轮胎胶料性能测试仪器及其进展ppt课件

1、轮胎胶料性能测试仪器及其进展 北京万汇一方科技开展陈毅敏一、测试的原理及根本方法有一系列的规范规范 二、测试的准确度、可靠性、效率，以及在 减少操作人员和防止人为误差方面有了明显的提高三、测试仪器的运用位置从研讨实验室向混炼车间快检站转移四、几种应该注重的仪器 一、测试的原理及根本方法有一系列的规范规范 早期，人们是用手、眼、牙齿作为橡胶产品和橡胶胶料的检测手段 随着橡胶工业的开展，曾经建立了一系列较为全面的测试方法规范： 国家规范GB、行业规范HB 国际规范ISO 美国资料学会规范ASTM 国家规范中关于橡胶根底物理性能测试的方法规范有项未包含行标 近来仪器的开展，绝大部分都是基于这些规范的

2、原理和所规定的方法。其改动只是更准确、更全面 规范也存在一个与时俱进的问题，也在不断的修订或复审加工性能测试强伸性能测试运用性能测试正在遭到注重近20年开场注重最早遭到注重二、测试的准确度、可靠性、效率，以及在减少操作人员和防止人为误差方面有了明显的提高 现代测试技术推进了仪器在功能、精度等方面的飞速开展：高精度的传感器技术计算机技术数字化技术自动控制技术新资料技术 橡胶紧缩生热实验机橡胶紧缩生热实验机 Goodrich Flexometer 执行规范： GB1687、ISO4666、ASTM D623 原理： 经过控制温度及惰性杠杆系统的平衡，实验在恒定应力的作用下以一定的振幅、频率紧缩试样

3、，测定试样的温升及紧缩变形 主机组成： 偏心机构、加荷系统，平衡机构偏心机构平衡机构加载系统橡胶紧缩生热实验机橡胶紧缩生热实验机 Goodrich Flexometer 用于表征硫化橡胶在紧缩屈挠下的温升及耐疲劳性能 分析确定橡胶胶料的疲劳寿命 间接预测轮胎或其他橡胶制品的运用寿命新型自动紧缩疲劳实验机新型自动紧缩疲劳实验机 根本功能是根据国际规范ISO 4666 界定的恒应变屈挠实验机。 其驱动构造和温度丈量系统作了革命性的变化。 具有自动测试功能 经过调整软件还可以扩展其功能驱动构造驱动构造 采用线性马达驱动构造取代传统的偏心驱动构造，使整个仪器的动态性能得到提高偏心驱动结构液压驱动结构线

4、性马达驱动结构- 机械控制 - 噪音大+ 低能耗 + 无需水冷+ 造价低- 高能耗- 需要水冷- 液压油渗漏+ 高动态性能+ 电子控制+ 低能耗+ 无需水冷+ 高动态性能+ 电子控制+ 环保+ 低噪音- 造价高温度丈量系统温度丈量系统 传统实验机： 只需试样底座接触测温方式 新型实验机： 添加了运用自动温度探针丈量试样内部温度的功能，防止了温度的偏向温度测定方式温度测定方式试样温度由下夹具托盘中心点接触温度测定试样的内部温度由气压驱动的温度探针在实验终了时测取也可以将温度探针在整个实验过程中都保管在试样内部实时测取探针的位置由一个线性马达驱动、调整，使之一直处于试样平均高度一半的位置自动测试功

5、能自动测试功能试样库内部构造1、高度丈量站2、增量编码器3、试样规范储存架4、试样输入区5、自动加料臂扩展功能扩展功能 经过调整软件可以进展恒应力屈挠实验 还可以多种不同的实验波形曲线测试资料的粘弹特性三、测试仪器的运用位置从研讨实验室向混炼车间快检站转移 20年前我国轮胎厂快检站三大工程： 比重天平、硬度计、拉力机 如今的标配设备； 门尼仪、硫化仪、硬度计、比重天平 正在逐渐进入快检站的设备： 炭黑分散度测定仪、加工性能实验机、磨耗实验机？测试仪器用于质量控制从研讨实验室向混炼车间快检站转移所带来的变化： 必需顺应现代轮胎制造技术的要求 必需顺应混炼车间的节拍 必需顺应混炼车间的环境质量控制

6、实验最根本的要求是要简单、重现性好、可靠性好。门尼粘度计门尼粘度计 门尼粘度计圆盘剪切粘度计属转动型塑性计 由转子、模腔、加热控温安装和转矩丈量系统组成。 在实验过程中，坚持恒定的温度和压力，圆盘形转子以恒定速率普通为2.00r/min在充溢橡胶的圆柱形模腔内旋转，转子的外表和模腔内壁之间发生剪切作用。测定橡胶对转子转动所施加的转矩，作为橡胶生胶或胶料的粘度值门尼粘度值。 门尼粘度计门尼粘度计 门尼粘度计的主要用途是控制生胶的质量和检测天然橡胶和合成橡胶的加工性能 门尼粘度值与天然橡胶和丁苯橡胶的分子量分布具有相关性，它可比较不同等级生胶在混炼和塑炼时的特性 门尼粘度计也用于对胶料的焦烧时间和

7、硫化速度进展评价，但如今已逐渐被硫化仪所取代门尼粘度计门尼粘度计 门尼粘度计与紧缩型塑性计相比，其主要优点是可以在恒速率下延续剪切变形，因此可以研讨胶料的触变效应和构造效应。门尼粘度计门尼粘度计 门尼粘度计的运用限制在于其剪切速率。 橡胶加工过程中的剪切速率大约范围： a模压110秒； b混炼和压延10100秒； c压出1001000秒； d注射硫化100010000秒。 规范的门尼粘度计以大约1.6秒的剪切速率任务剪切速率随转子的直径而异特殊用途的多速门尼粘度计特殊用途的多速门尼粘度计 国内： 中科院长春运用化学研讨所曾试制过有12个速度0.053r/min的变速门尼粘度计， 国外 日本也有

8、多速门尼粘度计产品11个速度：0.05120r/min。 多速门尼粘度计在运用中往往会遇到由于橡胶与金属部件之间的滑移产生偏向，以及剪切速率提高而生热带来的限制。用门尼粘度计进展用门尼粘度计进展胶料松弛性能的测定胶料松弛性能的测定 门尼松弛测试所获得的应力松弛结果与工厂加工过程中出现的问题具有一定的相关性。所以可以以此来了解胶料的特性 门尼松弛的数据还可被用来研讨聚合物特性如：凝胶、平均分子量、分子量分布、塑性及聚合物配合情况炭黑种类、用量、混炼技术等的变化硫化仪硫化仪 对胶料硫化过程进展延续测试的一类仪器的总称 根本原理都是经过丈量胶料在加热硫化过程中往复剪切变形时的阻力力矩变化，表征胶料与

9、加热硫化过程有关的性能的变化情况如初始粘度、焦烧时间、正硫化时间、硫化平坦期和过硫化形状等硫化仪不同的称号硫化仪不同的称号 Rheometer 流变仪 Curometer 硫化仪 Vulcameter 硫化仪 ODR Oscillating Disk Rheometer 振荡圆盘式流变仪 MDR Moving Die Rheometer 动方式流变仪硫化仪不同的剪切方式硫化仪不同的剪切方式 现有的硫化仪采用两种不同的剪切方式： 直线剪切以华莱士(Wallace-Shawbury)硫化仪为代表 改动剪切以孟山都(Monsanto)流变仪为代表 直线剪切型硫化仪直线剪切型硫化仪 优点： 对试样可作

10、简单的剪切变形，而且对橡胶的传热性能良好 缺陷： 由于模腔一边须开口，使试样在硫化过程中压力遭到损失且易产生微孔，丈量过程中硫化网络构造容易氧化降解，呵斥数据的重现性不好Wallace-Shawbury硫化仪硫化仪 Wallace-Shawbury硫化仪硫化仪 构造原理：有上下两块电热平板，平板之间有一个传力小板，把橡胶试样放在小板两面，对这个传力板施加一个恒定振幅的正弦应力，然后再丈量其应变 特点：仪器构造简单，试样尺寸小、传热快、硫化时间缩短，因此实验经过量大。价钱相对来说比较廉价 缺陷：对配方的微小变化不太敏感振荡圆盘式流变仪振荡圆盘式流变仪(ODR) Oscillating Disk

11、Rheometer 振荡圆盘式流变仪简称ODR 构造原理：一个双面圆锥形的转子埋在闭合模腔的橡胶试样中，用电热器维持实验温度。用电机带动偏心器使转子以一个小弧度作正弦形振荡，丈量转子振荡时所需求的力 振荡圆盘式流变仪振荡圆盘式流变仪(ODR)动方式动方式(无转子无转子)流变仪流变仪MDR Moving Die Rheometer 动方式流变仪简称MDR 构造原理：将两个平截头圆锥体相对，组成一个准封锁模腔在两半模腔之间只留一个很小的缝隙。下模腔以一个设定的角度振荡，对橡胶试样施加一个均匀的剪切，橡胶中产生的剪切应力再作用于上模腔。用传感器并经过电子放大处置后得出常规的硫化曲线。 动方式动方式(

12、无转子无转子)流变仪流变仪MDR MDR不运用转子，而且试样截面也较薄，使得试样中的温度均匀程度要比ODR好。这样就可把线性剪切型硫化仪的传热快和振荡圆盘式硫化仪的良好的重现性结合起来。动方式动方式(无转子无转子)流变仪流变仪MDR MDR可以设计成自动装卸试样的型式 硫化仪用途硫化仪用途 可用来检测配方称量和混炼工艺方面的误差 在轮胎厂胶料质量控制方面，它们正在逐渐取代传统的物理测试方法、取代老式的质量控制实验仪器硫化仪硫化曲线硫化仪硫化曲线 硫化曲线可以分为三个部份，分别可以表征胶料的加工性能、硫化特性和物理特性： 区表征资料加工特性， 区表征资料的硫化特性即胶料焦烧时间、硫化速度等。 区

13、表征硫化胶的物理性能，硫化仪硫化曲线硫化仪硫化曲线硫化仪硫化曲线的平坦性硫化仪硫化曲线的平坦性 硫化曲线的平坦性可以表征硫化胶抗返原性的大小，即硫化胶的老化性能。 胶料的抗返原性普通以弹性模量到达最大值后下降5的时间长短来表示，时间越长表示其抗返原性能越好。硫化仪硫化曲线的平坦性硫化仪硫化曲线的平坦性橡胶加工性能分析仪橡胶加工性能分析仪RPA Rubber Processability Analyser橡胶加工分析仪简称RPA 构造原理： RPA可以视作是在MDR的根底上，经过加强温度控制与调理功能，增大可摆动的幅度，拓宽摆动的频率范围设计构成的动态机械流变测试仪 用于丈量硫化前、硫化中和硫化

14、后的的生胶、母炼胶和最终混合料，在一个广大的温度、应变和频率范围内的流变性能和动态机械性能橡胶加工性能分析仪橡胶加工性能分析仪RPA与MDR相比有以下方面的变化： 在温度控制方面 在摆动幅度方面 在剪切速率方面 在振荡频率方面橡胶加工性能分析仪橡胶加工性能分析仪RPA RPA实践上是综合并扩展了门尼粘度计、硫化仪和硫化模拟仪的功能，是一种多功能仪器炭黑分散度测定仪炭黑分散度测定仪 炭黑分散度测定方法大多存在两种情况： 一种情况是制样方法繁杂、仪器设备庞大昂贵。很难顺应消费的需求，特别是现代轮胎橡胶消费工艺中在线快速检测的需求。 另一种情况是经过人工对比判别，人为的不确定要素如个人的阅历、认识的

15、差别等等很难防止。 方法分类方法分类快速比较法快速比较法 国际规范ISO 11345所引荐的快速比较法，是目前国内外橡胶行业普遍采用的一种快速测定炭黑分散度的方法测试原理测试原理 根据菲利浦 PHILIP 十级规范照片； 采用Person提出的Dispergrater分割视场显微镜技术； 对混炼胶或硫化胶中炭黑的分散情况进展快速的测定；规范图片规范图片分割视场显微镜技术分割视场显微镜技术 测定步骤测定步骤 用特定的方法切割待测橡胶试样，显露新颖外表； 垂直下刀，以免出现刀痕干扰察看 以30角的光线沿切割方向照射，表现新颖试样外表的情况； 30角、规范的亮度、新颖的外表 根据试样新颖外表不规那么

16、体的大小、出现频率，判别橡胶中填料的分散等级。 光光源源分散等级分散等级 分级情况（级）分散情况分类91087563412很好好可接受不确定差很差比较方法比较方法 炭黑分散度测定仪炭黑分散度测定仪四、几种应该注重的仪器 快速塑性计快速塑性计 又名华莱氏(Wallace)快速塑性计。 是一种紧缩型塑性计， 实验普通在1001条件下进展，能在1分钟内完成实验，其结果以毫米百分数表示，称为“快速可塑度值。 P0反映NR的可塑性， PRI衡量NR的抗氧化性能NR生胶性能目的的控制生胶性能目的的控制 1965年以前，NR是按外观分级。不反映NR的实践性能。 1965年，规范马来西亚橡胶SMR初次采用技术

17、分级。促进了NR的质量提高，减少了贸易争端。是一个宏大的提高。 1970年，SMR进展了修订，把塑性初值P0和塑性坚持率PRI正式列入SMR的质量规范。 1975年，ISO2000:1975也把塑性初值P0和塑性坚持率PRI正式列入NR的质量规范。作为技术分级的中心内容。塑性坚持率塑性坚持率 用来测定各种生胶、混炼胶的塑性值和天然生胶塑性坚持率PRI可塑度坚持率或称抗氧指数。 Pt试样老化30min后快速塑性值； Po试样老化前快速塑性值。 100PPPRIot快速塑性计快速塑性计快速塑性计用途快速塑性计用途 天然橡胶生胶性能目的的控制 加工性能的预测 热氧老化性能的预测皮克皮克(Pico)磨

18、耗实验机磨耗实验机橡胶磨耗与轮胎磨耗橡胶磨耗与轮胎磨耗 橡胶磨耗的种类以及方法相当多，而且复杂；每一种测定橡胶磨耗性能的方法均有其特定的运用场所 轮胎的磨耗不仅与轮胎用橡胶资料以及配合技术有关，关键与轮胎的运用有关磨耗实验与轮胎运用的相关性磨耗实验与轮胎运用的相关性 对经典的磨耗实验机而言，普通以为各种磨耗实验方法之间，有关磨耗实验结果与载重汽车轮胎胎面运用的相关性顺序为： 皮克阿克隆、改良型兰伯恩威廉 磨耗实验的苛刻度severity的顺序为: 皮克威廉阿克隆改良兰伯恩实践车辆阿克隆磨耗实验机阿克隆磨耗实验机NBSNBS磨耗实验机磨耗实验机邵坡尔磨耗邵坡尔磨耗(DIN) (DIN) 实验机实

19、验机皮克磨耗实验机皮克磨耗实验机 皮克(Pico)磨耗实验是ASTM所采用的橡胶规范磨耗实验方法，主要用于测定胎面胶的耐磨性 测试原理：用两把规定尺寸的碳化钨刀，在45牛顿4.5公斤负荷下垂直“刮磨橡胶试样，实验时转台的旋转方向每隔20转变换一次，总实验转数为80转。测定在实验期间所磨掉的橡胶的体积皮克磨耗测试原理皮克磨耗测试原理皮克磨耗公用刀具皮克磨耗公用刀具 刀刃的锐角为60刀的刃面宽度必需在1518微米范围内皮克磨耗实验机的调校皮克磨耗实验机的调校 实验之前对实验机要进展调整校正： 运用耐磨性相差极大的五个规范橡胶试样进展实验准确度为10，假设五个规范橡胶结果的陈列顺序与按皮克法测定的最

20、终耐磨性一样，那么可以为磨耗机曾经调妥。 皮克磨耗测试过程皮克磨耗测试过程 实验前先用公用研磨机将试样外表磨去 实验时试样所受的负荷普通取45N 试样的转速为普通602rpm。试样正向转动20转后，除去外表胶粒和粉末，再反向转动20转，这样交叉正、反转4次共80转 取出试样，用天平称量，准确到0.0001g 实验过程中，要延续均匀地撒下氧化铝和硅藻土等量混合的防粘粉末。皮克磨耗影响要素皮克磨耗影响要素 负荷 是影响实验结果的主要要素，负荷增大，磨耗体积急剧增大。 转速 与负荷相比，转速影响比较小，而且与负荷有关。低负荷时，转速对磨耗影响不大；高负荷时，转速添加，磨耗体积增大 刀的锐度 一定要控

21、制在一定的范围内。方法规定每磨25个试样，就要用5种规范胶料进展校准，合格后方能继续进展实验，否那么需求进展研磨或改换刮刀。 防粘粉末 对磨耗也有影响橡胶动态切割实验机橡胶动态切割实验机 一种特殊的磨耗实验，模拟当轮胎胎面以相当的力量撞到锋利的物体时，外表被穿透或被切割导致崩花掉块情况的实验方法 测试原理：用一种经过特殊设计的刀头，以一定的能量反复冲击旋转着的圆轮状橡胶试样，模拟轮胎胎面胶在实践运用时所阅历的切割和崩花掉块的情况动态切割实验任务原理动态切割实验任务原理动态切割实验任务原理动态切割实验任务原理动态切割实验割刀部分动态切割实验割刀部分 冲击频率：10.03HZ或15120rpm可调； 冲程：481mm； 刀尖夹角：60； 刃锋利度：0.0150.020mm； 切刀宽度：6.3mm； 刀对试样的静态荷重：400475g或可调；动态切割实验试样部分：动态切割实验试样部分： 试样尺寸：50mm12mm 试样转速：75015rpm或2001000 rpm可调 实验时间： 普通为10min(199min可调)动态切割实验影响要素动态切割实验影响要素 负荷 试样的转速 刀的锐度实验室磨耗实验机实验室磨耗实验机LAT100 测试原理： 将橡胶试样以设定的负荷、倾