Для каких IR-каучуков применяется ГОСТ ISO 2303-2013
ГОСТ ISO 2303-2013 распространяется на полиизопреновые каучуки (IR) растворной полимеризации, не наполненные маслом (каучуки общего назначения), и устанавливает методы их оценки. В стандарте приведены:
- физические и химические методы испытаний исходного каучука;
- стандартные ингредиенты и стандартная рецептура резиновой смеси;
- оборудование и режимы приготовления и вулканизации смесей для определения вулканизационных характеристик и свойств вулканизатов.
Отбор и подготовка пробы каучука IR для испытаний
- Лабораторную пробу массой приблизительно 1,5 кг отбирают по ISO 1795.
- Подготовку пробы выполняют по ISO 1795.
Какие физико-химические показатели определяют у каучука IR
Вязкость по Муни
- Вязкость по Муни определяют по ISO 289-1 на пробе, подготовленной по ISO 1795 без вальцевания.
- Результат записывают как ML (1 + 4) при 100 °C.
Содержание летучих веществ
Содержание летучих веществ определяют по ISO 248-1.
Содержание золы
Содержание золы определяют по ISO 247.
Стандартная рецептура резиновой смеси для оценки IR (таблица ГОСТ)
Стандартная рецептура приведена в таблице 1 стандарта. Для приготовления смесей используют национальные или международные стандартные ингредиенты, а при их отсутствии — ингредиенты, согласованные между заинтересованными сторонами.
| Наименование | Массовая часть |
|---|---|
| Изопреновый каучук (IR) | 100,00 |
| Стеариновая кислота | 2,00 |
| Оксид цинка | 5,00 |
| Сера | 2,25 |
| Контрольный промышленный технический углерод (N330) | 35,00 |
| TBBS | 0,70 |
| Всего | 144,95 |
Требования к TBBS по ГОСТ ISO 2303-2013
- TBBS — М-трет-бутилбензотиазол-2-сульфенамид (согласно ISO 6472).
- Поставляется в виде порошка с содержанием нерастворимого вещества не более 0,3% (определяют по ISO 11235).
- TBBS хранят в закрытом сосуде при температуре окружающей среды; содержание нерастворимого вещества рекомендуется проверять каждые 6 месяцев.
- Если содержание нерастворимого вещества более 0,75%, TBBS бракуют.
Приготовление смеси: вальцы и закрытый резиносмеситель
Оборудование и процедуры подготовки, смешения и вулканизации должны соответствовать ISO 2393. Стандарт допускает смешение:
- на вальцах (два метода — A и B);
- в закрытом резиносмесителе (одностадийное или двухстадийное смешение).
Отмечено, что смешение разными методами может приводить к разным результатам. Для межлабораторных испытаний или серии смесей рекомендуется использовать один и тот же метод смешения.
Смешение на вальцах: общие условия
- Для обоих методов масса загрузки ингредиентов для стандартных вальцов должна быть в 4 раза больше массы рецептуры.
- Температура поверхности валков при смешении: (70 ± 5) °C.
- В зазоре между валками поддерживают хорошо обрабатываемый запас смеси; при необходимости регулируют зазор.
Метод A (вальцы): последовательность операций и время
| Операция | Время, мин | Общее время, мин |
|---|---|---|
| Пропускают каучук два раза при зазоре 0,5 мм (~2 мин), не допуская обволакивания валков; затем взвешивают | 2,0 | 2,0 |
| Вальцуют каучук при зазоре 1,4 мм; делают по два подреза на 3/4 валка с каждой стороны | 2,0 | 4,0 |
| Зазор 1,7 мм: вводят стеариновую кислоту; делают по одному подрезу на 3/4 валка с каждой стороны | 2,0 | 6,0 |
| Вводят оксид цинка и серу; делают по два подреза на 3/4 валка с каждой стороны | 3,0 | 9,0 |
| Равномерно вводят технический углерод; после ввода ~50% углерода устанавливают зазор 1,9 мм и подрезают один раз; затем вводят остаток углерода, включая просыпавшийся на поддон; после ввода всего углерода выполняют подрез | 13,0 | 22,0 |
| При зазоре 1,9 мм вводят TBBS; делают по три подреза на 3/4 валка с каждой стороны | 3,0 | 25,0 |
| Срезают смесь; зазор 0,8 мм; пропускают 6 раз свернутую в рулон смесь перпендикулярно поверхности валков | 3,0 | 28,0 |
- Листуют смесь до толщины около 6 мм и выполняют контрольное взвешивание (ISO 2393).
- Если масса смеси отличается от расчетной более чем на +0,5% или −1,5%, смесь бракуют и проводят повторное смешение.
- Для оценки вулканизационных характеристик (ISO 3417 или ISO 6502) перед испытаниями смесь выдерживают 2—24 ч при стандартной температуре и влажности (ISO 23529).
- Для пластин листуют смесь до толщины около 2,2 мм (или до требуемой толщины для колец по ISO 37).
- Перед вулканизацией выдерживают смесь 2—24 ч (ISO 23529).
Метод B (вальцы): укороченная процедура
| Операция | Время, мин | Общее время, мин |
|---|---|---|
| Два прохода каучука при зазоре (0,5 ± 0,1) мм без вальцевания; затем вальцуют, постепенно увеличивая зазор до 1,4 мм | 2,0 | 2,0 |
| Вводят стеариновую кислоту; по одному подрезу на 3/4 валка с каждой стороны | 2,0 | 4,0 |
| Вводят серу и оксид цинка; по два подреза на 3/4 валка с каждой стороны | 3,0 | 7,0 |
| Вводят 50% технического углерода; по два подреза на 3/4 валка с каждой стороны | 3,0 | 10,0 |
| Вводят оставшийся углерод, включая просыпавшийся на поддон; по три подреза на 3/4 валка с каждой стороны | 5,0 | 15,0 |
| Вводят TBBS; по три подреза на 3/4 валка с каждой стороны | 3,0 | 18,0 |
| Срезают смесь; зазор (0,5 ± 0,1) мм; 6 проходов рулона перпендикулярно поверхности валков | 2,0 | 20,0 |
Дальнейшие операции (листование ~6 мм, контроль массы +0,5%/−1,5%, выдержка 2—24 ч и подготовка листа ~2,2 мм) выполняют аналогично методу A.
Смешение в закрытом резиносмесителе: ключевые требования
- Для смесителя номинальным объемом 65—2000 см³ масса одноразовой загрузки должна соответствовать объему (см³), умноженному на плотность резиновой смеси.
- После выгрузки смеси и перед последующей загрузкой смеситель охлаждают до температуры ниже 60 °C; режим контроля температуры не меняют в пределах серии.
- При одностадийном смешении температура выгружаемой смеси не должна превышать 120 °C.
- При двухстадийном смешении температура выгружаемой смеси после начальной стадии должна быть в пределах 150—170 °C, а после завершающей стадии — не выше 120 °C.
Одностадийное смешение в закрытом смесителе (типовая процедура из стандарта)
| Операция | Время, мин | Общее время, мин |
|---|---|---|
| Загружают каучук, опускают затвор и пластицируют | 1,0 | 1,0 |
| Вводят предварительно смешанные: оксид цинка, серу, стеариновую кислоту и TBBS (без потерь), затем вводят технический углерод; очищают горловину и затвор; опускают затвор | 1,0 | 2,0 |
| Смешение | 7,0 | 9,0 |
- После выгрузки фиксируют максимальную температуру смеси; контролируют, чтобы она не превышала 120 °C.
- После выгрузки смесь пропускают на вальцах при (70 ± 5) °C: один раз при зазоре 0,5 мм, затем два раза при зазоре 0,3 мм.
- Далее выполняют листование (обычно до ~6 мм), контроль массы (+0,5%/−1,5%), выдержку 2—24 ч (ISO 23529) и подготовку листа ~2,2 мм для образцов.
Двухстадийное смешение: начальная стадия в смесителе и завершение на вальцах
При начальном смешении в закрытом резиносмесителе используют следующую последовательность (с контролем температуры выгружаемой смеси 150—170 °C):
| Операция | Время, мин | Общее время, мин |
|---|---|---|
| Устанавливают температуру смесителя (60 ± 3) °C, задают угловую скорость роторов (в стандарте указано 77 об/мин), поднимают затвор | — | — |
| Загружают 50% каучука, вводят весь технический углерод, оксид цинка и стеариновую кислоту, затем загружают оставшийся каучук; опускают затвор | 0,5 | 0,5 |
| Смешение | 3,0 | 3,5 |
| Очищают горловину и верхнюю часть затвора | 0,5 | 4,0 |
| Смешение | 0,5 | 4,5 |
| Выгрузка смеси | 1,5 | 6,0 |
- После выгрузки смесь пропускают 3 раза при зазоре 2,5 мм и температуре валков (70 ± 5) °C; затем листуют до толщины около 10 мм и контролируют массу (+0,5%/−1,5%).
- Смесь выдерживают от 30 мин до 24 ч (ISO 23529) перед окончательным смешением.
Завершающую стадию можно выполнять либо в смесителе (с последующей обработкой на вальцах), либо на вальцах. В обоих вариантах температура смеси после завершения смешения должна быть не выше 120 °C.
Вулканизационные характеристики на реометре: режимы испытаний
Предупреждение: при вулканизации могут образовываться нитрозамины.
Реометр с колеблющимся диском (ISO 3417)
Определяют стандартные характеристики ML, MH и времена ts1, tc(50), tc(90) при условиях:
- частота колебаний: 1,7 Гц (100 циклов/мин);
- амплитуда колебаний: 1° дуги;
- чувствительность: выбирают для получения смещения не менее 75% шкалы при MH (для некоторых каучуков 75% может не достигаться);
- температура полуформ: (160,0 ± 0,3) °C;
- время предварительного прогрева: не нормируется.
Безроторный реометр (ISO 6502)
Определяют стандартные характеристики FL, FH и времена tc(50), tc(90) при условиях:
- частота колебаний: 1,7 Гц (100 циклов/мин);
- амплитуда колебаний: 0,5° дуги;
- чувствительность: выбирают для получения смещения не менее 75% шкалы при FH (для некоторых каучуков 75% может не достигаться);
- температура полуформ: (160,0 ± 0,3) °C;
- время предварительного прогрева: не нормируется.
Испытания вулканизатов IR при растяжении: температура и выбор времен
- Пластины вулканизуют при температуре 135 °C в течение трех периодов времени, выбранных из: 20, 30, 40 и 60 мин.
- Три выбранных периода должны включать: подвулканизацию, оптимум вулканизации и предельную степень вулканизации испытуемого материала.
- Вулканизованные пластины выдерживают 16—96 ч при стандартной температуре и, по возможности, стандартной влажности (ISO 23529).
- Упругопрочностные свойства при растяжении определяют по ISO 37.
Прецизионность реометрических результатов (приложение A)
В приложении A приведены показатели повторяемости (r) и воспроизводимости (R) определения вулканизационных характеристик смеси на основе IR, полученной разными методами смешения. Если результаты двух отдельных испытаний отличаются более чем на r или R (в зависимости от условий сравнения), их следует считать недостоверными и требующими проверки.
Прецизионность при смешении на вальцах (метод A)
| Характеристика | Среднее | sr | r | (r), % | sR | R | (R), % |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ML, дН·м | 6,05 | 0,15 | 0,40 | 6,61 | 0,36 | 1,01 | 16,69 |
| MH, дН·м | 39,87 | 0,25 | 0,69 | 1,73 | 1,73 | 4,86 | 12,19 |
| ts1, мин | 3,19 | 0,19 | 0,53 | 16,61 | 0,36 | 1,00 | 31,35 |
| tc(50), мин | 4,97 | 0,07 | 0,20 | 4,02 | 0,14 | 0,39 | 7,85 |
| tc(90), мин | 7,09 | 0,08 | 0,23 | 3,24 | 0,10 | 0,28 | 3,95 |
Условия измерений для таблицы: 160 °C, 1,7 Гц, амплитуда 1° дуги.
Прецизионность при двухстадийном смешении (закрытый смеситель + вальцы)
| Характеристика | Среднее | sr | r | (r), % | sR | R | (R), % |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ML, дН·м | 6,85 | 0,09 | 0,26 | 3,80 | 0,18 | 0,50 | 7,30 |
| MH, дН·м | 39,12 | 0,44 | 1,24 | 3,17 | 1,15 | 3,21 | 8,20 |
| ts1, мин | 3,82 | 0,09 | 0,26 | 6,80 | 0,24 | 0,66 | 17,28 |
| tc(50), мин | 6,23 | 0,07 | 0,19 | 3,04 | 0,45 | 1,25 | 20,06 |
| tc(90), мин | 8,47 | 0,10 | 0,27 | 3,19 | 0,44 | 1,23 | 14,52 |
Условия измерений для таблицы: 160 °C, 1,7 Гц, амплитуда 1° дуги.
Что указано в приложении B
Приложение B содержит дополнительные значения прецизионности для натурального каучука (в том числе для упругопрочностных свойств вулканизатов и вулканизационных характеристик) со ссылкой на ISO 1658:2009 (приложение B). Эти сведения приведены справочно.
Как оформлять результаты: примеры записи и состав протокола испытаний
Примеры записи результатов
- Вязкость по Муни: ML (1 + 4) 100 °C = …
- Реометр (ISO 3417): ML = … дН·м; MH = … дН·м; ts1 = … мин; tc(50) = … мин; tc(90) = … мин
- Испытание при растяжении (ISO 37): результаты по требуемым показателям спецификации/программы испытаний.
Что обязательно включить в протокол испытаний (раздел 9)
- обозначение настоящего стандарта;
- информацию для идентификации пробы;
- время и температуру определения вязкости по Муни, а также информацию о вальцевании (если применялось);
- метод определения золы (метод A или B по ISO 247);
- используемую стандартную рецептуру и использованные стандартные ингредиенты;
- использованную процедуру смешения;
- условия кондиционирования (в соответствии с примененной процедурой приготовления смеси);
- по реометрии (раздел 6): ISO 3417 или ISO 6502, а также время измерения MH или FH;
- периоды вулканизации (раздел 7);
- любые отмеченные отклонения при испытаниях;
- процедуры, не предусмотренные стандартом/ссылочными документами (включая необязательные);
- результаты с указанием единиц измерения;
- дату проведения испытаний.
Ссылочные нормативные документы (с соответствующими ГОСТ)
| Ссылочный документ | Наименование | Соответствующий межгосударственный стандарт (приложение ДА) |
|---|---|---|
| ISO 37:2011 | Определение упругопрочностных свойств при растяжении | ГОСТ ISO 37—2013 (ЮТ) |
| ISO 247:2006 | Определение золы | ГОСТ ISO 247—2013 (ЮТ) |
| ISO 248-1:2011 | Определение содержания летучих веществ (метод горячего вальцевания и метод с термостатом) | ГОСТ ISO 248-1—2013 (ЮТ) |
| ISO 289-1:2005 | Определение вязкости по Муни | Соответствующий межгосударственный стандарт не указан |
| ISO 1795:2007 | Отбор проб и дальнейшие подготовительные процедуры | ГОСТ ИСО 1795—96 (NEQ) |
| ISO 2393:2014 | Приготовление, смешение и вулканизация резиновых смесей для испытаний | ГОСТ 30263—96 (NEQ) |
| ISO 3417:2008 | Определение вулканизационных характеристик на реометре с колеблющимся диском | Соответствующий межгосударственный стандарт отсутствует |
| ISO 6502:1999 | Руководство по эксплуатации реометров | Соответствующий межгосударственный стандарт отсутствует |
| ISO 23529:2010 | Подготовка и кондиционирование образцов для физических методов испытаний | ГОСТ ISO 23529—2013 (ЮТ) |
❓ Частые вопросы
При каких условиях по ГОСТ ISO 2303-2013 измеряют вязкость по Муни для каучука IR?
Вязкость по Муни определяют по ISO 289-1 на пробе, подготовленной по ISO 1795 без вальцевания. Результат записывают как ML (1 + 4) при температуре 100 °C. Эти условия нужно указать в протоколе испытаний вместе с информацией о вальцевании, если оно применялось.
Какая стандартная рецептура смеси используется для оценки IR по ГОСТ ISO 2303-2013?
На 100,00 массовых частей каучука IR берут 2,00 стеариновой кислоты, 5,00 оксида цинка, 2,25 серы, 35,00 технического углерода N330 и 0,70 TBBS. Общая сумма по рецептуре составляет 144,95 массовых частей. По этой смеси определяют вулканизационные характеристики на реометре и свойства вулканизатов.
Чем отличаются методы смешения на вальцах A и B в ГОСТ ISO 2303-2013?
Оба метода выполняют при температуре валков (70 ± 5) °C и при загрузке, в 4 раза превышающей массу рецептуры. Метод B короче по времени: быстрее вводят ингредиенты и выполняют 6 проходов при зазоре (0,5 ± 0,1) мм в конце смешения. Стандарт предупреждает, что разные методы могут давать разные результаты, поэтому в серии испытаний выбирают один метод.
Когда смесь считается непригодной по результатам контрольного взвешивания?
После листования до толщины около 6 мм выполняют контрольное взвешивание по ISO 2393. Если масса смеси отличается от расчетной более чем на плюс 0,5% или минус 1,5%, смесь бракуют и проводят повторное смешение. Это правило указано для процедур смешения на вальцах и после смешения в смесителе.
Какие режимы реометрии и вулканизации установлены стандартом для оценки IR?
Для реометра с колеблющимся диском используют 160,0 ± 0,3 °C, 1,7 Гц и амплитуду 1° дуги, а для безроторного реометра — 160,0 ± 0,3 °C, 1,7 Гц и амплитуду 0,5° дуги. Пластины для испытаний при растяжении вулканизуют при 135 °C в течение трех времен, выбранных из 20, 30, 40 и 60 минут, чтобы включить недовулканизацию, оптимум и предельную степень вулканизации. Перед испытанием вулканизаты кондиционируют 16—96 часов по ISO 23529.