Испытания резины используемой в деталях автомобиля

21.18. Сопротивление резины разрастанию прокола

*при многократном изгибе

Определение заключается в проколе образца и многократном изгибе его на аппарате типа де Матиа (рис. 521), измерении длины трещины после определенного числа изгибов, построении графика зависимости длины трещины от логарифма числа изгибов и определении по графику числа изгибов, вызывающих увеличение трещины до 4, 8, 12 мм, а при испытании резины с высокой стойкостью — числа изгибов, вызывающих увеличение трещины до 4 мм, ограничивая испытание 1 млн. изгибов.

Для испытания используют образцы в виде полоски с отформованной канавкой (рис. 522), изготовленные вулканизацией в специальных формах или вырезанные из готовых изделий. В самом глубоком месте канавки, на ее оси, выполняется прокол иглой (рис. 523).

Испытание проводят на аппарате типа де Матиа при частоте (300 ± 10) изгибов/мин. Расстояние между зажимами, в которых крепится образец, в обоих крайних положениях приведено на рис. 524.

За конечный результат испытания, проводимого не менее чем на трех образцах, принимают средние числа килоциклов изгибов, необходимых для увеличения трещины от 2 до 4 мм; от 4 до 8 мм; от 8 до 12 мм. Подробные рекомендации относительно оп-

Таблица 87

Рекомендуемые деформации

HSh

Деформация сжатия, %

20—50 50—80

60 40

ределения сопротивления резины разрастанию прокола при многократном изгибе содержатся в стандарте PN.

21.19. Определение сопротивления резины на износ по методу Мартенса—Шоба

Рис. 523. Форма иглы

Рис. 524. Способ крепления образца в зажимах при определении сопротивления разрастанию прокола

Исследование износа резины по методу Мартенса—Шоба заключается в обкатке образца в виде шарика по кольцевому желобку при заданной нагрузке сжатия и при определенной скорости до разрушения. Используют образцы в форме шарика с диаметром (25 ± 0,5) мм, вулканизованные в специальных формах либо вырезанные из готовых изделий.

Прибор изображен на рис. 525. Средняя длина окружности канавки, в которой обкатывают образец, равна 0,5 м.

Диск, прижимающий шар, имеет частоту вращения (340 ± 20) об/мин. Образец может быть нагружен до 1000 Н.

Нагруженный образец обкатывают в канавке прибора до его разрушения, после чего измеряют температуру внутри образца.

Результаты испытания выражаются следующими показателями:

путь пробега s (км) диска прибора, который принимается в качестве условного пути, пройденного

Рис. 522. Образец для исследования сопротивления разрастанию прокола

катящимся образцом до разрушения,

где L — длина канавки диска прибора, м; п — число оборотов

диска до разрушения образца;

потеря массы Ag (%) образца от начала испытания до момента разрушения

где g0 — масса образца до испытания, кг; — масса после разрушения образца, кг;

средняя потеря массы образца g100 (%) после 100 км, пройденных диском,

температура образца в момент разрушения, определенная игольчатой термопарой, °С.

За конечный результат принимается среднее арифметическое результатов, полученных на трех образцах.

Рис. 526. Образец для определения усталостной прочности при многократном симметричном знакопеременном изгибе

21.20. Усталостная прочность при многократном симметричном знакопеременном изгибе

Определение этого показателя заключается во вращении изогнутого на заданный угол образца до разрушения (если образец не разрушается через 5 млн. оборотов, испытание прекращают). При этом испытании также замеряется температура образца через каждые 5000 оборотов. Форма и размеры образца приведены на рис. 526. Испытанию подвергаются не менее 6 образцов, которые получаются в соответствующих пресс-формах.

Внешний вида аппарата, при помощи которого проводится испытание, изображен на рис. 527, а его схема — на рис. 528. На плите основания находится двигатель, посредством передачи соединенный с зажимом, укрепленным в неподвижной стойке. Этот зажим связан со счетчиком оборотов. На этом же основании находится направляющая, где размещена стойка со вторым за-

Рис. 525. Аппарат Мартенса—Шоба

Рис. 527. Аппарат для определения усталостной прочности резины при многократном симметричном знакопеременном изгибе

Рис. 528. Схема аппарата для определения усталостной прочности резины при многократном симметричном знакопеременном изгибе: 1 — двигатель; 2 — передача; 3 и 9 — зажимы; 4 и 8 — стойки; 5 — счетчик оборотов; 6 — направляющая; 7 — станина

жимом. Стойка может перемещаться по отношению к плите основания по направляющей. В зажиме имеется канал, предназначенный для введения термопары в середину образца.

Образец закрепляют в зажимах, затем надрезают наТглубину 0,4 мм, после чего устанавливают радиус кривизны образца при помощи специальных шаблонов. Включением двигателя образцу

придается вращательное движение и поддерживается до разрушения образца с остановками для измерения температуры.

За конечный результат принимают число оборотов, при котором образец подвергся разрушению, при определенном относительном удлинении внешнего слоя образца (%), вычисленном по формуле

где Яг — внешний радиус кривизны образца, мм; D — диаметр образца, мм.

Подробные рекомендации относительно определения усталостной прочности при многократном симметричном знакопеременном изгибе приведены в стандартах PN.

21.21. Определение сопротивления истиранию при скольжении на аппарате Грасселли

Определение сопротивления истиранию резины на аппарате Грасселли заключается в истирании двух резиновых образцов, прижатых с определенной силой к вращающемуся фрикционному

диску, определении уменьшения объема этих образцов, а также работы, затраченной на истирание, а затем в расчете сопротивления истиранию при скольжении.

Истираемость резины [см3/(кВт-ч) или м3/(К • Дж)] выражается отношением потери объема, вызванной истиранием двух одновременно исследуемых образцов, к работе, затраченной на истирание.

При исследовании используют три пары образцов с размерами, приведенными на рис. 529, полученных в соответствующих пресс-формах или вырезанных из готовых изделий.

Исследование производят на аппарате Грасселли типа «Металлист» (СССР) или типа «Дюпон Кройдон» (Англия). Оба аппарата обладают аналогичными конструкциями (рис. 530 и 531).

На станине укреплен двигатель, который при помощи муфты и передачи приводит в движение диск. На диск накладывают кружок абразивной бумаги и прижимают его пластинкой. Диск укреплен на полом валу и вращается в вертикальной плоскости. Частота вращения диска 37—45 об/мин. Рычаг с плечами разной длины, но уравновешенный во время вращения диска, снабжен двумя прижимными рамками, где помещают образец, прижимаемый к рычагу при помощи винтов.

Между прижимными рамками рычага находится шкворень, который проходит через отверстие в полом валу и прижимает ры-

Рис. 529. Размеры образцов

чаг с образцами к диску при помощи подвешенной на нем гири. Более длинное плечо рычага снабжено грузами, динамометром

Рис. 530. Аппарат Грасселли [162]

и демпфером. К вращающейся части диска подведены трубки со сжатым воздухом под давлением 0,1 МПа, очищающим и охлаждающим истираемую поверхность образца.

Рис. 531. Схема аппарата Грасселли: 1 — противовес; 2 — шкворень; 3 — пластина; 4 — диск; 5 — воздухопровод; 6 — прижимные винты; 7 — рычаг; 8 — муфта; 9 — двигатель; 10 — груз; 11 — демпфер; 12 — динамометр; 13 — станина

Притертые и взвешенные образцы истираются на диске в течение времени, соответствующего 200 оборотам. В это же время записывается величина нагрузки, уравновешивающей рычаг.

11* 331

Затем определяют потери массы резиновыми образцами и плотность резины.

Существенная разница в определении истираемости на обоих аппаратах состоит в том, что в аппарате типа «Металлист» используется абразивная бумага № 2/100 советского производства, а в аппарате «Дюпон Кройдон» — абразивная бумага № 00 английского производства. Сила, прижимающая образцы в аппарате «Металлист», равна 26 Н, а в аппарате «Дюпон Кройдон»,—36,2 Н. Таким образом, удельное давление образцов на абразивный диск в первом случае составляет 0,033 МПа, во втором — 0,045 МПа. Кроме того, результат исследования определяется по различным формулам. Однако в обоих случаях за конечный результат принимается среднее арифметическое результатов трех испытаний.

Показатель сопротивления истиранию [см3/(кВт-ч) ] на аппарате Грасселли типа «Металлист» определяется по формуле

где Gt — масса пары образцов до испытания, г; G2 — масса пары образцов после испытания, г; у — плотность исследуемой резины, г/см3; Qx — масса груза, уравновешивающая рычаг, кг; Q2 — постоянная аппарата, представляющая собой разность веса плеч рычага во время движения диска машины без образцов и без прижимного груза в точке подвеса груза; 0,001455 — переводной коэффициент.

Показатель сопротивления истиранию на аппарате Грасселли типа «Дюпон Кройдон» равен

где t — время испытания, с; М — мощность,

— среднее значение показаний динамометра во время испытания, г; Р — нагрузка, создаваемая демпфером, г; 4900 — переводной коэффициент.

Подробные рекомендации относительно определения истираемости на аппаратах типа «Металлист» и «Дюпон Кройдон» приведены в стандарте PN.

В некоторых случаях находит применение показательотносительного сопротивления истиранию при скольжении(%), рассчитываемый по формуле

где — коэффициент истираемости исследуемой резины, см3/(кВт-ч); Km — коэффициент истираемости образцовой резины, см3/(кВт-ч).

Примерный состав смеси для образцов резины, а также рекомендации относительно изготовления контрольных образцов в зависимости от назначения исследуемой резины приведены в стандарте PN.

21.22. Определение сопротивления истиранию

на аппарате Шоппера

Определение сопротивления истиранию резины на аппарате Шоппера заключается в истирании образца резины при помощи абразивной бумаги, покрывающей вращающийся металлический цилиндр. Образец прижимается к абразивной бумаге с силой ЮН, и испытание заканчивается тогда, когда образец пройдет путь по поверхности цилиндра, равный 40 м. Используют цилиндрические образцы с диаметром (16 ± 0,2) мм и высотой 6—9 мм, не менее трех штук.

Определение выполняется на аппарате, показанном на рис. 532. Вращающийся барабан покрыт корундовой абразивной бумагой

Рис. 532. Аппарат Шоппера фирмы «Цвик и Ко» (ФРГ)

№ 60. Одному обороту этого барабана соответствует передвижение образца вдоль его образующей на 4 мм.

Для получения сопоставимых результатов каждый лист абразивной бумаги проверяют с помощью контрольной резиновой смеси со следующим составом: натуральный каучук «дефо 1600» 0,1 кг, фенил-Р-нафтиламин- 0,001 кг, технический углерод П-1250 0,036 кг, цинковые белила 0,036 кг, сера 0,003 кг, ускоритель 0,0016 кг.

Контрольный образец должен уменьшать свою массу на 0,8-10"3—0,22-Ю-2 кг за 100 оборотов барабана. Среднее арифметическое результатов истирания трех образцов в граммах, деленное на 0,2 г, будет коэффициентом интенсивности истирания ц абразивной бумаги. Когда способность к истиранию у бумаги понизится на 20%, ее следует заменить.

Показатель сопротивления истиранию (см3) резины на аппарате Шоппера рассчитывают по формуле

где V — потеря объема образцом, см3; т1 — масса образца до испытания, г; т2 — масса образца после испытания, г; у —

удельная масса резины, г/см3; г] — коэффициент интенсивности истирания абразивной бумаги.

За конечный результат принимается среднее арифметическое результатов трех определений. Подробные рекомендации определения сопротивления истиранию на аппарате Шоппера приводятся в стандарте PN.

21.23. Определение сопротивления истиранию на аппарате Табера

Определение сопротивления истиранию на аппарате Табера заключается в истирании образца резины в форме пластинки с диаметром или стороной в 102 мм при помощи двух фрикционных роликов, прижимающих образец с силой2,5; 5,0или ЮН. Резиновая пластинка вращается вместе с диском аппарата, изображенного на рис. 533.

Определяется массовый показатель износа образца, который характеризует потерю массы образца в миллиграммах на тысячу оборотов образца.

Рис. 534. Детали аппарата для определения температуры, хрупкости: 1 — боек; 2 — зажим

21.24. Температура хрупкости

Температура хрупкости — минимальная температура, при которой охлажденный образец резины не растрескивается под воздействием динамической нагрузки в определенных условиях.

Определение состоит в охлаждении образца резины и нанесении ему удара стержнем прибора (рис. 534), а также в нахождении минимальной температуры, при которой пять последовательно взятых образцов не подвергаются растрескиванию. Используют образцы в форме полосок длиной (40± 1) мм, шириной (6 ± 1) мм и толщиной (2,0 ± 0,2) мм.

Для определения температуры хрупкости применяется один из приборов: с охлаждением образца в жидкой среде (рис. 535);

с охлаждением образца в газовой среде.

В случае, когда температура хрупкости определяется в жидкой среде, резервуар прибора (сосуд Дьюара) наполняют этиловым или бутиловым спиртом, нормальным гексаном или метилциклогексаном и охлаждают до требуемой температуры, добавляя твердый С02 или жидкий азот.

Зажим с закрепленным образцом опускается в резервуар и погружается в охлаждающую смесь. По истечении трех минут и извлечении зажима автоматически освобождается боек, который ударяет в образец, вызывая его изгиб. Если образец

ломается, исследование повторяют, каждый раз повышая температуру на 2° С до получения такой, при которой образец не будет ломаться.

Испытанию подвергаются не менее пяти образцов при температуре, при которой образец не разрушается. За конечный результат принимается минимальная температура, при которой пять последовательно испытанных образцов не разрушились.

Когда определение температуры хрупкости происходит в газовой среде, камеру прибора охлаждают до требуемой температуры жидком азотом или С02, помещают туда зажим с образцом и после 1 ч охлаждения выполняют испытание.

Рис. 535. Аппарат для определения температуры хрупкости в жидкой среде:

1 — зажим; 2 — пружина; 3 — сосуд Дьюара

Подробные рекомендации относительно определения температуры хрупкости при низких температурах содержатся в стандарте PN. Температуру хрупкости, приводимую в нормах ФИАТ, определяют подобным образом, но имеются некоторые различия в размерах образца и^методике испытания.

! Образец выполнен в форме прямоугольной полоски с размерами (26х6х2±0,2) мм. Зажим испытательного устройства позволяет закрепить одновременно, через каждые 2 мгл, пять образцов.

Шток заканчивается бойком шириной 50 мм с радиусом скругления (1,6 ± 0,1) мм. Боек должен ударять в образец со скоростью (2 ± 0,15) м/с на расстоянии (8 ± 0,2) мм от края зажима (рис. 536).

Закрепив в зажиме пять образцов, их погружают на (3 ± 0,5) мин в сосуд Дьюара, в котором охлаждающая жидкость предварительно доведена до температуры, при которой, как предполагается, образцы должны растрескиваться, и приводят в действие боек, после чего зажим с образцами извлекают и проверяют состояние образцов.

Исследование следует повторять, используя каждый раз свежий комплект образцов, до получения трещины хотя бы на одном из образцов. После этого следует повышать температуру охлаждающей жидкости до момента, когда, по крайней мере, один из образцов еще подвергнется растрескиванию. Эта температура и будет искомой температурой хрупкости резины. Подробные рекомендации определения этой температуры имеются в стандарте ФИАТ 50416.

21.25. Температура восстанавливаемости упругости

Определение температуры восстанавливаемости упругости TR 50 состоит в удлинении на 100% резинового образца с размерами, приведенными на рис. 537, погруженного в охлаждающую жидкость, и определении температуры, при которой образец уменьшит это удлинение на 50% благодаря собственной упругости.

В состав испытательного устройства входят зажим, позволяющий растянуть образец на 100%, сосуд Дьюара с мешалкой, нагреватель и термометр. Сосуд Дьюара наполняют метиловым спиртом и при помощи С02 охлаждают до температуры —70° С.

Рис. 537. Образец для определения температуры восстанавливаемости упругости TR 50 по нормам ФИАТа

Образец растягивают до удлинения в 100% и закрепляют в зажиме, после чего зажим погружают в охлаждающую жидкость. По истечении 10 мин подвижный зажим освобождают так, чтобы обеспечить свободное сокращение резинового образца.

Включают нагреватель, который повышает температуру в сосуде со скоростью 1° С в 3 мин до температуры, при которой удлинение образца будет составлять только 50% от исходного. Эта температура и будет характеризовать показатель TR 50.

21.26. Морозостойкость при растяжении

Морозостойкость при растяжении в жидкой среде характеризуется коэффициентом морозостойкости и коэффициентом возрастания жесткости при растяжении.

Коэффициент морозостойкости резины — это отношение удлинения охлажденного образца, вызванного воздействием определенной силы, к удлинению образца, вызванному той же силой при комнатной температуре.

Коэффициент возрастания жесткости при низкой температуре— это отношение сил, вызывающих одинаковое удлинение образца при низкой и комнатной температурах.

Исследование состоит в определении отношения удлинения охлажденного образца к удлинению образца, растягиваемого при комнатной температуре (20±5)°С с одинаковой нагрузкой, а также в определении отношения сил, вызывающих 100%-ное удлинение образца при пониженной температуре и температуре (20 ± 5)° С.

Применяют образцы с размерами, приведенными на рис. 500. В отдельных случаях допускается использование образцов меньшей толщины или меньшей ширины. Количество образцов не должно быть меньше 6.

Исследование проводят в приборе, изображенном на рис. 538. Он состоит из сосуда, который наполняется этиловым .спиртом и твердым С02, цилиндра с зажимами для образцов, канатика, переброшенного через шкив, и чашки весов с гирьками, связанной со шкалой, а также устройства, которое обеспечивает уравновешивание подвижных деталей прибора.

Сначала проверяют шкалу, и в зажимы прибора помещают образцы, затем сосуд с образцом опускают в спирт, температура которого равна (20 ± 5)° С. Нагружая чашку весов, добиваются удлинения образца на (100 ± 5)%. Цилиндр с образцом поднимают в верхнее крайнее положение и, добавляя в спирт твердый С02, понижают температуру на (5 ± 1)° С ниже температуры, установленной соответствующей нормой. Затем образец в цилиндре вновь погружают в жидкость и чашку весов нагружают тем же весом, который был использован при определении удлинения

образца при температуре (20 ± 5)° С, после чего определяют удлинение образца при низкой температуре.

Для установления коэффициента возрастания жесткости при

растяжении определяют нагрузку, необходимую для удлинения образца при низкой температуре до 100%.

Коэффициент морозостойкости Кг рассчитывается по формуле

где lt — удлинение образца при низкой температуре, мм; / — удлинение образца при комнатной температуре, мм;— поправка на удлинение тросика, мм.

Коэффициент возрастания жесткости при растяжении Кг определяется по формуле

где Pt — сила, соответствующая 100%-ному удлинению образца при низкой температуре, Н; Р — сила, соответствующая 100%-ному удлинению образца при комнатной температуре, Н.

За конечный результат принимается среднее арифметическое результатов испытаний на трех образцах для каждого из коэффициентов. Подробные рекомендации приведены в стандарте PN.

21.27. Коэффициент изменения механических свойств резин

при повышенной температуре

Коэффициент изменения механических свойств при повышенной температуре Kt — это отношение значений показателей, определенных при повышенной температуре, к значениям тех же показателей, определенных при температуре (20 ± 2)° С:

где At — среднее арифметическое результатов испытаний, выполненных при повышенной температуре; Л20 — среднее арифметическое результатов испытаний, выполненных при t = 20° С.

Рис. 538. Аппарат для определения коэффициента морозостойкости резины при растяжении фирмы Машпри-боринторг (СССР)

Коэффициенты изменения механических свойств чаще всего определяются для следующих показателей: предел прочности при разрыве; относительное удлинение при разрыве; напряжение при определенном удлинении; деформация при сжатии.

Эти показатели устанавливаются при комнатной и повышенной температурах, как правило, до 80° С, на разрывной машине (рис. 503). Подробные рекомендации относительно определения коэффициента изменения механических свойств при повышенной температуре содержатся в стандарте PN.

21.28. Сопротивление ускоренному тепловому старению

на воздухе

Старением резины называется процесс, заключающийся в изменении ее свойств, как физико-механических, так и химических под влиянием воздействия таких факторов, как кислород, озон, повышенная температура, излучение и т. п. Ускоренным старением резины называется процесс, заключающийся в изменении ее свойств под влиянием интенсивного воздействия одного или нескольких из вышеперечисленных факторов в искусственно созданных условиях. Ускоренное тепловое старение в воздушной среде — это процесс, заключающийся в изменении физико-механических и химических свойств резины под влиянием кислорода, находящегося в циркулирующем разогретом воздухе.

Метод Гира заключается в сравнении физико-механических свойств образцов резины, подвергнутых и неподвергнутых ускоренному тепловому старению в воздухе. За основу принимают предел прочности при разрыве, напряжение при определенном удлинении, относительное удлинение при разрыве, а также твердость резины. Могут также сравниваться и другие свойства.

Ускоренное старение производится в специальном термостате, оборудованном терморегулятором, поддерживающим температуру с точностью до ~ 1° С. В необходимых случаях используются термостаты с вентиляторами, обеспечивающими циркуляцию воздуха.

Исследование проводят при одной из следующих температур: (70 =ь 1), (125 =£ 1), (150 =fc 2) и (250 =ь 2)° С. Время исследования 1, 3, 7, 10 сут или кратное 7 сут. Максимальное время старения выбирается так, чтобы образец за это время не подвергся полному разрушению.

Сопротивление резины ускоренному тепловому старению SC рассчитывается по формуле

где SC — сопротивление резины ускоренному тепловому старению, %; Л о — значение выбранного показателя до старения; Ai — значение выбранного показателя после старения.

Приводя результаты, необходимо при SC указывать, по какому показателю определяется сопротивление ускоренному старению, например, SCRn когда сопротивление определяется по пределу прочности при разрыве.

21.29. Сопротивление ускоренному старению

в кислородной бомбе

Определение этого свойства состоит в сравнении физико- • механических свойств образцов резины, подвергнутых ускоренному старению в бомбе, заполненной кислородом при давлении (2,1 ± 0,1) МПа. Температура, при которой производится исследование, равна (70 2)° С; время — 24 ч или кратное этому числу.

Об изменении свойств образцов судят по следующим показателям резины: предел прочности при разрыве; напряжение при определенном удлинении, относительное удлинение при разрыве резины. Можно использовать и другие свойства резины.

Сопротивление резины кислородному старению STL рассчитывают по следующей формуле:

где А0 — значение выбранного показателя до старения; Агзначение выбранного показателя после старения.

Подробные рекомендации относительно определения свойства резины сопротивляться старению в кислородной бомбе приведены в стандарте PN.

21.30. Сопротивление действию озона

Определение сопротивления резины разрушающему действию озона заключается в том, что образцы резины, находящиеся в растянутом состоянии, подвергают воздействию воздуха, содержащего озон, и наблюдают за состоянием поверхности образца (появлением трещин).

Воздушно-озонную атмосферу получают в озонной камере, которая состоит из генератора озона, нагревателя воздуха, регулятора температуры, вентилятора, вызывающего циркуляцию воздуха в камере со скоростью не менее 0,33* 10~2 м3/с. Кроме озонной камеры прибор оснащен аппаратурой для контроля концентрации озона в воздухе, а также управления генератором озона.

Если в стандартах не указываются условия проведения испытаний, рекомендуется концентрация озона (50 ± 5) объемных частей на 100 млн. частей воздуха и температура (30 2)° С.

При исследовании резины из каучука с низким сопротивлением воздействию озона, например из натурального, бутадиен-стироль-ного, бутадиен-нитрильного, необходимо создавать более мягкие

условия, например концентрация озона должна составлять (25 ± 5) объемных частей на 100 млн. частей воздуха, а температура — (30 ± 2)° С.

При исследовании резины, предназначенной для изделий, работающих при повышенных концентрациях озона, допускается создание более жестких условий, например концентрация озона (200 ± 20) объемных частей на 100 млн. частей воздуха, а температура (50 ± 2)° С.

Образцы, предназначенные для испытания в камере до возникновения первых трещин, должны иметь форму полосок с размерами: длина (120 — 0,5) мм; расстояние между зажимами не менее 40 мм; ширина (10 0,5) мм; толщина (2,0 0,2) мм. Края образцов должны быть закруглены радиусом, равным 0,2 мм.

Образцы, предназначенные для проведения испытания до полного разрушения, должны иметь толщину (0,5 ± 0,1) мм, а остальные размеры такие, как и в предыдущем случае.

Допускается использование образцов и другой формы и размеров при контроле свойств готовых изделий. Результаты исследований, полученных при использовании образцов с разными размерами и конфигурацией, не сравнимы.

Если в стандартах специально не указывается степень удлинения, следует использовать относительное удлинение 20%. Допускаются относительные удлинения 10, 40 и 50%.

Испытание проводят следующим образом. Резиновые полоски размещают в рамочных зажимах при соответствующих удлинениях и после некоторой выдержки их вносят в озонную камеру на требуемый промежуток времени. Затем производится осмотр поверхности полосок невооруженным глазом или при помощи лупы с увеличением, указанным в стандартах на готовые изделия. Подробные рекомендации относительно определения сопротивления резины действию озона приведены в стандарте PN.

[21.31. Изменение свойств резин под воздействием жидкостей

Воздействие жидкостей на резину выражается степенью изменения (в процентах) таких характеристик резин, как масса, объем, размер и физико-механические свойства.

Определение проводят на образцах, погруженных в жидкость при данной температуре в течение определенного промежутка времени.

На практике применяют следующие методы оценки воздействия жидкости на резины, основанные на определении: изменения массы; изменения объема резины; изменения размеров; количества материалов, экстрагированных жидкосттью; изменений механических свойств при растяжении и твердости резины, набухшей в жидкости и после сушки.

Для исследований используют жидкости, в контакте с которыми резина находится во время эксплуатации, или контрольные жидкости: изооктан, смеси изооктана с толуолом. Температура и время воздействия жидкости приведены в стандартах на резину или резиновые изделия.

Объем образца должен быть около 3- 10"4 м3, а толщина не больше 3 мм. Испытанию подвергаются не менее трех образцов. Подробные рекомендации по определению сопротивления резины воздействию жидкостей содержатся в стандарте PN.

21.32. Пятнообразующие свойства

Пятнообразующие свойства резины определяются одним из трех методов: А, В или С. Метод А заключается в осмотре места контакта контрольной пластинки с резиной с целью выявления наличия пятен.

Два образца исследуемой резины в форме пластинок с размерами 13х26х(2—4) мм помещаются между двумя пластинками из стали с размерами 55x55 мм. Поверхности пластинок, соприкасающиеся с резиной, должны быть выкрашены светлой синтетической эмалью. Подготовленные таким образом образцы выдерживают в термостате в течение 24 ч при температуре (80 ± 1)° С под нагрузкой 4,5 Н. По истечении 24 ч пластинки с образцами извлекают из термостата, отделяют от образцов, чистят влажным сукном, а затем сушат и облучают ультрафиолетовым светом в течение следующих 24 ч при помощи лампы «Филиппе Хп 125». Пластинки следует уложить на плоскости, находящейся на расстоянии 30 см от лампы в месте, ограниченном двумя концентрическими кругами с диаметрами 80 и 300 мм, причем центр этих кругов должен находиться на оси лампы. После окончания исследования на пластинках в месте соприкосновения с резиной не должны появляться пятна.

Метод В заключается в определении пятнообразования резиной за счет миграции. Два образца исследуемой резины, выполненные в форме пластинок с размерами 13х26х(2—4) мм, помещают на стальную пластинку с размерами 80x110 мм. Поверхность пластинки должна быть выкрашена светлой синтетической эмалью. Пластинку вместе с образцом облучают ультрафиолетовыми лучами в течение 24 ч при помощи лампы «Филиппе Хп 125», как это описано в методе А. После окончания исследования не должны появляться пятна или ореол вокруг места соприкосновения резины со стальной пластинкой.

Метод С заключается в обсервации пятнообразования путем миграции в жидкости. Приготавливают смесь, состоящую из 15 объемных частей нефти и 85 объемных частей гептана. В эту смесь помещают образцы резины так, чтобы объем этих образцов составлял V3 объема жидкости. Затем погружают до половины стальную пластинку, выкрашенную светлой синтетической эмалью. Пластинку оставляют в жидкости на 5 ч при комнатной температуре, причем жидкость перемешивается через определенные промежутки времени.

По истечении 5 ч пластинку вынимают из жидкости и высушивают, а затем в течение 24 ч облучают ультрафиолетовым светом лампы «Филиппе Хп 125», как в методе А.

После окончания исследования сравнивают поверхности пластинки: ранее погруженную в жидкость с бывшей на поверхности. Допускаются только те пятна или изменения окраски, которые поддаются устранению путем очистки пластинки без нарушения слоя эмали.

Рис. 540. Способ зажима образцов (метод А):

1 — крепящий болт; 2 — промежуточная обойма; 3 — зажим; 4 — образец

21.33. Прочность связи резины с металлом

Прочность связи резина—металл, полученной путем вулканизации или склеивания, определяют тремя методами: отрыва (метод А), отслаивания (метод В); сдвига (метод С). Определение заключается в измерении нагрузки, приложенной перпендикулярно плоскости соединения резины с металлом в случае методов А и В и приложенной параллельно в случае метода С.

Для определения нагрузки, необходимой для разрыва контрольного об-

Рис. 539. Образец для определения прочности связи резины с металлом по методу А

разца, применяют разрывные машины, которые позволяют регистрировать растягивающую силу, выраженную в Н и обеспечивающую постоянную скорость раздвижения зажимов — (0,4- 10"3 =±= 0,3- 10"4) м/с или (0,8- 10"3 =t 0,8- 10"4) м/с.

Определение методом А. Для определения прочности связи по этому методу применяются образцы, изображенные на рис. 539. Способ закрепления образца в зажимах разрывной машины показан на рис. 540. Испытание заключается в определении нагрузки, при которой происходит разрушение образца. Рекомендуется скорость движения зажимов (0,4-10~3 0,3-10"4) м/с.

Прочность связи резины с металлом (МПа) равняется частному от деления нагрузки, вызывающей разрыв образца, на площадь поперечного сечения:

где Ргр — нагрузка, вызывающая разрыв образца, Н; Ар — площадь поперечного сечения образца, мм2.

Определение методом В. Определение проводится на образцах с параметрами, приведенным на рис. 541. Полоска резиновой смеси, предназначенная для вулканизации, должна быть толщиной

Рис. 541. Зажим (а) с образцом (б) для определения прочности связи резины по методу В

8 мм. Полоска металла длиной 25 мм (рис. 541) соединяется с полоской резины либо резиновой смеси. Поверхность рабочего отрезка площадью 25x25 мм получают, обматывая оба конца полоски изоляционным материалом, предохраняющим металл от прямого контакта с резиной.

Образцы вулканизуют в многогнездной пресс-форме. Растяжение производят при помощи вспомогательного зажима таким образом, чтобы во время опыта можно было свободно наблюдать отслаивание резины. Более длинный конец резиновой полоски нужно закрепить в нижнем зажиме аппарата. Скорость движения нижнего зажима должна составлять (0,8- 1СГ3 =±= 0,8 . 10~4) м/с. После разрыва образца следует записать максимальную нагрузку. Прочность соединения резины с металлом Rrozp (Н/м) рассчитывается по следующей формуле:

Рис. 542. Размеры пластинок и способ их закрепления для

определения прочности связи резины по методу С: 1 — металлическая внутренняя пластинка; 2 — внешние металлические пластинки; 3 — резиновые пластинки

где Proz — максимальная нагрузка, наблюдаемая при испытании, Н; s — ширина образца, мм.

Определение методом С. Образец состоит из двух внутренних и двух внешних металлических пластинок, соединенных четырьмя резиновыми пластинками. Резмеры резиновых и металлических пластинок, а также способ их соединения представлены на рис. 542, пресс-форма для их вулканизации — на рис. 543.

Для испытания используется вспомогательный зажим (рис. 544). Образец следует вначале нагрузить силой, равной

ЮН. После получения начального напряжения необходимо приложить силу, растягивающую систему со скоростью (0,8- 1(Г3 =£ 0,8- 10"4) м/с до разрушения образца, после чего записывается максимальная нагрузка.

Прочность связи резины с металлом при сдвиге (МПа) вычисляется по формуле

где— максимальная нагрузка при растяжении, Н; А0

площадь начального сечения, м2.

Деформация сдвига Q (мм) рассчитывается путем вычитания из полной деформации образца толщины двух слоев резины.

Степень сдвига Q' (%) равна

Максимальная степень сдвига Qmax является степенью сдвига в момент разрушения образца. Подробные рекомендации относительно определения прочности связи резина—металл содержатся в стандарте PN.

21.34. Кажущаяся плотность пористой резины

Кажущаяся плотность пористой резины — отношение массы образца к его полному объему вместе с порами. Она определяется на образцах пористой резины, имеющих правильную геометрическую форму объемом от 5- 10~4 до 3- 1СГ2 м3. Объем образца вычисляют по его размерам, а массу определяют взвешиванием. Кажущаяся плотность

где р — кажущаяся плотность, кг/м2; т — масса образца, кг; V = abh м3, причем а, b, h — средние размеры образца, м.

346

За конечный результат принимается среднее арифметическое результатов трех исследований. Подробные рекомендации относительно определения кажущейся плотности пористой резины содержатся в стандарте PN.

21.35. Твердость пенистой резины

Показатель твердости пенистой резины выражается силой в ньютонах, необходимой для вдавливания стандартного диска б пенистую резину до деформации, равной 60% начальной толщины.

Рекомендуется использование образцов с размерами 200 X X 200x50 мм, допускается применение и других образцов,

Рис. 545. Прибор для исследования твердости пенистой резины

однако их толщина не должна быть меньше 25 мм, а диаметр или наименьшая сторона поверхности, подвергающейся сжатию, должна быть больше используемого диска, по крайней мере, на 30 мм. Испытанию подвергаются не менее пяти образцов.

Определение показателя твердости производят на измерительном приборе (рис. 545), который состоит из устройства для создания на образце или резиновом изделии нагрузки 1 кН; устройства для измерения степени деформации на заданное значение

в процентах от начальной толщины образца или готового изделия; устройства для измерения нагрузки, необходимой для деформации образца. В состав прибора также входит перфорированный стол с отверстиями диаметром 5—8 мм, которые расположены на

расстоянии 10—30 мм друг от дру- т а б л и ц а 88

га, а также диск (рис. 546) с размерами, приведенными в табл. 88.

Масса каждого диска должка составлять 1 кг. Диск вдавли-

Рис. 546. Диск

вается в исследуемый образец со скоростью 2,5- 10~3 м/с. Резуль: тат определения является средним арифметическим результатов, полученных в пяти опытах. Приводят его вместе с указанием типа диска. Подробные рекомендации относительно определения твердости пенистой резины даны в стандарте PN.

21.36. Деформация пористой резины при сжатии

Определение деформации заключается в том, что образец, помещенный между двумя параллельными плоскостями, подвергают сжатию, при этом замеряют деформацию при определенной нагрузке или нагрузку при определенной деформации.

Образцы изготавливаются в форме цилиндра с диаметром (32 ± 0,1) мм и высотой (38 =±= 0,2) мм. Образцы, полученные из готовых изделий, должны обладать площадью основания не менее 5-10"4 м2. Отношение высоты изделия к его диаметру или наименьшему размеру основания должно составлять не менее 1 : 2 и не более 1,5 : 1.

Сжатие проводят на разрывной машине со специальным зажимом при скорости сближения сжимающих панелей 0,8-10~4 м/с. Образец сжимают и освобождают 10 раз. После выполнения сжатия в последний раз измеряют деформацию образца еа при заданной нагрузке или нагрузку о при заданной деформации образца, причем

или

где еа — относительная деформация при сжатии; hQ — высота образца до испытания, мм; /ix — высота образца под воздействием нагрузки, мм; а — напряжение, мН/м2; Р — нагрузка, необхо-

Основные размеры дисков для определения твердости пенистой резины, мм

Размер

Тип диска

А

в

d

305

152,5

h

38

30

г

25

11

димая для возникновения а, мН; А0 — площадь поверхности начального сечения образца, м2.

В случае необходимости определяется также величина остаточной относительной деформации после сжатия &'0 или гг по. формулам:

где— остаточная относительная деформация,— ос

таточная относительная деформация, вызванная деформацией г> %; h2 — высота образца через 1 мин после снятия напряжения, мм; hs — высота образца через 1 мин после устранения деформации, мм.

За конечный результат принимается среднее арифметическое результатов исследований трех образцов. Подробные рекомендации относительно определения деформации пористой резины при-сжатии содержатся в стандарте PN.

21.37. Воздухопроницаемость прорезиненных тканей

Определение этого свойства заключается в создании по обе стороны образца из прорезиненной ткани разницы давлений,, равной 0,1 м ьод. столба, и измерении объема воды, вытесненной;

Рис. 547. Аппарат Шоппера для определения газопроницаемости прорезиненных тканей

Рис. 548. Аппарат Шоппера для определения влагопроницаемости прорезиненных тканей

воздухом, пропущенным через образец ткани площадью 1-10""3 м3 в течение 1 мин.

Это испытание проводится на аппарате Шоппера (рис. 547). Образцы с минимальными размерами 7X7 см после закрепления,

в аппарате имеют рабочую поверхность 1- 1СГ3 м2. Проницаемость -обрезиненных тканей определяется как среднее арифметическое результатов трех измерений.

Ткань, не пропускающая воздух, — это такая ткань, которая во время исследования при разнице давлений 0,1 м вод. столба ъ течение 1 мин совершенно не пропускает воздух.

Подробные рекомендации относительно определения воздухопроницаемости прорезиненной ткани на аппарате Шоппера приведены в стандарте PN.

21.38. Водопроницаемость прорезиненных тканей

Определение водопроницаемости заключается в том, что исследуемую ткань подвергают действию воды в течение определенного времени при определенном давлении, а затем устанавливают, пропускает ли ткань воду.

Для исследования используют аппарат Шоппера (рис. 548). Образец имеет форму диска с минимальным диаметром 180 мм. Рабочая площадь поверхности образца, помещенного в зажим, равна 1 • 10~2 м2. Сущность испытания заключается в том, что одну сторону ткани подвергают действию воды при давлении 1 м вод. столба в течение 15 мин, 1 или 2 ч, после чего осматривают поверхность образца со стороны, которая не соприкасалась с водой.

Водопроницаемой тканью считают такую ткань, на которой за время испытания появляется хотя бы одна капля воды. Тканью с малой водопроницаемостью можно считать такую ткань, которая за время исследования становится влажной с другой стороны. Водонепроницаемой тканью можно считать такую ткань, которая за время исследования не пропускает на другую сторону никаких

следов воды. Подробные рекомендации относительно определения водопроницаемости на аппарате Шоппера приведены в стандарте PN.

Рис. 549. Резинокордный образец

21.39. Прочность связи резина—корд (Н-метод)

Определение этого свойства заключается в измерении силы, необходимой для того, чтобы вырвать одну кордную нить из резинокордного образца в форме буквы Н.

Для изготовления образцов берут нити из основы кордной ткани и резиновую смесь. При помощи специальной пресс-формы вулканизуют резиновые полоски шириной (9 =±= 0,2) мм и толщиной {2,5 0,1) мм, между которыми помещают поперечные кордные нити. Расстояние между полосками должно быть (7 0,5) мм. После резки получают образцы, показанные на рис. 549.

За показатель прочности связи принимают нагрузку, фиксируемую на шкале разрывной машины в момент выдергивания нити из резины при скорости движения нижнего зажима 5- 1СГ3 м/с. Подробные рекомендации относительно определения, прочности связи резина—корд Н-методом содержатся в стандарте PN.