može povećati težinu materijala, što ne pogoduje trendu laganog dizajna i povećava troškove proizvodnje.

Stoga je u praktičnim primjenama potrebno sveobuhvatno razmotriti konačnu uporabu materijala, radnog okruženja i isplativosti i razumno dizajnirati debljinu i gustoću sloja ojačanja. Kroz preciznu simulacijsku analizu i eksperimentalnu provjeru, otkriveno je da je najbolja točka ravnoteže postigla optimizaciju vlačne čvrstoće i ostale pokazatelje performansi.