CN112646241B - 一种用于橡胶粘性测试的标准样本制备方法及橡胶样品测试方法 - Google Patents

一种用于橡胶粘性测试的标准样本制备方法及橡胶样品测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于橡胶粘性测试的标准样本制备方法，包括：将1500D/2/25.5的帘子布原纱使用第一胶料上胶后进行辐射照射，得到帘纱样本；所述第一胶料包括天然橡胶3#、顺丁橡胶、天然橡胶10#、炭黑、白炭黑、油、活性剂和硫磺；在所述帘纱样本两侧贴附第二胶料，进行半硫化，得到标准样本；所述第二胶料包括天然橡胶3#、顺丁橡胶、天然橡胶10#、炭黑、油、活性剂和硫磺。本发明提供了一种橡胶样品的测试方法，采用所述制备方法得到的标准样本，固定在粘性轮拉离式粘性机上，对橡胶半制品待测样品的表面粘性进行测试。本发明制备的标准样本可与所有其他橡胶半制品进行粘性测试，对同一橡胶粘性有较高的稳定性。

Description

一种用于橡胶粘性测试的标准样本制备方法及橡胶样品测试 方法
技术领域
本发明涉及橡胶制品技术领域，具体地，涉及一种用于橡胶粘性测试的标准样本制备方法及橡胶样品测试方法。
背景技术
橡胶半制品表面粘性直接关系轮胎能否更有效率进行成型作业，粘性较差时，硫化后易出现半制品之间气体不能完全排出，造成品质不良现象。因此，配方开发人员在轮胎配方开发完成后，工程作业半制品粘性评估是所有转生产前评估的一项重要项目。
行业内常用的粘性测试仪器主要是TOYOSEIKI P-3粘性验证机，其结构组成如图1所示。该粘性测试仪是一种拉离式测试仪，是用于测试未硫化橡胶等粘结体表面粘性的简易仪器；测试时，粘性轮下降并与待测样品压合，粘性轮与待测样品相接触部位是标准样本，待测样品的粘性值为粘性轮上升时感应器读取的数值，单位为N.s/m2。如图2所示，标准样本是上胶后的帘子布材料，所用原纱规格一般为1000D/2/24，经过上胶、EBR照射后裁切固定尺寸，最后用制备的标准样本固定在粘性机上，测试半制品待测样品的表面粘性，所得到的数据即为粘性数据。其中，上胶的胶料主要采用天然橡胶3#、顺丁橡胶、天然橡胶10#，并添加大量炭黑及少量白炭黑、油等橡胶辅助材料。
图3是现有标准样本的示意图，其中黑色为帘子布，白色区域为橡胶材料，橡胶厚度一般为1mm。帘子布上胶后形成标准样本，因帘子布排列之间有缝隙导致标准样本表面凹凸不平，这样测试时接触面积大小不一，导致同时测试的结果不稳定。并且，因每次所用的标准样本帘布未经半硫化处理，受放置时间、上胶所用胶料批次间门尼粘度、外界温度等因素影响较大，同一半制品所测样品粘性数值差异也较大，最后导致开发人员无法正确掌握各半制品粘性情况，对开发的配方现场粘性表现会不停地通过每次作业状况及粘性测试数据调整配方，大大增加配方开发周期及开发成本。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种用于橡胶粘性测试的标准样本制备方法及橡胶样品测试方法，本发明制备的标准样本可与所有其他橡胶半制品进行粘性测试，此标准样本对同一橡胶粘性有较高的稳定性。
本发明提供一种用于橡胶粘性测试的标准样本制备方法，包括以下步骤：
S1、将1500D/2/25.5的帘子布原纱使用第一胶料上胶后进行辐射照射，得到帘纱样本；所述第一胶料包括天然橡胶3#、顺丁橡胶、天然橡胶10#、炭黑、白炭黑、油、活性剂和硫磺；
S2、在所述帘纱样本两侧贴附第二胶料，进行半硫化，得到标准样本；
所述第二胶料包括天然橡胶3#、顺丁橡胶、天然橡胶10#、炭黑、油、活性剂和硫磺，所述第二胶料的标准门尼粘度为55±2°。
优选地，以质量份计，所述第一胶料包括：75份的天然橡胶3#、10份的顺丁橡胶和15份的天然橡胶10#；所述第二胶料中天然橡胶3#、顺丁橡胶和天然橡胶10#的质量比为(71～73)：(4～6)：(20～25)。
优选地，所述第一胶料和第二胶料均还包括：增粘树脂、防老组分、加工助剂、防焦剂和促进剂；所述第二胶料不含白炭黑。
优选地，以质量份计，所述第二胶料具体包括：71～73份的天然橡胶3#，4～6份的顺丁橡胶，20～25份的天然橡胶10#，45～55份的炭黑，20～30份的油，2～3份的增粘树脂，4～5份的活性剂，3～4份的防老组分，1～2份的加工助剂，1～2份的硫磺，0～0.2份的防焦剂，1～1.5份的促进剂。
优选地，所述帘纱样本半硫化后两侧胶料厚度均为1-1.2mm。
优选地，步骤S2具体为：将第二胶料与所述帘纱样本双面贴合，用高温PE双面包裹后，再经平板硫化机进行半硫化，得到标准样本。
优选地，所述半硫化的温度为105-110℃，时间为4-5分钟，合模力为2MPa。
优选地，所述半硫化后自然冷却，取得到的标准样本在恒温恒湿条件下储存。
本发明提供一种橡胶样品的测试方法，包括以下步骤：
采用前文所述的制备方法得到的标准样本，固定在粘性轮拉离式粘性机上，对橡胶半制品待测样品的表面粘性进行测试，待测样品的粘性值为粘性轮上升时感应器读取的数值。
优选地，测试时粘性轮与待测样品压合时间为3-5秒，压力为5N。
本发明实施例采用1500D/2/25.5的原纱，先使用原有标准样本相同的胶料经过上胶机上胶、EBR照射后，裁切12×200mm大小的帘纱样本，再用一种新型橡胶组合物(标准门尼粘度为55±2°)贴于该帘纱样本两面，最后可用平板硫化机进行半硫化，得到优化的标准样本。本发明此方法制得的标准样本粘性数据稳定，可与所有其他橡胶半制品进行粘性测试，此标准样本对同一橡胶粘性有较高的稳定性(环境差异不大的情况下)，让开发人员得到相对准确的粘性数据。
附图说明
图1为TOYOSEIKI P-3粘性验证机的结构组成示意图；
图2为测试式样的组成示意图；
图3为现有标准样本的示意图；
图4为本发明制备的标准样本的示意图；
图5为本发明实施例1中原有标准样本测试粘性差异结果；
图6为本发明实施例1中标准样本测试粘性差异结果。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种用于橡胶粘性测试的标准样本制备方法，包括以下步骤：
S1、将1500D/2/25.5的帘子布原纱使用第一胶料上胶后进行辐射照射，得到帘纱样本；所述第一胶料包括天然橡胶3#、顺丁橡胶、天然橡胶10#、炭黑、白炭黑、油、活性剂和硫磺；
S2、在所述帘纱样本两侧贴附第二胶料，进行半硫化，得到标准样本；
所述第二胶料包括天然橡胶3#、顺丁橡胶、天然橡胶10#、炭黑、油、活性剂和硫磺，所述第二胶料的标准门尼粘度为55±2°。
为了解决轮胎成型前各橡胶半制品表面粘性检测数据不稳定性的问题，本发明在现有的测试仪器基础上通过一定方法来优化标准样本，增加橡胶粘性测试稳定性。
本发明实施例采用1500D/2/25.5的帘子布原纱；帘子布是用强力股线作经，用中、细支单纱作纬，织制的轮胎用骨架织物，其中经线又称帘子线，承受主要负荷，纬纱固定经线位置。帘子线有棉帘子线、粘胶丝帘子线、锦纶帘子线、钢丝帘子线、尼龙帘子线、丙纶帘子线、芳纶帘子线、碳纤维帘子线、PEN帘子线等。上述规格中，1500D是指每9000m纱重量为1500g；D是Denier(丹尼尔)的缩写，衡量纤维粗细的单位，指9000米长的丝在公定回潮率(在贸易和成本核算中，为了记重和核价的需要，国家对各种纺织材料的回潮率作统一规定，称为公定回潮率)时的重量克数，也称为旦数，1500g即1500D。上述规格中，2：一根纱由2股单纱缠绕；25.5：每英寸宽帘子布有25.5根纱(取26根)。
本发明实施例使用原有标准样本相同的胶料经过上胶机上胶、EBR照射，裁切得到帘布样本。其中，原有标准样本相同的胶料称为第一胶料，配方组成主要包括天然橡胶3#、顺丁橡胶、天然橡胶10#、炭黑、白炭黑、油、活性剂和硫磺等。并且，所述第一胶料还包括：增粘树脂、防老组分、加工助剂、防焦剂和促进剂。
天然橡胶按形态可以分为两大类：固体天然橡胶(胶片与颗粒胶)和浓缩胶乳，固体天然橡胶在使用上占很大比例。胶片按制造工艺和外形的不同，可分为烟片胶、风干胶片、白皱片、褐皱片等，烟片胶用量大、应用广。烟片胶一般按外形来分级，分为特级、一级、二级、三级、四级、五级等共六级。颗粒胶(即标准胶)是按国际上统一的理化效能、指标来分级的，这些理化性能包括杂质含量、塑性初值等七项，其中以杂质含量为主导性指标，依杂质之多少分为5L、5、10、20及50等共五个级别。
本申请所述的天然橡胶3#为烟片胶#3，天然橡胶10#为标准胶10#，均为市售产品。顺丁橡胶是顺式1,4-聚丁二烯橡胶的简称，由丁二烯聚合而成；本发明实施例主要采用牌号BR9000的顺丁橡胶。具体地，所述第一胶料中橡胶组分包括：75质量份的天然橡胶3#、10质量份的顺丁橡胶和15质量份的天然橡胶10#。
本申请实施例对所述第一胶料的配方组分并无特殊限制，采用现有常规即可。例如，炭黑为超耐高定伸中超耐磨炉黑SAF，N110；油为环保芳烃油TDAE。活性剂包括氧化锌ZnO、硬脂酸SA；防老组分包括化学防老剂、物理防护蜡；促进剂为CBS(N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺)。配比上，所述第一胶料可包括60质量份的炭黑、5质量份的白炭黑、20质量份的TDAE，以及常规用量的助剂、硫磺。
本发明实施例对上胶、辐射照射的工艺条件也没有特殊限制，还可裁切12×200mm大小的帘布样本，其厚度为1mm。
得到所述帘布样本后，本发明实施例再用第二胶料(标准门尼粘度55±2°，具体配方组成不同于第一胶料)贴于其两面，优选用高温PE双面包裹后，经平板硫化机进行半硫化，得到标准样本。
在本发明中，所述第二胶料包括天然橡胶3#、顺丁橡胶、天然橡胶10#、炭黑、油、活性剂和硫磺。所述第二胶料还包括：增粘树脂、防老组分、加工助剂、防焦剂和促进剂；所述第二胶料不含白炭黑。所述第二胶料的主要组成种类与第一胶料相同，而配比有所区别。作为优选，所述第二胶料中天然橡胶3#、顺丁橡胶和天然橡胶10#的质量比为(71～73)：(4～6)：(20～25)，更优选为72:5:23。对于生胶体系，因天然胶比顺丁橡胶分子结构饱和，化学稳定性比顺丁橡胶略强，所以本发明主要将天然胶与顺丁橡胶的比例进行了调整。并且，本发明还调整了炭黑与白炭黑的含量，该补强体系分散性对橡胶表面影响较大，如胶料表面单位面积颗粒容易不稳定。
以质量份计，本发明实施例中所述第二胶料具体包括：71～73份的天然橡胶3#，4～6份的顺丁橡胶，20～25份的天然橡胶10#，45～55份的炭黑，20～30份的油，2～3份的增粘树脂，4～5份的活性剂，3～4份的防老组分，1～2份的加工助剂，1～2份的硫磺，0～0.2份的防焦剂，1～1.5份的促进剂。
其中，本发明实施例对增粘树脂、活性剂用量进行微调，增加了胶料表面的粘性的稳定性(增粘剂常温化学性质较稳定)。此外，本发明实施例略微减少硫磺用量，可有效降低硫磺喷霜现象(喷霜量随时间延长持续增加，对粘性影响较大)。综上几点调整，本发明实施例中的胶料样本粘性及稳定性都有所增加。此外，防焦剂中文名硫化延缓剂，防止橡胶胶料在加工过程中产生早期硫化现象的物质；常见有PVI，CTP等。
门尼粘度(Mooney viscosity)又称转动(门尼)粘度，是用门尼粘度计测定的数值，基本上可以反映合成橡胶的聚合度与分子量。在我国通常以ML100℃1+4或MS100℃1+4来表示，其中M表示门尼，L表示用大转子，S表示用小转子，1表示预热1分钟，4表示试验4分钟。门尼数值越大，表示粘度越大，其可塑性越低，广泛用来作为控制橡胶胶料工艺性能的一项指标。在本发明中，所述第二胶料的标准门尼粘度为55±2°(GB 1232标准规定)。
本发明通过对粘性测试标准样本进行优化，用上述一种新组合物贴于上胶后帘纱两侧，通过平板硫化机进行半硫化，制得相对稳定的粘性测试标准样本。所述半硫化条件优选包括：温度为105-110℃、优选110℃，时间为4-5分钟，合模力为2MPa。最后，本发明实施例可自然冷却，取得到的标准样本置于恒温恒湿机中，在恒温恒湿(条件20±2℃，湿度：50±5％rh)下储存，便于后续测试应用。
本发明制得的标准样本如图4所示，其中①是上胶后的帘纱样本，②是增设胶料的部位。具体地，所述帘纱样本半硫化后两侧胶料厚度均为1-1.2mm，优选为1.1mm。本发明实施例通过采用新的橡胶组合物，结合优化的制作工艺等手段，制得的标准样本粘性数据稳定，利于测试得到橡胶样品相对准确的粘性数据。
本发明还提供了一种橡胶样品的测试方法，包括以下步骤：
采用前文所述的制备方法得到的标准样本，固定在粘性轮拉离式粘性机上，对橡胶半制品待测样品的表面粘性进行测试，待测样品的粘性值为粘性轮上升时感应器读取的数值。
在本发明实施例中，该测试方法所用的测试仪器：TOYOSEIKI P-3粘性验证机，根据仪器说明操作。粘性测试条件主要包括：粘性轮与待测样品压合时间为3-5秒、优选为3秒，压力为5N。所有其它橡胶半制品均可与本发明制备的标准样本进行粘性测试，通过大量数据分析，在环境差异不大的情况下，此标准样本对同一种橡胶粘性有较高的稳定性，利于开发人员正确掌握各半制品粘性情况，进而缩短配方开发周期及降低开发成本。
为了进一步理解本申请，下面结合实施例对本申请提供的用于橡胶粘性测试的标准样本制备方法及橡胶样品测试方法进行具体地描述。但是应当理解，这些实施例是在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制，本发明的保护范围也不限于下述的实施例。
实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市场购得的常规产品。
实施例1
采用1500D/2/25.5的原纱(PET，全称聚对苯二甲酸乙二醇酯，也称涤纶树脂)，使用与原有标准样本相同的第一胶料(配方参见表1)，经过上胶机上胶、EBR照射后，裁切12×200mm大小的帘纱样本，厚度为1mm。
采用表1中的第二胶料(标准门尼粘度为55±2°)，贴于上述帘纱样本两面，用高温PE双面包裹后，再经平板硫化机进行半硫化(半硫化条件：温度110℃，时间4分钟，合模力：2MPa；两侧胶料厚度为1.1mm)，最后，取制备的标准样本自然冷却后置于愠温愠湿机(条件20±2℃，湿度：50±5％rh)，待用。
此外，采用1000D/2/24的原纱，使用第一胶料经过上胶、EBR照射后，裁切得到作为对比的现有样本。
表1 本发明实施例中所用胶料的配方表
Figure BDA0002844902300000071
Figure BDA0002844902300000081
注：
帘子布规格1000D/2/24、1500D/2/25.5，厂家均为亚东工业(苏州)有限公司；
天然橡胶3#为RSS#3，厂家为高深公司；
顺丁橡胶为BR9000，厂家为的扬子石化公司；
天然橡胶10#为SVR-10，厂家为PHU RIENG RUBBER；
炭黑为超耐高定伸中超耐磨炉黑SAF，厂家为上海卡博特公司；
白炭黑为1165MP，厂家为索尔维精细化工公司；
TDAE为环保芳烃油VIVATEC 500，厂家为H&R GROUP；
增粘树脂为ESCOREZ 1102，厂家为上海金森公司；
无机活性剂ZnO，厂家为陆昌化工公司；
硬脂酸十八烷酸SA，厂家为丰益油脂公司；
老防剂为6PPD橡胶防老剂；
微晶石蜡RD，厂家为尚舜化工公司；RD：中文名微晶石蜡，固态烷烃类混合物，分子式为CnH2n+2(n＝20～50)，可在橡胶制品表面形成一层保护膜，有效屏蔽臭氧对橡胶制品的损坏；
加工助剂为aktiplast PP，厂家为莱茵化学公司；aktiplast PP：中文名不饱和脂肪酸锌皂及分散剂混合体，可改善分散性、流动性、提高胶料押出速率及尺寸稳定性；
防护蜡为okerin 2122H，厂家为paramelt(苏州)；
硫磺为SS200-5，厂家为京海化工公司；
促进剂为CBS，厂家为山东尚舜化工公司；
防焦剂为CTP。
实施例2
采用实施例1得到的标准样本，固定在粘性轮拉离式粘性机上，对橡胶半制品待测样品的表面粘性进行测试，待测样品的粘性值为粘性轮上升时感应器读取的数值。
测试仪器：TOYOSEIKI P-3粘性验证机，示意图如图1、图2所示。
粘性测试条件：
粘性轮下降速度：50mm/min；
粘性轮与待测样品压合时间：3秒；
压力：5N；
粘性值为粘性轮上升时感应器读取，单位N.s/m2。
原有标准样本测试粘性差异结果参见图5，本发明标准样本测试粘性差异结果参见图6。图5和图6中，横坐标为时间，连续测试10天，每次测试时用同批次标准样本，待测样品为同批次胶料，每日作业成半制品进行测试，测试数据n＝50个。
橡胶行业对粘性未有统一标准，同条件下每次测试只能通过对比测出相对值。在通过此方法测得样品粘性，数据较为稳定，可制定为标准值，范围定为3倍标准偏差(3δ原有)。
由图5“原有标准样本测试粘性差异结果”计算标准偏差(δ)，δ原有：2.192，2.806，2.117，1.7740，1.821，2.211，2.308，2.637，0.986，1.346；平均标准偏差为2.016。标准可定为：原有平均值±3δ原有。
由图6“本发明标准样本测试粘性差异结果”测得标准偏差(δ本发明)，δ本发明：1.001，1.505，1.106，1.364，0.898，1.206，1.274，0.784，0.869，1.159；平均标准偏差为1.117。标准可定为：本发明平均值±3δ原有。
结论：通过以上对比可知，传统的样本测试粘性时不仅同时测试数据变异较大，而且不同时间测试差异也很大；而使用本发明标准样本测试，所测得粘性值分散度较小，显示粘性数据稳定性较佳，不仅同时测试数据差异小，不同时间测试的数据差异也小，更趋于标准的准确性及数据的稳定性。
实施例3
本申请还实施了第二胶料的其它试验配方(同批次实验配方)，参见下表的试验1、试验2和试验3，但效果较实施例1较差，实施例1效果最优。
表2 本发明实施例中所用胶料的配方表
Figure BDA0002844902300000101
本发明实施例采用1500D/2/25.5的原纱，先使用原有标准样本相同的胶料经过上胶机上胶、EBR照射后，裁切12×200mm大小的帘纱样本，再用一种新型橡胶组合物(标准门尼粘度为55±2°)贴于该帘纱样本两面，最后可用平板硫化机进行半硫化，得到优化的标准样本。本发明此方法制得的标准样本粘性数据稳定，可与所有其他橡胶半制品进行粘性测试，此标准样本对同一橡胶粘性有较高的稳定性(环境差异不大的情况下)，让开发人员得到相对准确的粘性数据。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于使本技术领域的专业技术人员，在不脱离本发明技术原理的前提下，是能够实现对这些实施例的多种修改的，而这些修改也应视为本发明应该保护的范围。

Claims (7)

1.一种用于橡胶粘性测试的标准样本制备方法，包括以下步骤：
S1、将1500D/2/25.5的帘子布原纱使用第一胶料上胶后进行辐射照射，得到帘纱样本；所述第一胶料包括天然橡胶3#、顺丁橡胶、天然橡胶10#、炭黑、白炭黑、油、活性剂和硫磺；
S2、将第二胶料与所述帘纱样本双面贴合，用高温PE双面包裹后，再经平板硫化机进行半硫化，所述半硫化的温度为105-110℃，时间为4-5分钟，合模力为2MPa，得到标准样本；
以质量份计，所述第二胶料具体包括：71~73份的天然橡胶3#，4~6份的顺丁橡胶，20~25份的天然橡胶10#，45~55份的炭黑，20~30份的油，2~3份的增粘树脂，4~5份的活性剂，3~4份的防老组分，1~2份的加工助剂，1~2份的硫磺，0~0.2份的防焦剂，1~1.5份的促进剂，所述第二胶料不含白炭黑，所述第二胶料的标准门尼粘度为55±2°。
2.根据权利要求1所述的标准样本制备方法，其特征在于，以质量份计，所述第一胶料包括：75份的天然橡胶3#、10份的顺丁橡胶和15份的天然橡胶10#。
3.根据权利要求1所述的标准样本制备方法，其特征在于，所述第一胶料还包括：增粘树脂、防老组分、加工助剂、防焦剂和促进剂。
4.根据权利要求1-3任一项所述的标准样本制备方法，其特征在于，所述帘纱样本半硫化后两侧胶料厚度均为1-1.2mm。
5.根据权利要求1-3任一项所述的标准样本制备方法，其特征在于，所述半硫化后自然冷却，取得到的标准样本在恒温恒湿条件下储存。
6.一种橡胶样品的测试方法，包括以下步骤：
采用权利要求1-5任一项所述的制备方法得到的标准样本，固定在粘性轮拉离式粘性机上，对橡胶半制品待测样品的表面粘性进行测试，待测样品的粘性值为粘性轮上升时感应器读取的数值。
7.根据权利要求6的测试方法，其特征在于，测试时粘性轮与待测样品压合时间为3-5秒，压力为5N。
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