橡膠回彈性的測(cè)試有重要作用,擺錘式回彈儀得到廣泛應(yīng)用。然而,實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn),各個(gè)不同廠家生產(chǎn)的回彈儀,其回彈性數(shù)值有很大的差異。
我們制作了一批三種配方的樣品膠,其回彈性分布在高中低三個(gè)回彈值區(qū)間范圍,然后在幾家不同品牌,指針式和擺錘式的回彈儀上進(jìn)行試驗(yàn)。
三種橡膠在不同的測(cè)試儀器上的回彈性數(shù)據(jù):
國(guó)產(chǎn)指針式擺錘 | 國(guó)產(chǎn)數(shù)顯式擺錘 | 中國(guó)臺(tái)灣指針式擺錘 | 中國(guó)臺(tái)灣數(shù)顯式擺錘 | 德國(guó)數(shù)顯式擺錘 | 便攜式回彈D沖頭 | 便攜式回彈G沖頭 | |
1# | 27 | 27.1(30.61) | 31 | 32 | 32.8 | 31 | 32 |
2# | 52 | 50.45(59.90) | 58 | 60 | 56.4 | 60 | 60 |
3# | 70 | 69.69(82.62) | 78 | 82 | 79.4 | 78 | 81 |
壓緊力 | 彈簧壓板壓緊,壓緊力2-3公斤 | 彈簧壓板,2-3公斤 | 氣動(dòng)壓緊,20公斤 | 氣動(dòng)壓緊20公斤 | 氣動(dòng)壓緊20公斤 | 手動(dòng)壓緊0.1-0.2公斤 | 手動(dòng)壓緊0.1-0.2公斤 |
表一:不同廠牌回彈儀測(cè)試對(duì)比表 (回彈性單位為 % 。國(guó)產(chǎn)數(shù)顯式回彈儀以2#膠料60%為基準(zhǔn),重新標(biāo)定測(cè)得括號(hào)內(nèi)數(shù)值。便攜式回彈儀以2#為60%為基準(zhǔn)校正,測(cè)得其他數(shù)值。其他為測(cè)試原始數(shù)據(jù)。)
可以看到,幾種回彈性的測(cè)試差別很大,最大的回彈性差異超過(guò)了12%。
回彈性的結(jié)果受到很多看起來(lái)不起眼的細(xì)小因素的干擾,如試片壓緊力,擺錘結(jié)構(gòu),軸承老化磨損等等,疊加起來(lái),在不同的儀器之間所產(chǎn)生的誤差很大。即使是同一個(gè)品牌的擺錘回彈儀,新老機(jī)器的軸承磨損程度不同也會(huì)引起測(cè)試的誤差。
因此,要使得不同機(jī)器測(cè)試結(jié)果相同或盡量接近,必須有一些標(biāo)準(zhǔn)膠進(jìn)行比較。這樣可以發(fā)現(xiàn)儀器的誤差并給與校準(zhǔn)。
使用標(biāo)準(zhǔn)膠也是儀器的一個(gè)通常做法,例如硫化儀門尼,雖然有完備的校準(zhǔn)傳感器和校正方法,但也需要標(biāo)準(zhǔn)膠進(jìn)行最終的核準(zhǔn),標(biāo)準(zhǔn)膠相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)尺或標(biāo)準(zhǔn)砝碼,起到標(biāo)準(zhǔn)傳遞的重要作用。
ISO4662-2017提供了三種用于重復(fù)性和重現(xiàn)性對(duì)比使用的配方,如下表:
配方A | 配方B | 配方C | |
NR(RSS3) | 100 | 100 | |
SBR(1712) | 137.5 | ||
HAF炭黑(N330) | 45 | 60 | 60 |
氧化鋅 | 5 | 5 | 5 |
硬脂酸 | 2 | 2 | 1.5 |
工藝油(萘) | 5 | 15 | 5 |
防老氧劑6PPDa | 1 | 1 | 1.5 |
防老劑(TMQ)b | 1.5 | 1.5 | 1.5 |
硫化促進(jìn)劑(TBBS)c | 0.6 | 0.6 | 1 |
硫磺 | 2.5 | 2 | 2 |
合計(jì) | 162.6 | 187.1 | 215 |
硫化條件 | 150℃30分鐘 | 150℃30分鐘 | 150℃65分鐘 |
回彈性平均數(shù)值(%) | 59.18 | 50.75 | 39.38 |
回彈性測(cè)量結(jié)果波動(dòng) | ±2% | ±2% | ±2% |
注未說(shuō)明樣品厚度差異對(duì)硫化條件的任何調(diào)整。 a N-(1,3-二甲基丁基)-N'-苯基對(duì)苯二胺. B 聚合2、2、4-三甲基-1、2-二氫喹啉。 C N叔丁基-2-苯并噻唑磺酰胺。 |
表2:對(duì)比膠配方及回彈性數(shù)據(jù)
ISO4662-2017的三種配方,回彈值集中在40-60%的小范圍內(nèi),雖然煉制比較容易混煉均勻,但如果做標(biāo)準(zhǔn)膠使用,應(yīng)該不是很理想。理想的標(biāo)準(zhǔn)膠回彈性數(shù)值分布盡量廣一些,常用30-80%的范圍,例如30-40%,50-60%,70-80%各有一種膠料,以提供各行業(yè)比較使用。
另外,以天然膠為基礎(chǔ)膠料的配方,雖然添加了抗氧化劑和防老劑,但天然膠的本性,決定了膠料的回彈性穩(wěn)定期依然比較短,估計(jì)超過(guò)一年回彈性就會(huì)有變化,所以最好還是采用比較抗老化的膠料,如硅膠,三元膠或聚氨酯等配方,盡量保證兩年的回彈性變化不超過(guò)2%。
經(jīng)過(guò)超過(guò)兩年的橡膠與新煉制的橡膠的比較,其回彈性數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性是可以值得信賴的。
表面上看,把回彈性數(shù)值的準(zhǔn)確性,依賴于一種標(biāo)準(zhǔn)膠,是一個(gè)看起來(lái)不太可靠的方法。其實(shí)是不得已而為之,無(wú)論是擺錘式回彈性還是落球回彈性,或者其他回彈性的測(cè)量,其實(shí)都包含一定的系統(tǒng)誤差,而且這個(gè)系統(tǒng)誤差還無(wú)法用簡(jiǎn)單的方法測(cè)量出來(lái)。
即使用幾臺(tái)儀器測(cè)量,每一臺(tái)的穩(wěn)定性都很好,測(cè)量同一塊膠料,但幾臺(tái)機(jī)器的結(jié)果卻有差異,如果每臺(tái)機(jī)器測(cè)量幾種膠料,那么幾臺(tái)機(jī)器就會(huì)有一個(gè)系統(tǒng)性的偏差,而且你也無(wú)法肯定哪一個(gè)是準(zhǔn)確的。
我們只能使用回彈性標(biāo)準(zhǔn)膠,以實(shí)驗(yàn)中心的一臺(tái)機(jī)器的結(jié)果為基準(zhǔn),調(diào)整其他機(jī)器使得這一種膠結(jié)果相同,再測(cè)量其他膠料,結(jié)果就比較接近了。
這也就是標(biāo)準(zhǔn)膠的意義所在,如同砝碼校準(zhǔn)天平一樣,每一個(gè)校準(zhǔn)砝碼都是用一臺(tái)經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)的天平測(cè)量,然后打上重量標(biāo)記,再用來(lái)校準(zhǔn)另一臺(tái)天平,標(biāo)準(zhǔn)被不斷傳遞,從而使得所有的儀器測(cè)試數(shù)據(jù)一致。
標(biāo)準(zhǔn)膠也是相似的流程,用校準(zhǔn)好的儀器標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)膠,然后再來(lái)校準(zhǔn)其他儀器,使得所有回彈儀的數(shù)據(jù)基本接近。使用標(biāo)準(zhǔn)膠的情形在橡膠測(cè)試領(lǐng)域里很多,例如門尼有門尼標(biāo)準(zhǔn)膠,一般在50±1門尼,經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)的門尼,各個(gè)品牌就比較接近了。硫化儀也有標(biāo)準(zhǔn)膠,邵爾硬度有標(biāo)準(zhǔn)膠,連滾筒磨耗試驗(yàn)機(jī)也有標(biāo)準(zhǔn)膠。
回彈性標(biāo)準(zhǔn)膠也曾經(jīng)有人制造過(guò),但因?yàn)閿[錘式回彈性的應(yīng)用適用性場(chǎng)景不太多,所以標(biāo)準(zhǔn)膠也沒(méi)有被重視起來(lái)。加上當(dāng)時(shí)市場(chǎng)銷售的標(biāo)準(zhǔn)膠數(shù)量少,價(jià)格貴,所以銷售稀少,所以逐漸消失。
其實(shí),碰撞回彈性是一個(gè)應(yīng)用相當(dāng)廣泛的情形,不僅僅限制在橡膠這個(gè)狹窄的范圍,其他需要碰撞的材料都有回彈性問(wèn)題的測(cè)量需要。例如:塑料制成的零件,玻璃窗的撞擊,金屬的敲打,聲音的回彈等等,只要有敲打的動(dòng)作,都離不開(kāi)回彈性的測(cè)量。但是橡膠標(biāo)準(zhǔn)膠可以給所有的回彈性提供一個(gè)基準(zhǔn),可以擴(kuò)展回彈性的應(yīng)用范圍,這是很重要的事情。
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