Aplicação de padrões de estêncil permanentes e robustos de partículas finas a superfícies elastoméricas

Nossa pesquisa se concentra na compreensão de grandes deformações em elastômeros magnetoreológicos sob carga combinada de campo mecânico e magnético. Para visualizar quantitativamente essas deformações em nossos experimentos, usamos técnicas de rastreamento óptico como o DIC, que requerem marcações permanentes na superfície de nossas amostras de silicone. Usamos correlação de imagem digital junto com uma máquina de teste universal personalizada capaz de aplicar cargas mecânicas e magnéticas às nossas amostras.

As superfícies das amostras são marcadas com padrões para dar ao software algo para rastrear. Sem marcações permanentes na superfície, o rastreamento de deformação é impossível. Os silicones são inerentemente não adesivos e altamente extensíveis.

Isso significa que as tintas e métodos de marcação mais comuns para plásticos não funcionam porque não grudam ou podem rachar e descascar quando as tensões são muito altas. Nosso protocolo atende à necessidade de um método confiável para marcar elastômeros submetidos a grandes deformações, permitindo rastreamento óptico preciso por meio de ciclos mecânicos repetidos. Ao contrário da maioria dos métodos de marcação que desbotam ou descamam com o tempo ou altas tensões, nossa abordagem permite que as amostras sejam marcadas, armazenadas, carregadas e descarregadas sem degradação.

Isso garante rastreamento e repetibilidade consistentes em experimentos, principalmente para estudos de envelhecimento e fadiga. Para começar, conecte o compressor de ar ao aerógrafo. Conecte o compressor de ar a uma tomada elétrica apropriada e ligue-o.

Dentro de uma hotte, usando o equipamento de proteção individual adequado, encha o aerógrafo com álcool isopropílico e limpe-o várias vezes. Agora, coloque o estêncil em uma toalha de papel dentro de um exaustor. Mantenha o bico de pulverização a aproximadamente 30 centímetros de distância do estêncil e borrife uma camada de adesivo no estêncil em um movimento suave e contínuo.

Aguarde de 30 a 60 segundos até que o estêncil fique pegajoso, mas não esteja mais molhado. Em seguida, coloque o molde em uma toalha de papel dentro de uma capela e use luvas limpas e sem látex para pegar cuidadosamente o estêncil sem perturbar o adesivo. Coloque o lado adesivo do estêncil no molde e passe um dedo firmemente pelo estêncil para achatá-lo, garantindo um contato uniforme com o molde.

Em seguida, usando fita adesiva, cole as bordas do estêncil no molde. Para correlação de imagem digital, ou molde de manchas DIC, coloque o molde em uma toalha de papel dentro de uma capela de exaustão com a superfície da cavidade do molde voltada para cima. Mantenha o bico de pulverização a aproximadamente 30 centímetros de distância do molde e aplique uma camada de desmoldante no molde em um movimento suave e contínuo.

Dentro de uma hotte, use um funil ou uma colher pequena para transferir aproximadamente 10 mililitros de pó fino para um tubo de ensaio. Adicione álcool isopropílico ao tubo de ensaio para elevar o volume total para 45 mililitros. Feche o tubo de ensaio e agite-o vigorosamente para misturar a suspensão.

Agora, agite novamente a suspensão preparada para homogeneizar novamente o conteúdo e encha o recipiente do aerógrafo até que esteja 75% cheio com a suspensão. Ligue o compressor de ar e confirme se a pressão do ar está ajustada entre 1.38 e 1.72 bar ou 20 a 25 libras por polegada quadrada. Dentro da hotte, posicione o molde com o estêncil aderido em um ângulo ligeiramente fora da vertical e aponte o aerógrafo ligeiramente para o lado do molde para garantir que o spray seja iniciado antes de atingir o molde.

Em seguida, puxe o gatilho do aerógrafo para trás suavemente para começar a pulverizar. Aplique suavemente a primeira demão da suspensão, mantendo o bico a aproximadamente 30 centímetros da superfície e movendo-se em movimento contínuo. Após a primeira demão, solte o gatilho do aerógrafo e observe a superfície quanto à distribuição uniforme da suspensão de partículas finas.

Se necessário, aplique camadas adicionais no estêncil e na superfície do molde. Aguarde até que as partículas finas estejam visivelmente secas antes de remover o estêncil e garanta um tempo mínimo de secagem de 180 a 300 segundos. Em seguida, remova a fita adesiva da borda superior mais curta do molde e puxe lentamente a fita para cima para soltar o estêncil do molde em um movimento suave.

Depois de ligar o compressor de ar, posicione o molde sem nenhum estêncil em um ângulo ligeiramente fora da vertical para uma aplicação de pulverização perpendicular dentro da hotte. Para testar o aerógrafo, comprima o gatilho brevemente enquanto pulveriza em uma folha de papel sobressalente. Confirme se o padrão de manchas resultante é espacialmente aleatório e de tamanho adequado para a configuração experimental da imagem.

Agora, aperte o gatilho sobre o molde para aplicar o padrão de manchas em sua superfície e aguarde pelo menos 180 a 300 segundos até que as partículas finas estejam visivelmente secas. Por fim, monte o molde em preparação para o processo de moldagem por injeção ou armazene-o por alguns dias antes da moldagem por injeção. Após a cura dos elastômeros de silicone, os moldes podem ser facilmente removidos.

Os padrões ou manchas inicialmente pulverizados nos moldes são transferidos para a superfície de elastômero acabada com alta fidelidade. As amostras criadas para testes mecânicos incluíam várias geometrias, como placas, cilindros e cubos com padrões contrastantes de grade e manchas em superfícies opostas, incluindo placas brancas com grades pretas, placas pretas com grades brancas e placas com grades azuis. O padrão que adere à amostra de silicone durante a cura pode ser de qualquer forma ou cor.

O padrão não sai e pode ser usado repetidamente em grandes experimentos de deformação. Os padrões de projeto de rastreamento óptico incluíam padrões de grade, padrões de manchas DIC esparsas e padrões de manchas densas para diferentes necessidades de medição de deformação. A análise de correlação de imagens digitais sob deformação global crescente exibiu deslocamento local progressivo na direção vertical, visualizado por um mapa de calor com cores variando do vermelho ao azul.