استفاده از امواج فراصوتي و پردازش تصوير در تحليل فرمول بندي لاستيك تقويت شده با نانورس

Analysis of Nanoclay Reinforced Rubber Formulation Using Ultrasonic and Image Processing

نانورس به منظور تقويت خواص مكانيكي لاستيك به تركيب آن افزوده مي ­شود. در اين پژوهش از روش غير مخرب آزمون فراصوتي براي بررسي فرمولبندي لاستيك تقويت شده با نانورس استفاده شده است. در اين روش زمان بين ارسال و بازتاب امواج صوتي با بسامد بالا اندازه ­گيري مي ­شود. سرعت انتشار امواج طولي از تقسيم طول نمونه بر زمان رفت و برگشت امواج بدست مي ­آيد. در مطالعه حاضر با توجه به انعطاف­ پذيري مواد لاستيكي، براي اندازه ­گيري ضخامت نمونه از روش پردازش تصوير استفاده گرديد. با تغيير درصد عناصر تشكيل ­دهنده لاستيك تقويت شده با نانورس، خواص فيزيكي و مكانيكي آن تغيير نموده و در نتيجه آن سرعت انتشار امواج صوتي در لاستيك تقويت شده با نانورس تغيير خواهد نمود. به منظور بررسي فرمولبندي لاستيك تقويت شده با نانورس، ابتدا تعدادي نمونه با فرمول بندي هاي متفاوت تهيه گرديد و براي هركدام از نمونه ­ها، سرعت انتشار امواج فراصوتي طولي اندازه ­گيري گرديد. به منظور صحت ­سنجي نمونه ديگري با فرمول بندي جديد ساخته شد و سرعت انتشار امواج فراصوتي طولي در آن اندازه­ گيري گرديد. بررسي نتايج بدست آمده از آزمايش­ ها و مدل رگرسيوني پياده ­سازي شده نشان داد كه مي­ توان با داشتن فرمول بندي لاستيك تقويت شده با نانورس سرعت انتشار امواج فراصوتي طولي را در لاستيك­ ها بدست آورد. دستاورد بدست آمده از نتايج پژوهش در آناليز لاستيك­ هاي توليد شده و حفظ فرمول بندي مد نظر خطوط توليد كاربرد دارد.

Nanoclay is added to rubber formulation to enhance mechanical properties of rubber. In this study, the non-destructive inspection method of ultrasonic waves was used to investigate the nanoclay reinforced rubber formulation. In this method, the time between the transmission and the reflection of ultrasonic waves is measured. Longitudinal propagation velocity is obtained by the thickness of sample divided on time. In this study, an image processing method was used to measure the sample thickness due to the flexibility of rubber materials. By changing raw material composition of the rubber, the physical and mechanical properties of nanoclay reinforced rubber are altering and as a result, the velocity of ultrasonic propagation is changing. To investigate the nanoclay reinforced rubber formulation at first samples with different formulations were prepared and for each of the samples, the propagation velocity of the longitudinal sound waves was measured. Another sample with a new formulation was developed and longitudinal wave velocity was measured for validation of proposed method. The results show that the proposed method can accurately predict longitudinal wave propagation velocity in reinforced rubber formulation. Thus, this method can be used for validation of compound formulation in rubber production lines.