ISO 46492024 硫化橡胶或热塑性橡胶使用旋转圆柱形鼓装置测定耐磨性标准立项发展报告

硫化橡胶或热塑性橡胶使用旋转圆柱形鼓装置测定耐磨性标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Rubber,vulcanizedorthermoplastic—Determinationofabrasionresistanceusingarotatingcylindricaldrumdevice摘要橡胶材料的耐磨性能是评价其使用寿命和应用范围的关键技术指标，直接关系到轮胎、输送带、传动带等橡胶制品在实际工况中的服役表现与安全性。随着橡胶工业的快速发展和技术进步，国际标准化组织（ISO）持续对耐磨性测试方法标准进行修订与完善。本报告围绕ISO4649:2024《硫化橡胶或热塑性橡胶使用旋转圆柱形鼓装置测定耐磨性》的立项背景、修订历程、技术内容及行业影响进行系统阐述。该标准由国际标准化组织橡胶与橡胶制品技术委员会（ISO/TC45）归口管理，代替ISO4649:2017，于2024年8月1日正式发布实施。新版标准在保留旋转圆柱形鼓装置（DIN磨耗试验机）基本测试原理的基础上，对试验参数、试样制备、结果表达等技术细节进行了优化和完善，进一步提升了试验方法的精密度和重现性，为全球橡胶工业的产品质量控制、国际贸易和技术交流提供了更加科学、统一的技术依据。本报告旨在为标准使用者提供全面的技术解读和应用指导，并为我国橡胶行业相关标准的制修订提供参考借鉴。关键词：硫化橡胶；热塑性橡胶；耐磨性测定；旋转圆柱形鼓装置；国际标准；ISO4649Keywords:vulcanizedrubber;thermoplasticrubber;abrasionresistancedetermination;rotatingcylindricaldrumdevice;internationalstandard;ISO46491引言橡胶材料因其独特的高弹性、耐磨性和密封性能，广泛应用于轮胎制造、矿山输送、机械密封、轨道交通、航空航天等国民经济重要领域。在实际服役过程中，橡胶制品常因摩擦磨损而导致性能劣化和失效，耐磨性能因而成为衡量橡胶材料综合品质的核心指标之一。据统计，橡胶制品的磨损失效约占其总失效模式的30%以上，提升橡胶材料耐磨性能对于延长产品使用寿命、节约资源和降低能耗具有重要的经济价值和社会意义。磨损性能的测试受多种因素影响，包括摩擦副性质、载荷大小、滑动速度、环境温度、磨料特性等，因而选用科学合理的测试方法和统一规范的试验标准，是准确评价橡胶材料耐磨性能、实现不同实验室间数据比对的基础前提。在国际标准化框架下，ISO4644标准历经数十年的发展与完善，已形成了一套以旋转圆柱形鼓装置为核心的通用耐磨性测试方法，成为全球橡胶工业界广泛认可和采用的国际标准。2024年8月，国际标准化组织正式发布了ISO4649:2024新版标准，这是该标准在近年来的又一次重要技术修订，标志着橡胶耐磨性能测试技术在国际标准化进程中又迈出了新的步伐。本报告将对该标准的立项背景、编制过程、技术内容及行业发展意义进行系统性的梳理和分析。2标准立项背景与修订历程2.1国际需求与技术发展背景橡胶耐磨性能测试的标准化工作始于20世纪中叶。随着汽车工业和矿山机械的快速发展，对橡胶制品耐磨性能的评价需求日益迫切。各国相继建立了不同的耐磨测试方法和设备体系，其中最具代表性的是德国的DIN磨耗试验方法。该方法采用旋转圆柱形鼓装置，以一定载荷将橡胶试样压在覆盖有特定砂布的回转鼓上，通过测量试样在规定行程内的体积磨损量来评价其耐磨性能。由于该方法操作相对简便、测试周期短、结果区分度好，逐渐被国际社会广泛接受。国际标准化组织橡胶与橡胶制品技术委员会（ISO/TC45）长期负责橡胶及相关产品的国际标准制修订工作。为统一各国不同的耐磨性能测试方法和评价体系，ISO/TC45于20世纪70年代启动了耐磨性能测试方法的国际标准编制工作，最终形成了ISO4649标准的第一版。此后，该标准经历了多轮修订与更新。2.2标准的历次修订沿革ISO4649标准自发布以来，先后经历了数次技术修订，历次版本变化如下：-ISO4649:1985——首版发布，确立了旋转圆柱形鼓装置测定橡胶耐磨性能的基本方法框架，规定了A法和B法两种测试模式。-ISO4649:2002——第一次实质性技术修订，对试验参数、砂布规格、试样夹持方式等技术细节进行了优化调整，增加了精密度数据。-ISO4649:2010——进一步对标准进行技术勘误和微调，完善了试验报告的内容要求。-ISO4649:2017——对标准进行了系统修订，更新了规范性引用文件，优化了试验条件控制要求，完善了结果计算与表达方式。-ISO4649:2024——最新版本，于2024年8月1日正式发布实施。2.3ISO4649:2024的立项背景ISO4649:2024的修订工作是在全球橡胶工业技术持续进步和测试技术不断完善的背景下启动的。具体而言，此次修订主要基于以下几个方面的需求：（1）技术需求的更新：近年来，新型橡胶材料和配合体系不断涌现，对耐磨性能测试方法的适用性和准确性提出了更高要求。原有的技术内容需要根据新材料的发展特点进行调整和补充。（2）精密度数据的验证与完善：实验室间的比对试验数据需要持续积累和验证，以更为准确地评价标准的精密度水平，为实验室能力验证和结果判定提供可靠依据。（3）与相关标准的协调一致性：随着ISO/TC45下属各标准体系的不断更新，需要保持ISO4649与其他相关标准（如硬度测试、拉伸性能测试、环境试验等标准）之间的技术协调和引用关系的一致性。（4）技术内容的精化：在标准应用过程中发现的个别表述模糊、参数界定不够精确等问题需要在本次修订中予以解决。3标准主要技术内容3.1适用范围ISO4649:2024规定了使用旋转圆柱形鼓装置测定硫化橡胶或热塑性橡胶耐磨性能的试验方法。该标准适用于评价橡胶材料在受控条件下的耐磨性能，不涉及实际使用条件下橡胶制品磨损寿命的预测。标准所规定的试验方法涵盖了两种测试模式（方法A和方法B），可根据被测材料的特性及测试要求进行选择。3.2方法原理该标准的测试原理是将规定形状和尺寸的圆柱形橡胶试样安装在试样夹持器上，以规定的垂直力将试样端面压在覆盖有标准砂布、以规定速度旋转的圆柱形转鼓表面。在试样与砂布之间产生相对滑动摩擦，从而使试样端面产生磨损。经过规定的摩擦行程后，测定试样的质量损失，并根据试样密度计算体积磨损量，以此评价橡胶材料的耐磨性能。方法A（非旋转试样法）适用于耐磨性能较好、磨损量较小的材料测试，试样在测试过程中不绕自身轴线旋转；方法B（旋转试样法）适用于耐磨性能较差、磨损量较大的材料测试，试样在随转鼓摩擦的同时绕自身轴线缓慢旋转，使磨损更加均匀。两种方法所需的摩擦行程均为40m，对应转鼓旋转圈数为200转（方法A）或400转（方法B，每转对应摩擦行程为0.2m的特定转鼓配置）。3.3试验装置标准对旋转圆柱形鼓装置的技术要求包括：-旋转圆柱形鼓：直径（150±0.2）mm，转速（40±1）r/min，鼓面覆盖有规定牌号和粒度的砂布；-试样夹持器：能够将试样牢固夹持，并可施加规定的垂直力，垂直力范围一般为2.5N、5N或10N；-砂布：规定粒度和磨料材质的标准砂布，砂布宽度应能覆盖试样摩擦轨迹；-行程计数装置：精确记录转鼓的旋转圈数或试样摩擦行程；-天平：精度为0.1mg的分析天平，用于称量试样磨损前后的质量。3.4试样制备试样为圆柱形，直径（16±0.2）mm，厚度不低于6mm。试样可通过直接硫化模制或从制品/试片上裁切制得。试样表面应平整、无缺陷、无气泡。对于需要从厚度较薄的制品上取样的情况，允许将多层薄片叠加粘合至所需厚度，但须在试验报告中注明取样方式。试验前，试样应在标准实验室环境（温度（23±2）℃，相对湿度（50±10）%）中调节不少于16小时。3.5试验程序试验的核心操作步骤包括：安装标准砂布、安装试样并施加规定载荷、开启转鼓驱动装置、运行至规定摩擦行程后自动停机、取下试样清除表面附着粉尘、称重并计算磨损量。试验中应严格控制环境温度和试验参数的稳定性，确保试验结果的准确性和可重复性。3.6结果计算与表示体积磨损量按以下公式计算：V=(m₁-m₂)/ρ式中：-V——体积磨损量（mm³）；-m₁——磨损前试样的质量（mg）；-m₂——磨损后试样的质量（mg）；-ρ——试样的密度（mg/mm³）。体积磨损量数值越小，表明材料的耐磨性能越好。试验结果可取多次测试的算术平均值，并报告标准偏差。标准同时给出了精密度数据，为实验室间比对和测试结果评价提供了参考依据。4标准修订的主要技术变化与ISO4649:2017相比，ISO4649:2024在技术内容上进行了若干重要调整和完善，主要体现在以下方面：1.规范性引用文件的更新：新版标准更新了规范性引用文件，反映了相关基础标准的最新版本，确保了标准之间的协调一致性。2.术语和定义的完善：进一步明确了相关术语的定义和表述，使标准文本更加严谨、规范。3.试验装置技术要求的细化：对旋转圆柱形鼓装置、砂布的关键技术参数作了更为精确的界定，以减小不同实验室设备差异对测试结果带来的影响。4.试样制备和状态调节要求的补充：对试样的制备方法、取样原则和状态调节条件进行了补充说明，提高了标准的可操作性。5.精密度数据的更新：基于最新的实验室间比对试验结果，更新了标准的精密度数据，使精密度表述更加符合当前实验室的实际测试水平。6.试验报告的规范化：进一步明确了试验报告应包含的信息内容，促进了测试结果的可追溯性和信息完整性。5标准归口单位及主要参与单位介绍5.1国际标准化组织橡胶与橡胶制品技术委员会（ISO/TC45）ISO/TC45是国际标准化组织下属负责橡胶与橡胶制品领域标准制修订的专门技术委员会，其秘书处长期由印度标准局（BIS）承担。ISO/TC45下设多个分技术委员会（SC）和工作组（WG），分别负责橡胶原材料、测试方法、橡胶制品等不同领域的标准制定工作。其中，ISO/TC45/WG1（物理测试方法工作组）具体负责包括耐磨性能测试在内的橡胶物理性能测试方法标准的制修订工作。ISO/TC45汇聚了来自全球各成员体的橡胶技术专家，他们代表着橡胶原材料供应商、制品制造商、检测机构、科研院所和用户单位等各方利益，通过协商一致的方式推动橡胶领域国际标准的制定和更新。ISO4649标准的历次修订均在ISO/TC45的框架内完成。5.2主要参与单位在ISO4649:2024的修订过程中，德国标准化协会（DIN）及其下属的橡胶技术委员会（DIN-FNK111）发挥了重要的技术主导作用。德国作为全球橡胶工业强国和DIN磨耗试验方法的发源地，在橡胶耐磨性能测试领域积累了大量的试验数据和丰富的实践经验。德国标准化协会橡胶技术委员会（DIN-FNK111）具体负责组织德国国内的技术专家参与ISO4649标准的修订工作。该委员会汇集了来自德国主要的橡胶制品生产企业、原材料供应商、大学及研究机构的技术代表，在标准修订过程中积极贡献德国在耐磨测试技术方面的先进经验，为国际标准技术参数的优化和精密度数据的完善提供了重要技术支撑。德国专家长期担任ISO/TC45/WG1工作组的重要职务，在耐磨性能测试方法国际标准的制定中发挥着举足轻重的作用。此外，来自日本、美国、法国、中国等国家的标准化技术组织和橡胶行业专家也积极参与了本标准的修订工作，通过国际标准的制修订程序提出了各自的技术意见和修订建议。6标准的行业应用与影响分析6.1在橡胶工业生产质量控制中的应用ISO4649:2024作为橡胶耐磨性能测定的基础方法标准，在全球橡胶工业领域具有广泛的应用基础。在轮胎制造行业，ISO4649所规定的耐磨性能测试方法是轮胎胎面胶配方研发和产品质量控制中最基本的评价手段之一。配方工程师通过对比不同配方体系的体积磨损量数据，优选出兼具良好耐磨性能和综合物理机械性能的配方方案。在输送带、传动带、胶管、胶鞋等橡胶制品的生产中，耐磨性能同样作为关键质量控制指标列入产品标准或技术规范中。6.2在材料研发和科学研究中的应用在橡胶材料的科学研究和新型材料开发中，ISO4649标准方法被广泛应用于评价不同橡胶基材、不同填料体系（如炭黑、白炭黑、石墨烯、碳纳米管等）以及不同配合剂对材料耐磨性能的影响规律。科研人员借助标准化的测试方法，可以建立材料组成-结构-耐磨性能之间的构效关系模型，为高性能耐磨橡胶材料的设计与开发提供科学依据。6.3在贸易仲裁和质量监督中的应用随着橡胶制品国际贸易的日益繁荣，供需双方对产品质量的验收和争议仲裁需要统一的技术依据。ISO4649作为国际通用的测试方法标准，在国际贸易中被广泛引用为耐磨性能的仲裁试验方法。同时，各国质量监督部门和第三方检测机构在橡胶制品质量监督抽查中，也普遍采用该标准作为评价耐磨性能的试验依据。6.4对相关标准体系的支撑作用ISO4649不仅是独立的测试方法标准，同时也为众多橡胶制品产品标准提供了测试方法的技术支撑。在ISO/TYRE系列标准、输送带产品标准、橡胶密封件产品标准等大量国际标准和国家标准中，均引用了ISO4649作为耐磨性能的测试方法。因此，该标准的每一次技术修订都直接影响着庞大标准体系的技术一致性和适用性。7结论与展望ISO4649:2024《硫化橡胶或热塑性橡胶使用旋转圆柱形鼓装置测定耐磨性》的正式发布，是橡胶耐磨性能测试领域国际标准化工作的一项重要成果。该标准的发布进一步完善了旋转圆柱形鼓装置测试方法的技术体系，为全球橡胶工业提供了一份更加科学、严谨、可操作性强的耐磨性能测试技术规范。从技术发展角度来看，耐磨性能测试方法始终处于持续改进和完善的过程中。当前，随着新能源汽车、高性能轮胎、特种橡胶制品等应用领域的快速发展，对橡胶材料耐磨性能的评价需求日益多样化。如何在保持传统方法连续性的基础上，开发适应新材料、新工况的测试方法，是未来标准化工作需要重点关注的方向。从国际标准发展趋势来看，ISO/TC45将继续关注如下技术方向：（1）耐磨性能测试方法的进一步精度提升和实验室间比对验证；（2）新型磨料和砂布标准的开发与验证；（3）基于实际工况模拟的耐磨性能测试方法研究；（4）数字化和自动化技术在耐磨测试中的应用。对于我国橡胶行业而言，ISO4649:2024的发布实施对我国橡胶及相关领域国家标准和行业标准的同步更新提出了新要求。建议国内相关标准化技术组织及时跟踪国际标准的最新动态，适时启动对应国家标准（GB/T9867）的同步修订工作，确保我国橡胶耐磨性能测试方法标准与国际标准保持同步，为我国橡胶制品的技术质量提升和国际贸易提供更好的标准支撑。参考文献[1]ISO4649:2024,Rubber,vulcanizedorthermoplastic—Determinationofabrasionresistanceusingarotatingcylindrica