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回弹性标准试样的应用

发布时间:2022-06-10      点击次数:207

橡胶回弹性的测试有重要作用,摆锤式回弹仪得到广泛应用。然而,实际使用中发现,各个不同厂家生产的回弹仪,其回弹性数值有很大的差异。

我们制作了一批三种配方的样品胶,其回弹性分布在高中低三个回弹值区间范围,然后在几家不同品牌,指针式和摆锤式的回弹仪上进行试验。


image.png




三种橡胶在不同的测试仪器上的回弹性数据:


国产指针式摆锤

国产数显式摆锤

中国台湾指针式摆锤

中国台湾数显式摆锤

德国数显式摆锤

便携式回弹D冲头

便携式回弹G冲头

1#

27

27.130.61

31

32

32.8

31

32

2#

52

50.4559.90

58

60

56.4

60

60

3#

70

69.6982.62

78

82

79.4

78

81

压紧力

弹簧压板压紧,压紧力2-3公斤

弹簧压板,2-3公斤

气动压紧,20公斤

气动压紧20公斤

气动压紧20公斤

手动压紧0.1-0.2公斤

手动压紧0.1-0.2公斤

表一:不同厂牌回弹仪测试对比表  (回弹性单位为 % 。国产数显式回弹仪以2#胶料60%为基准,重新标定测得括号内数值。便携式回弹仪以2#60%为基准校正,测得其他数值。其他为测试原始数据。)

可以看到,几种回弹性的测试差别很大,最大的回弹性差异超过了12%

回弹性的结果受到很多看起来不起眼的细小因素的干扰,如试片压紧力,摆锤结构,轴承老化磨损等等,叠加起来,在不同的仪器之间所产生的误差很大。即使是同一个品牌的摆锤回弹仪,新老机器的轴承磨损程度不同也会引起测试的误差。

因此,要使得不同机器测试结果相同或尽量接近,必须有一些标准胶进行比较。这样可以发现仪器的误差并给与校准。

使用标准胶也是仪器的一个通常做法,例如硫化仪门尼,虽然有完备的校准传感器和校正方法,但也需要标准胶进行最终的核准,标准胶相当于标准尺或标准砝码,起到标准传递的重要作用。

ISO4662-2017提供了三种用于重复性和重现性对比使用的配方,如下表:


配方A

配方B

配方C

NRRSS3

100

100


SBR1712



137.5

HAF炭黑(N330

45

60

60

氧化锌

5

5

5

硬脂酸

2

2

1.5

工艺油(萘

5

15

5

防老氧6PPDa

1

1

1.5

防老(TMQ)b

1.5

1.5

1.5

硫化促进(TBBS)c

0.6

0.6

1

硫磺

2.5

2

2

合计

162.6

187.1

215

硫化条件

15030分钟

15030分钟

15065分钟

回弹性平均数值(%

59.18

50.75

39.38

回弹性测量结果波动

±2%

±2%

±2%

注未说明样品厚度差异对硫化条件的任何调整。

a  N-(1,3-二甲基丁基)-N'-苯基对苯二胺.

B  聚合224-三甲基-12-二氢喹啉。

C  N叔丁基-2-苯并噻唑磺酰胺。

2:对比胶配方及回弹性数据

ISO4662-2017的三种配方,回弹值集中在40-60%的小范围内,虽然炼制比较容易混炼均匀,但如果做标准胶使用,应该不是很理想。理想的标准胶回弹性数值分布尽量广一些,常用30-80%的范围,例如30-40%50-60%70-80%各有一种胶料,以提供各行业比较使用。

另外,以天然胶为基础胶料的配方,虽然添加了抗氧化剂和防老剂,但天然胶的本性,决定了胶料的回弹性稳定期依然比较短,估计超过一年回弹性就会有变化,所以最好还是采用比较抗老化的胶料,如硅胶,三元胶或聚氨酯等配方,尽量保证两年的回弹性变化不超过2%

经过超过两年的橡胶与新炼制的橡胶的比较,其回弹性数据的稳定性是可以值得信赖的。

表面上看,把回弹性数值的准确性,依赖于一种标准胶,是一个看起来不太可靠的方法。其实是不得已而为之,无论是摆锤式回弹性还是落球回弹性,或者其他回弹性的测量,其实都包含一定的系统误差,而且这个系统误差还无法用简单的方法测量出来。

即使用几台仪器测量,每一台的稳定性都很好,测量同一块胶料,但几台机器的结果却有差异,如果每台机器测量几种胶料,那么几台机器就会有一个系统性的偏差,而且你也无法肯定哪一个是准确的。

我们只能使用回弹性标准胶,以实验中心的一台机器的结果为基准,调整其他机器使得这一种胶结果相同,再测量其他胶料,结果就比较接近了。

这也就是标准胶的意义所在,如同砝码校准天平一样,每一个校准砝码都是用一台经过校准的天平测量,然后打上重量标记,再用来校准另一台天平,标准被不断传递,从而使得所有的仪器测试数据一致。

标准胶也是相似的流程,用校准好的仪器标定标准胶,然后再来校准其他仪器,使得所有回弹仪的数据基本接近。使用标准胶的情形在橡胶测试领域里很多,例如门尼有门尼标准胶,一般在50±1门尼,经过校准的门尼,各个品牌就比较接近了。硫化仪也有标准胶,邵尔硬度有标准胶,连滚筒磨耗试验机也有标准胶。

回弹性标准胶也曾经有人制造过,但因为摆锤式回弹性的应用适用性场景不太多,所以标准胶也没有被重视起来。加上当时市场销售的标准胶数量少,价格贵,所以销售稀少,所以逐渐消失。

其实,碰撞回弹性是一个应用相当广泛的情形,不仅仅限制在橡胶这个狭窄的范围,其他需要碰撞的材料都有回弹性问题的测量需要。例如:塑料制成的零件,玻璃窗的撞击,金属的敲打,声音的回弹等等,只要有敲打的动作,都离不开回弹性的测量。但是橡胶标准胶可以给所有的回弹性提供一个基准,可以扩展回弹性的应用范围,这是很重要的事情。


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