Випробування гум до дії високих температур (стр. 2 из 2)

Методи випробування гум на старіння.

Старіння гум- фактор, що визначає довгочасність та надійність гумових виробів. За нашого часу до довговічності виробів ставляться дуже великі вимоги, тому випробування на старіння, які дозволяють встановлювати гарантійні строки експлуатації та зберігання гумових виробів, підібрати оптимальні рецептури для гум, які працюють в різних умовах, набувають особливе значення та актуальність.

Таблиця 1. Характеристика стійкості гум до старіння

Умовні позначки оцінки стійкості гум до старіння

ДП-дуже погана; Д-добра; П -погана; ДД-дуже добра; ЗД - задовільна; Відм - відмінна

Вид каучуку	Різновид дії
	Атмосферна	Дія сонця	Озонна	Теплова
Натуральний	Д	ЗД	Відм	П
Бутадієн-стирольний	Д	ЗД	П	ЗД
Бутадієн-нітрильний	Д	ЗД	П	Д
Етилен-пропіленовий	Відм	Відм	Відм	ДД
Бутилкаучук	Відм	Відм	ДД	X
Фторкаучук	Відм	Відм	ДД	Відм
Хлоропреновий	Відм	Відм	Ох	ДД
Силоксановий	Відм	Відм	Відм	Відм

Методи випробувань поділяються на

1) методи природного старіння та

2) методи штучного старіння. Обидва методи передбачають, в свою чергу, випробування гум в вільному та деформованому стані.

Методи природного старіння.

Під природним старінням розуміють зміну фізико-механічних властивостей гум при дії умов, в яких відсутні будь-які фактори, що штучно прискорюють процес старіння. Випробування на природне старіння можна проводити як в термостаті, так і в атмосфері.

Метод старіння в термостаті (ГОСТ 271) імітує зберігання гум в складських умовах. Зразки, що випробуються, які мають форму та розміри лопаток по ГОСТ 270, поміщають в термостат при температурі повітря 20 ± 2° С. Тривалість старіння від 3 до 24 місяців, а іноді і більше.

Після встановленого строку старіння визначають міцнісні показники зразків та порівнюють їх з відповідними характеристиками вихідних зразків. По середнім результатам обчислюють коефіцієнти старіння. Якщо для гум важливо оцінити зміну при старінні інших показників, наприклад, морозостійкості, діелектричних властивостей, то коефіцієнти старіння знаходять по цим показникам.

Коефіцієнти старіння визначають по формулі:

,

где

и -фізико-механічний показник гуми відповідно до та пічок старіння.

Коефіцієнти старіння для стандартных гум на основірізних каучуків наведені в таблиці 2. Головною причиною різної стійкості до теплового старіння є різна хімічна будова макромолекул еластомерів. Наявність великої кількості подвійних зв’язків погіршує стійкість до старіння, а атомів фтору, хлору, силіцію тощо – підвищує її.

За атмосферного старіння оцінюють здатність гум до зберігання або експлуатації в природних кліматичних умовах при дії сонячної радіації, вологи, температури, вітру, складу навколишнього повітря. Умови випробувань повинні відповідати таким, в яких буде зберігатись або експлуатуватись гума. Тому випробування проводять як на відкритих, незахищених площадках, так і на площадках, які захищені від прямого попадання вологи та и сонячного світла (будки, навіси і т. ін.). Якщо передбачено зберігання і експлуатація гум в конкретній кліматичній зоні, то випробування проводять в місцях з найбільш жорсткими для даної кліматичної зони умовами. Умови природного старіння, які створюється на таких відкритих площадках, відповідають умовам експлуатації гумових виробів.

Таблиця 2. Стійкість до теплового старіння наповнених (сажових) гум

Марка каучука	Умови випробування		Коефіцієнт теплового старіння за межею міцності
	Температура, °С	Тривалість, годин
НК (натуральний)	100	144	0,16
СКБ (бутадієновий нестереорегулярний)	100	144	1,30
СКД(бутадієновий стереорегулярний)	100	96	0,50
СКС-10 (СКМС-10) (бутадієн-стирольний з вмістом стиролу 10 %)	100	72	0,67
СКС-30 (СКМС-30) (бутадієн-стирольний з вмістом стиролу 30 %)	100	72	0,7
СКН-18 (ізопреновий)	120	48	0,42
СКН-26 (бутадієн-нітрильний з вмістом акрилонітрилу 26 %)	120	48	0,22
СКН-40 (бутадієн-нітрильний з вмістом акрилонітрилу 26 %)	120	48	0,31
СКС-10-1 (бутадієн-стирольний карбоксилатний з вмістом стиролу 10 %)	100	144	1,00
СКС-30-1 (бутадієн-стирольний карбоксилатний з вмістом стиролу 30 %)	й	144	0,95
СКЭП (етилен-пропіленовий)	150	120	0,40
Бутилкаучук	120	48	0,85
СКФ-26 (фторкаучук)	300	24	0,50
СКФ-32 (фторкаучук)	250	240	0,34
Наірит (хлоропреновий)	100	72	0,95 - 1,0
СКУ-2 (уретановий)	100	72	0,95
СКТ (силоксановий)	250	240	1,10

Випробують як недеформовані гуми в формі пластин розміром 150X 150X1 мм, так і статично розтягнуті гуми в формі смужок розміром 10X100X 1 мм. Підготовка та установка зразків повинна відповідати вимогам методу випробування на атмосферне старіння (ГОСТ 1140).

Стійкість до старіння недеформованих гум оцінюють по строкам появи певних дефектів (липкості, плям, тріщин и т. ін.) та по коефіцієнтам старіння, які визначають на зразках по ГОСТ 270, що викарбовано з пластин, які піддали старінню.

Стійкість до старіння розтягнутих гум характеризують проміжком часу від початку випробування до появи перших тріщин, до розриву або до появи інших дефектів. Крім того, проводять оцінку тріщин (в балах) на ділянці, яка найбільш постраждала, за спеціальною шкалою, що ураховує частоту та глибину тріщин.

Результати старіння оцінюють через певні строки (в залежності від завдання) в інтервалі від кількох місяців до 10 років від початку випробування.

Основний недолік методів природного старіння - тривалість. Тому на практиці часто користуються більш короткочасними методами штучного старіння. Однак природне старіння дає точну оцінку стійкості гуми до старіння в конкретних кліматичних умовах.

Накопичення даних по природному старінню гум має велике значення для перерахунку строків штучного старіння на відповідні строки природного старіння (метод екстраполяції).

Методи штучного старіння.

Під штучним старінням розуміють зміну фізико-механічних властивостей гуми внаслідок дії факторів, які прискорюють процес старіння (нагрів, підвищені концентрації озону або кисню, ультрафіолетове опромінювання тощо).

Існує ряд методів прискореного старіння гуми: теплове, озонне, світло-озонне та т. Ін.

Методи штучного старіння дозволяють викликати в гумі за короткий строк зміни, які з’являються в ній при природному старінні через декілька років. Якщо, наприклад, зміна властивостей гуми в процесі витримки протягом 3 діб при 100°С ідентично зміні її властивостей за атмосферного старіння протягом 5 років, можна вважати, що даний режим прискореного старіння відповідає п’ятирічному строку зберігання гуми в атмосферних умовах. Для нових розроблених гум дані, по природному старінню яких ще відсутні, використовують дані штучного зберігання найбільш близьких по складу гум.

В повітряному середовищі, в кисневому середовищі, під тиском та в інертному середовищі можна проводити прискорене теплове старіння. Випробування гуми в недеформованому стані на прискорене теплове старіння в повітряному середовищі (ГОСТ 271) складається з витримки зразків в термостаті за температури в межах від 70 до 250°С протягом заданого часу та визначення коефіцієнтів старіння. Зразки мають форму стандартних двобічних лопаток по ГОСТ 270.

Тривалість випробування (24, 48, 72, 96, 144 або 240 годин) встановлюється в залежності від призначення гуми, температура випробування - в залежності від виду каучуку, з якого виготовлено гуму. Умови прискореного старіння для різних каучуків наведено і таблиці 3.

теплостійкість температура старіння гума

Таблиця 3. Рекомендований температурний режим штучного прискореного старіння для різних гум

Вид каучуку	Температура старіння, єС
НК, СКИ-3	70 ± 1	100 ± 1
СКБ, СКД, СКС, СКМС, СКН, бутилкаучук, наірит	100 ± 1	120 ± 1,5
СКЭП, ХСПЭ, СКБА, СКЭПТ	120 + 1,5	150 ± 1,5
Силоксановий, фторвмісний	200 ± 2,0	250 ± 2,5

За підбору температури випробування необхідно ураховувати температурну область застосування гуми.

Для випробувань на старіння використовують термостат, який складається з нагрівача та робочої камери, з вентилятором для циркуляції нагрітого повітря. Робота нагрівальних елементів автоматично регулюється контактним термометром та реле. В термостаті підтримується температура з точністю до ±1ч2 °С.

Література

1. Берштейн Л.А. Лабораторный практикум по технологии резины. - Л.: Химия, 1989. - с. 169-182.

2. Захаров Н.Д. Лабораторный практикум по технологии резины. – М.: Химия, 1988. с. 116-122.