Funktionalisoidun S-SBR elastomeerin laatuvaihtelun todentaminen
Tatti, Tuomas Juhani (2016)
Tatti, Tuomas Juhani
2016
Materiaalitekniikan koulutusohjelma
Teknisten tieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2016-03-09
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201602193540
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201602193540
Tiivistelmä
Renkaan valmistaminen on moniportainen prosessi, jossa lukuisat asiat voivat mennä vikaan. Rengas muodostuu erilaisista komponenteista, joista kaikkiin käytetään erilaisia kumisekoituksia. Kumisekoitus voi elastomeerien lisäksi sisältää yli kymmentä erilaista raaka-ainetta. Tuotannossa käytettävät sekoitukset valmistetaan tehtaan sekoitusosastolla. Kumisekoitusten olennainen tehtävä on tuottaa renkaalle siltä vaadittavat ominaisuudet. Sekoitusosaston tehtävä on valmistaa laatuvaatimukset täyttäviä sekoituksia, joista renkaan eri komponentit valmistetaan. Komponenttien valmistajat toivovat sekoituksien olevan helposti prosessoitavia ja asettavat siten omat laatuvaatimuksensa sekoitusosastolle.
Sekoitusosaston ongelma on, että aina joko sekoituksen ominaisuuksissa tai prosessoitavuudessa ilmeneviä laatuvaihteluita ei pystytä selittämään. Tässä työssä tutkittiin erästä renkaan pintareseptin pääraaka-aineena toimivaa funktionaalista S-SBR elastomeeriä. Tutkitun elastomeerin oli aiemmin epäilty aiheuttaneen laatuvaihtelua ja työn aihe oli todentaa sen laatuvaihtelu ja laatuvaihtelun vaikutukset. Tutkimusta pohjustetaan kirjallisuusosiossa, jossa käydään läpi kumin sekoittamista ja raaka-aineita, sekä perehdytään yleisesti kumin ominaisuuksiin.
Tutkimuksessa valmistettiin normaalia tuotannossa käytettävää kumisekoitusta siten, että kokeiden välillä elastomeerierää vaihdettiin. Kokeet jaettiin neljään koeajoon. Kokeille suoritettiin laboratoriomittauksia ja niiden prosessoitavuutta testattiin tuotannossa. Erityistä huomiota kohdistettiin sekoitusosaston kannalta olennaisimpien, eli reometritulosten, sekä prosessoitavuuden arviointiin. Tuloksissa esiintyneistä poikkeavuuksista arvioitiin, johtuvatko ne elastomeeristä vai jostain muusta muuttujasta. Muiden mahdollisten muuttujien vaikutusta pyrittiin arvioimaan kaikissa koeajoissa mukana olleiden referenssikokeiden tulosten vaihtelun perusteella. Osalle kokeista suoritettiin toistokokeet tulosten varmentamiseksi.
Tutkimuksessa ei pystytty todentamaan selvää laatuvaihtelua elastomeerierien välillä, vaikka useissa mittauksissa ilmeni selvästi joukosta poikkeavia tuloksia. Referenssikokeiden vaihtelun vuoksi poikkeamat selittyivät useimmiten muiden mahdollisten muuttujien aiheuttamiksi. Reometritulosten perusteella elastomeerin vaikutus MH-arvoon voi olla noin yhden yksikön verran. Vaikutus ei ole kuitenkaan niin suuri, että se aiheuttaisi selittämättömiä laatuvaihteluja. Prosessoitavuudessa esiintyneitä vaihteluita ei onnistuttu toteamaan elastomeerin aiheuttamiksi. On hyvin mahdollista, että työssä tutkittujen elastomeerierien joukkoon ei sattunut yhtään selvää laatuvaihtelua aiheuttavaa.
Sekoitusosaston ongelma on, että aina joko sekoituksen ominaisuuksissa tai prosessoitavuudessa ilmeneviä laatuvaihteluita ei pystytä selittämään. Tässä työssä tutkittiin erästä renkaan pintareseptin pääraaka-aineena toimivaa funktionaalista S-SBR elastomeeriä. Tutkitun elastomeerin oli aiemmin epäilty aiheuttaneen laatuvaihtelua ja työn aihe oli todentaa sen laatuvaihtelu ja laatuvaihtelun vaikutukset. Tutkimusta pohjustetaan kirjallisuusosiossa, jossa käydään läpi kumin sekoittamista ja raaka-aineita, sekä perehdytään yleisesti kumin ominaisuuksiin.
Tutkimuksessa valmistettiin normaalia tuotannossa käytettävää kumisekoitusta siten, että kokeiden välillä elastomeerierää vaihdettiin. Kokeet jaettiin neljään koeajoon. Kokeille suoritettiin laboratoriomittauksia ja niiden prosessoitavuutta testattiin tuotannossa. Erityistä huomiota kohdistettiin sekoitusosaston kannalta olennaisimpien, eli reometritulosten, sekä prosessoitavuuden arviointiin. Tuloksissa esiintyneistä poikkeavuuksista arvioitiin, johtuvatko ne elastomeeristä vai jostain muusta muuttujasta. Muiden mahdollisten muuttujien vaikutusta pyrittiin arvioimaan kaikissa koeajoissa mukana olleiden referenssikokeiden tulosten vaihtelun perusteella. Osalle kokeista suoritettiin toistokokeet tulosten varmentamiseksi.
Tutkimuksessa ei pystytty todentamaan selvää laatuvaihtelua elastomeerierien välillä, vaikka useissa mittauksissa ilmeni selvästi joukosta poikkeavia tuloksia. Referenssikokeiden vaihtelun vuoksi poikkeamat selittyivät useimmiten muiden mahdollisten muuttujien aiheuttamiksi. Reometritulosten perusteella elastomeerin vaikutus MH-arvoon voi olla noin yhden yksikön verran. Vaikutus ei ole kuitenkaan niin suuri, että se aiheuttaisi selittämättömiä laatuvaihteluja. Prosessoitavuudessa esiintyneitä vaihteluita ei onnistuttu toteamaan elastomeerin aiheuttamiksi. On hyvin mahdollista, että työssä tutkittujen elastomeerierien joukkoon ei sattunut yhtään selvää laatuvaihtelua aiheuttavaa.