Испытания в лабораторных условиях
ГОСТ ISO 5603-2013 устанавливает два метода определения прочности связи резины с металлокордом на образцах, приготовленных в стандартных лабораторных условиях. Полученные результаты, в зависимости от примененного метода, могут быть несопоставимы.
Стандарт используют:
- при научно-исследовательских разработках;
- для контроля качества материалов и технологий, применяемых при производстве изделий, армированных металлокордом.
Методы допускается применять и для испытания одиночной проволоки, например бортовой. При этом метод 1 снижает зависимость измеренной адгезии от модуля упругости и прочностных свойств резины.
Сущность метода
Для определения прочности связи измеряют усилие, при котором из подготовленного образца резины выдергивают одиночный металлокорд. Для обеспечения однородности натяжения усилие должно быть направлено вдоль оси корда с помощью испытательного приспособления с отверстием круглой или квадратной формы.
Образцы получают совместной вулканизацией резины с металлокордом под давлением. Для метода 1 наружную поверхность резины армируют, для метода 2 армирование не применяют.
Типы методов испытания
| Метод | Особенность | Назначение |
|---|---|---|
| Метод 1 | Образец с армированной наружной поверхностью | Снижение влияния модуля упругости и прочностных свойств резины на результат |
| Метод 2 | Образец без наружного армирования | Испытание выдергиванием металлокорда из резинового блока стандартной формы |
Материалы
Металлокорд
Используют металлокорд в соответствии с техническими требованиями к системе крепления. Если такие требования не установлены, применяют стальной корд с латунным покрытием следующей конструкции:
- (1 × 3 × 0,15) мм + (6 × 0,27) мм;
- (7 × 4 × 0,22) мм.
Размеры корда определяют по диаметру и количеству входящих в состав проволок, начиная от центра корда.
Для контроля качества металлокорд испытывают в готовом виде, не очищая и не суша его. Корд следует хранить в сухом помещении, предпочтительно в герметичном контейнере с адсорбирующим материалом, например диоксидом кремния SiO₂.
Невулканизованная резиновая смесь
Невулканизованную смесь подбирают в соответствии с требованиями к системе крепления. По возможности смесь обрабатывают на вальцах. Если вальцевание невозможно, поверхность протирают растворителем и сушат.
Предпочтительно использовать гептан. Допускается применение нефтяных растворителей с температурой кипения от 65 °C до 125 °C, при этом остаток после выпаривания должен быть не более 3 мг на 100 см³ растворителя.
Каландрованную резиновую смесь соответствующей толщины перед использованием хранят при стандартной лабораторной температуре 23 ± 2 °C или 27 ± 2 °C, защищая полиэтиленовой пленкой темного цвета.
Армирующий материал для метода 1
Для армирования применяют:
- металлическую пластинку, обработанную усилителем адгезии, толщиной не менее 0,5 мм;
- или полоску жесткого обрезиненного металлокорда, например конструкции (1 × 3 × 0,30) мм + (6 × 0,38) мм, при толщине не более 2,5 ± 0,1 мм.
Аппаратура
Пресс-формы
Для получения образцов используют пресс-формы разной конструкции в зависимости от метода испытания.
Для метода 1 используют пресс-форму полостного типа, обеспечивающую максимальный контакт резины с металлокордом и изготовление армированных образцов. Такая форма позволяет приготовить образцы длиной 310 мм, содержащие 21 металлокордную нить. Допускается использовать аналогичные пресс-формы с другим количеством нитей, но не менее 9.
Для метода 2 используют пресс-форму для изготовления четырех образцов, каждый длиной 200 мм, содержащих по 15 металлокордных нитей.
Для корда диаметром более 1,7 мм пресс-форму метода 2 модифицируют. Если при запрессовке на глубину 12,5 мм разрывается более одной трети нитей, глубину запрессовки уменьшают.
Прочее оборудование
- вулканизационный пресс большого размера, создающий усилие не менее 100 кН;
- разрывная испытательная машина класса 2 по ISO 5893;
- машина должна обеспечивать постоянную скорость перемещения подвижного зажима 50–150 мм/мин;
- держатель для крепления образца с круглым или квадратным отверстием, обеспечивающий точную центровку корда;
- зажимы клинового, пневматического, пневмогидравлического или блокирующего типа.
Калибровка
Калибровку испытательной аппаратуры проводят по приложению А. В график калибровки входят:
- пресс-форма;
- вулканизационный пресс;
- разрывная машина;
- точность измерения усилия;
- скорость перемещения зажимов;
- держатель;
- зажимы;
- применяемые материалы.
| Параметр | Требование |
|---|---|
| Разрывная машина | По ISO 5893 |
| Точность измерения усилия | Класс 2 по ISO 5893 |
| Скорость перемещения зажимов | Постоянная скорость 50–150 мм/мин |
| Вулканизационный пресс | По ISO 2393 |
| Держатель и зажимы | По требованиям стандарта к конструкции и центровке |
Образцы для испытания
Форма образца
Форма образца зависит от метода:
- для метода 1 — резиновый блок с армирующей металлической полоской или пластиной металлокорда;
- для метода 2 — резиновый блок без наружного армирования.
Размеры образцов
Для метода 1 размеры образцов типов A и B зависят от диаметра металлокорда.
| Тип образца | Диаметр корда, мм | Глубина запрессовки L, мм | Ширина резины между армирующими слоями W, мм, не менее | Расстояние между нитями S, не менее | Диаметр или диагональ испытательного отверстия h |
|---|---|---|---|---|---|
| A | 0,5–1,0 | 10,0 | 6,0 | 62,5% от L | 85% от L |
| B | 1,0–1,7 | 10,0 | 6,0 | 62,5% от L | 85% от L |
Для метода 2 размеры образца должны соответствовать следующей таблице.
| Диаметр корда, мм | Глубина запрессовки L, мм | Ширина образца W, мм | Расстояние между нитями S, мм, не менее | Диаметр испытательного отверстия h, мм |
|---|---|---|---|---|
| 0,5–1,7 | 12,5 | 12,5 | 12,5 | 12,5 |
Если диаметр металлокорда меньше 0,5 мм или больше 1,7 мм, а также если более тонкий корд обрывается из-за высокой адгезии, применяют образцы одной формы с соответствующим перерасчетом размеров h и L.
Подготовка образцов
Общие требования
Все материалы подготавливают так, чтобы обеспечить быстрое заполнение формы. Во время подготовки используют чистые перчатки. Корд, резина и сформованный образец должны быть четко идентифицированы.
Резиновую смесь берут с избытком примерно 5%, чтобы формование под давлением происходило при достаточной текучести и нормальной вулканизации.
Подготовка для метода 1
Для каждого образца готовят:
- две заготовки армирующего материала;
- две заготовки резиновой смеси соответствующего размера;
- необходимое количество нитей металлокорда длиной не менее 300 мм.
Не допускается касаться поверхности корда, которая будет контактировать с резиной. Допускается касаться только концов. При необходимости для предотвращения раскручивания концы скрепляют защитным покрытием, припоем или клеем.
Подготовка для метода 2
Образцы готовят аналогично методу 1, но без пластин и армирующего материала. Перед вулканизацией образец собирают на специальном стенде, аналогичном пресс-форме, затем осторожно снимают, помещают в сухой контейнер и выдерживают до вулканизации при стандартной лабораторной температуре.
Вулканизацию проводят через 12 ч после приготовления.
Вулканизация
Пресс-форму с заготовками помещают в вулканизационный пресс при установленной температуре вулканизации. Форму подогревают до достижения резиной температуры около 100 °C, после чего прикладывают усилие не менее 100 кН и поддерживают его в течение вулканизации.
После вулканизации форму охлаждают водой через плиты пресса или после извлечения из пресса. Образец извлекают инструментом, избегая деформации.
Если нет других указаний, перед испытанием образец выдерживают при стандартной лабораторной температуре не менее 16 ч.
Проведение испытания
Испытание проводят при стандартной лабораторной температуре, если нет иных указаний. Образец закрепляют в разрывной машине, используя соответствующий держатель с круглым или квадратным отверстием.
Образец центрируют так, чтобы нить корда проходила точно по центру отверстия. Это необходимо для равномерного распределения натяжения по окружности корда. Затем металлокорд закрепляют в зажимах и создают натяжение, перемещая зажим со скоростью 50–150 мм/мин до разрыва образца или выдергивания корда.
Для каждой оставшейся нити процедуру повторяют. Испытывают не менее 10 нитей корда.
Обработка результатов
Прочность связи каждой металлокордной нити определяют как отношение максимального усилия к длине запрессованной нити в образце. Результат выражают:
- в Н/мм;
- или в кН/м.
Результат округляют до целого числа. Для каждого образца определяют:
- среднеарифметическое значение;
- стандартное отклонение.
Характер разрушения
Каждый разорванный образец проверяют и при необходимости определяют характер прочности связи по следующим обозначениям:
| Обозначение | Описание |
|---|---|
| R | Разрушение резинового слоя |
| M | Разрушение на границе резина–металлокорд, видна поверхность непокрытого корда |
Значения R и M выражают в процентах с интервалом 25%. Например, запись 25 R / 75 M означает, что видно 75% поверхности непокрытого металлокорда.
Протокол испытания
Протокол испытания должен содержать:
- описание и идентификацию металлокорда;
- описание и идентификацию резиновой смеси;
- использованный растворитель для очистки поверхности резины;
- время, температуру и дату вулканизации;
- обозначение настоящего стандарта;
- использованный метод — 1 или 2;
- условия проведения испытания, включая температуру и влажность при кондиционировании;
- количество испытанных нитей металлокорда;
- результаты единичных испытаний;
- среднеарифметическое значение и стандартное отклонение;
- любые дополнительные или нестандартные процедуры;
- дату проведения испытания.
Ссылочные нормативные документы
| Документ | Назначение |
|---|---|
| ISO 2393 | Приготовление, смешение и вулканизация резиновых смесей для испытаний |
| ISO 5893:2002 | Технические требования к оборудованию для испытаний на растяжение, изгиб и сжатие |
| ISO 18899:2004 | Руководство по калибровке испытательного оборудования |
| ISO 23529 | Общие процедуры подготовки и кондиционирования образцов для физических испытаний |
| ГОСТ 30263-96 | Смеси резиновые для испытания. Приготовление, смешение и вулканизация. Оборудование и методы |
| ГОСТ ISO 23529-2013 | Общие методы приготовления и кондиционирования образцов для определения физических свойств |