DE2230691A1

DE2230691A1 - Verfahren zur messung des abriebs an gegenstaenden aus kautschukvulkanisaten oder kunststoffen

Info

Publication number: DE2230691A1
Application number: DE19722230691
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl Phys Dr Krebs
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-06-23
Filing date: 1972-06-23
Publication date: 1974-01-17

Description

Verfahren zur Messung des Abriebs an Gegenständen aus Kautschukvulkanisaten oder Kunststoffen ~ Die Messung bzw. Bestimmung des Abriebverlustes bei auf Abrieb bean-Epruchten Gegenständen aus Kautschukvulkanisaten oder Kunststoffen wie z. B. Fahrzeugreifen, insbesondere ahrzeugluftreifen, aber auch Förderbändern ur:d ähnlichen Gegenständen wirft erhebliche Probletne auf, die zur Erzielung verläßlicher Zahlen vergleichsweise lange Beanspruchungszeiten erfordern.
In neuerer Zeit hat es an Versuchen nicht gefehlt, Radioisotope verschiedener Elemente auf ihre Anwendbarkeit fiir Schnellprüfungen der Laufflächenabnutzung von Fahrzeugluftreifen zu untersuchen. Man ist dabei entweder so vorgegangen, daß mit entsprechenden Radioisotopen markierte Verbindungen in die Kautschukmischung bereits bei ihrer Herstellung eingemischt wurden, oder daß man nach der Vuliranisation bestimmte Xadioisotope z. B. durch Diffusion in die zu untersuchenden Laufflächenbereiche eingebracht hat. Beide Methoden konnten sich bisher jedoch noch nicht durchsetzen, weil bei der erstgenannten die industrielle Anwendung mit erheblichen zysten erkauft weraen mußte, während die zweite Methode erhebliche Unsicherheiten mit sich brachte, dadurch, aaß Inhomogenitäten im Vulkanisat eine mehr oder minder tiefe Durchdringung des C)berflächenbereiches zur Folge hatten.
Die Erfindung geht einen anderen Weg, indem vorgeschlagen wird, daß der zu nr'ifende Gegenstand durch Bestrahlung mit Neutronen aktiviert und der durch die Abriebbeanspruchung eintretenoe Aktivitätsverlust gemessen wird.
So kann beispielsweise ein normal gefertigter Reifen ganz oder in einzelnen Bereichen, insbesondere seine Lauffläche, mit Neutronen bestrahlt werden. Die Neutronen bewirken Kernreaktionen und erzeugen in den Elementen des Reifenwerkstoffes eine gewisse Radioaktivität.
Zur späteren Messung werden aus dem Aktivitätsspektrum einzelne Isotope mit charakteristischen Energielinien ausgewählt. So hat beispielsweise das Element Na24 eine Halbwertzeit von ca. 1; Stunden. Diese Kurzlebigkeit reicht aus, um die Abriebversuche und die dazugehörigen Messungen auszuführen, und hat weiterhin den Vorteil, daF. der Reifen nach wenigen Tagen seine gesamte Aktivität wieder verloren hat.
Die aus den beiden Messungen vor und nach Durchführung der hbriebbeanspruchung sich ergebende Aktivitätsdifferenz setzt sich zusammen aus dem durch die Kurzlebigkeit eingetretenen natürlichen Aktivitätsverlust einerseits und dem durch die Volumenminderung bedingten Aktivitätsverlust andererseits. Da der durch die Kurzlebigkeit bedingte Aktivitätsverlust bekannt und gegebenenfalls durch Eichkurven leicht ermittelbar ist, ermöglicht die Bestimmung der Differenz eine serr genaue Bestimmung des beim Versuch eingetretene. Volumenverlustes.
Die Heranziehung vergleichsweise kurzlebiger Radioisotope aus dem Aktivitätsspektrum gestattet eine vergleichsweise genaue Aktivität bestimmung selbst bei einer nur geringen Ausgangsaktivität, die aufgrund der geltenden Strahlenschutzbestimmungen insbesondere bei aer Durchführung von Fahrversuchen auf öffentlichen Jerkehrswegen zu beachten sind.
Ein geringfügig abgewandeltes Verfahren ermöglicht es dariiber hinaus, mit wesentlich geringeren Aktivierungen auszukommen, wenn aus dem Aktivitätsspektrum die Energielinien besonders kurzlebiger Radioisotoper herangezogen.werden. So hat z. . . das N16 mit einer Haibwertzeit von 7 Sekunden eine besonders charakteristische Linie bei " 1 MeV.
Bei Heranziehung so kurzlebiger Isotoper ist eine Aktivierung vor und nach dem Fahrversuch erforderlich. Wird bei gleichem Neutronenfluß eine bestimmte Zeit aktiviert, ergibt sich bei gleichem Volumen die gleiche Aktivität; Volumenverluste infolge Abrieb; führen zu einer Aktivitätsminderung, die dennoch ein direktes Maß für den zu ermittelnden Abriebverlust ist.
Mit Rücksicht auf die starke Abhängigkeit der Aktivität von der Beatrahlungszeit ist es zur Ausschaltung von Meßfehlern besonders vorteilhaft, den Sättigungswert der Aktivität heranzuziehen.
Die Aktivierung erreicht einen Sättigungswert bei Neutronenbeschuß von ungefähr einer Halbwertzeit des zu aktivierenden Isotops. Deshalb genügen zur Erzielung des Sättigungswertes für den Fall der Heranziehung des N 16 Bestrahlungszeiten von 7 Sekunden, so daß bei der Reifenerprobung selbst keine strahlenschutztechnischen Vorschriften beachtet werden müssen.
Unter Ausnutzung des Sättigungswertes besonders kurzlebiger Isotope wird zur Ermittlung des Abriebverlustes eine Aktivierung sowohl vor als auch nach der Abriebbeanspruchung durchgeführt. Die Differenz z. B. der Aktivierungs-Sättigungswerte beider Messungen ist direkt proportionau dem anriebbedingten Volumenverlust, Das erfindungsgemäße Meßverfahren hat den Vorteil, daß die Messungen in beliebigen Zeitabständen während der gesamten Lebensdauer des Reifens wiederholt werden können und daß wegen der geringen Aktivierungsintensitäten strahlenschutztechnische Vorschriften bei der Reifenerprobung im Fahrversuch auf öffentlichen Werkehrswegen nicht zu beachten sind. Bei geeigneter Gestaltung der Prifvorrichtungen kann die Analyse des Reifens selbst im auf das Fahrzeug montierten Zustand durchgeführt werden.
Der Verfahrensablauf kann sich in diesem Falle in der Weise vollziehen, dalS ein Teilbereich der lauffläche z. B. bis zum Sättigungswert der Aktivierung mit Hilfe eines Neutronengenerators aktiviert und nach einer vorgegebenen Zeit der Neutronenfluß wieder abgeschaltet wird. Der Abschaltimpuls von der Steuereinheit wird gleichzeitig benutst, um z. B. über einen Winkelkodierer den Reifen um einen Winkel Z zu drehen oder auf andere geeignete Weise von der Bestrahlungs- zur Meßeinheit zu transportieren, um die aktivierte Fläche direkt einer Zähleinrichtung, vorteilhaft einem SzintiJlationszähler, zuzuführen, wo die Aktivität gemessen und die gezählte karte von der Zähleinheit angezeigt wird. Da, wie bereits erwähnt, das N16 eine HWZ von 7 Sekunden besitzt, geiiügt eine entsprechende Aktivierungsdauer zur Erreichung und anschließenden Bestimmung des Sättigungswertes.
Nach dem Fahrversuch kann beispielsweise bereits nach einer Fahrtatrecke von etwa 200 bis 300 km die Aktivierung und Messung des Aktivitätswertes wiederholt werden.
Die Aktivitätswerte pro Volumeneinheit können in Abhängigkeit vom Aufbau der Kautschukniischung naturgemäß schwanken und werden vorteilhafterweise deshalb bei jedem Mischungstyp in Form von Diagrammen oder Eichkurven festgehalten.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Messung des Abriebs bei auf Abrieb beanspruchten Qegenständen aus Kautscukvulkanisaten oder Kunststoffen wie Fahrzeugreiten, insbesondere Fahrzeugluftreifen, mit Hilfe von Radioisotopon, dadurch gekennzeichnet, daß der zu prüfende Gegenstand durch Neutronenbestrahlung aktiviert und der durch die Abriebbeanspruchung eintretende Aktivitätsverlust gemessen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Bereiche des zu prüfenden Gegenstandes aktiviert und der Aktivitätsverlust dieser Bereiche ermittelt wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung des Aktivitätsverlustes einzelne Radioisotope von im Werkstoff vorhandenen Elementen herangezogen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung des Aktivitätsverlustes Radioisotope mit Halbwertzeiten von mehr als 10 Stunden verwendet werden.

. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung des Aktivitätsverlustes Radioisotope mit Halbwertzeiten zwischen 10 Stunden und 2 Tagen verwendet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung des Aktivitätsverlustes das NatriUm-24 herangezogen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder , dadurch gekennzeichnet, daß vor und nach Durchftlhrung des Abriebversuches eine Aktivierung bis zum Sättigungswert des ZU aktivierenden Isotops durchgeführt und nach Jeder Aktivierung der Sättigungswert gemessen wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sättigungswert von Stick6toff-16 der Linie bei 7,11 MeV zur Messung herangezogen wird.