TIÊU CHUẨN VIỆT NAM TCVN 6086:2004 VỀ CAO SU THIÊN NHIÊN VÀ CAO SU TỔNG HỢP – LẤY MẪU VÀ CHUẨN BỊ LẤY MẪU

TIÊU CHUẨN VIỆT NAM

TCVN 6086:2004

CAO SU THIÊN NHIÊN VÀ CAO SU TỔNG HỢP – LẤY MẪU VÀ CHUẨN BỊ MẪU

Rubber, raw natural and raw synthetic – Sampling and further preparative procedures

CẢNH BÁO – Những người sử dụng tiêu chuẩn này phải có kinh nghiệm làm việc trong phòng thí nghiệm thông thường. Tiêu chuẩn này không đề cập đến tất cả các vấn đề an toàn liên quan khi sử dụng. Người sử dụng tiêu chuẩn phải có trách nhiệm thiết lập các biện pháp an toàn và bảo vệ sức khỏe phù hợp với các qui định pháp lý hiện hành.

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này qui định phương pháp lấy mẫu cao su thô đóng thành bánh, khối hoặc bao gói và cách chuẩn bị mẫu để thử nghiệm các tính chất lý và hóa học.

2. Tài liệu viện dẫn

TCVN 2602:1987 (ISO 3951:1989) Kiểm tra thống kê chất lượng. Kiểm tra nghiệm thu định lượng khi thông số kiểm tra có phân bố chuẩn.

TCVN 6088:2004 (ISO 248:1991) Cao su – Xác định hàm lượng chất bay hơi.

TCVN 6090-1:2004 (ISO 289-1:1994) Cao su chưa lưu hóa – Phương pháp sử dụng nhớt kế đĩa trượt – Phần 1: Xác định độ nhớt Mooney.

TCVN 6092-1:2004 (ISO 2930:1995) Cao su thiên nhiên – Xác định độ dẻo – Phần 1: Xác định chỉ số duy trì độ dẻo (PRI).

TCVN 6094:2004 (ISO 3417:1991) Cao su – Xác định đặc tính lưu hóa bằng máy đo tốc độ lưu hóa đĩa dao động.

ISO 1658:1994 Natural rubber (NR) – Evaluation procedure (Cao su thiên nhiên – Quy trình đánh giá).

ISO 2393:1994 Rubber test mixes – Preparation, mixing and vulcanization – Equipment and procedures (Hỗn hợp thử cao su – Chuẩn bị, trộn và lưu hóa – Thiết bị và cách tiến hành).

3. Thuật ngữ, định nghĩa

Trong tiêu chuẩn này áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau (tất cả những khái niệm liên quan đến từ “bánh” bao gồm các khối và gói cao su dạng mảnh, bột và tờ).

3.1. Lô (lot)

Tập hợp các bánh cao su cùng loại, cùng cấp và cùng mác.

3.2. Mẫu (sample)

Nhóm các bánh được lựa chọn để đại diện cho lô hàng.

3.3. Mẫu phòng thí nghiệm (laboratory sample)

Cao su được lấy từ một bánh của mẫu để đại diện cho bánh đó.

3.4. Mẫu phòng thí nghiệm liên hợp (combined laboratory sample)

Một lượng cao su đại diện cho mẫu được chuẩn bị bằng cách pha trộn những phần bằng nhau của các mẫu phòng thí nghiệm với nhau để có một mẫu đồng nhất.

3.5. Mẫu thử (test sample)

Cao su được lấy từ mẫu phòng thí nghiệm hoặc mẫu phòng thí nghiệm liên hợp để thử nghiệm, bao gồm cả việc chuẩn bị phần thử nghiệm.

3.6. Phần thử nghiệm (test plece)

Cao su được lấy từ mẫu thử để thực hiện một phép thử cụ thể.

4. Phương pháp lựa chọn mẫu đại diện

Số lượng bánh trong mẫu càng lớn thì mẫu càng có tính đại diện cao cho lô, nhưng thực tế trong hầu hết các trường hợp số lượng này được cân nhắc và ở giới hạn phù hợp. Số lượng bánh sẽ được chọn ngẫu nhiên phải được khách hàng và nhà cung cấp thỏa thuận. Nếu có thể, áp dụng sơ đồ lấy mẫu thống kê theo TCVN 2602:1987 (ISO 3951).

5. Phương pháp lấy mẫu phòng thí nghiệm

Phương pháp ưu tiên trong lấy mẫu phòng thí nghiệm từ các bánh đã lựa chọn, như sau:

Bỏ tấm phủ bọc bên ngoài, lớp bọc polyetylen, lớp phủ ngoài bánh hoặc vật liệu phủ bề mặt khác khỏi bánh cao su, không dùng dầu nhờn, cắt xuyên suốt toàn bộ bánh ra làm hai, thông thường cắt tại bề mặt bánh có diện tích bề mặt lớn nhất, sao cho miếng cắt ngang được lấy ra từ phần giữa của bánh. Đối với mục đích trọng tải, phải sử dụng phương pháp ưu tiên này.

Theo cách khác, mẫu phòng thí nghiệm có thể được lấy từ phần bất kỳ của bánh một cách tiện lợi.

Trong mỗi trường hợp, tùy thuộc vào phép thử, mẫu phòng thí nghiệm phải có tổng khối lượng khoảng từ 350 g đến 1 500 g. Nếu cao su ở dạng mảnh hoặc bột, một lượng tương tự như vậy được lấy ngẫu nhiên từ gói.

Trừ khi mẫu phòng thí nghiệm được sử dụng ngay lập tức, mẫu phải được đặt trong vật chứa hoặc gói chống rọi sàng và chống ẩm có thể tích không quá hai lần thể tích của nó cho đến khi phép thử được tiến hành.

CHÚ THÍCH: Có thể bỏ lớp bề mặt nếu bị nhiễm bẩn do bột tan hoặc chất khác.

6. Báo cáo lấy mẫu

Báo cáo lấy mẫu ít nhất phải bao gồm các thông tin sau:

a) Các chi tiết cần thiết để nhận biết đầy đủ về mẫu, ví dụ dấu hiệu nhận biết lô hàng;

b) Loại và hạng cao su;

c) Số lượng bánh hoặc gói tạo thành lô, và loại bánh hoặc gói;

d) Số lượng bánh hoặc gói tạo thành mẫu;

e) Các sai khác so với qui định của tiêu chuẩn này;

f) Ngày lấy mẫu.

7. Thử nghiệm

Mỗi mẫu phòng thí nghiệm phải được thử và báo cáo riêng biệt.

Đối với mục đích kiểm soát chất lượng, có thể sử dụng mẫu phòng thí nghiệm liên hợp (3.4) để xác định các tính chất hóa học và đặc tính lưu hóa.

8. Chuẩn bị các phần mẫu thử

8.1. Tổng quát

Máy cán có đặc tính như mô tả trong ISO 2393 được sử dụng để cán.

8.2. Cao su thiên nhiên

8.2.1. Cán

Cân 250 g ± 5 g mẫu phòng thí nghiệm, chính xác đến 0,1 g, sau đó đồng nhất mẫu bằng cách cán 10 lần giữa bề mặt của máy cán với khe hở giữa hai trục là 1,3 mm ± 0,15 mm và nhiệt độ bề mặt của trục cán duy trì tại 70 ^oC ± 5 ^oC. Trong các lần cán thứ 2 đến thứ 9, cứ sau khi cán qua khe hở, cao su được cuộn lại và cho đầu kia của cuộn cao su vào khe hở của trục để cán tiếp. Gộp trở lại cao su các vật rắn tách khỏi mẫu. Ở lần cán thứ 10, cao su được để nguội trong bình hút ẩm. Cán lại mẫu, chính xác đến 0,1 g.

Khối lượng cao su lúc đầu và cuối cùng được dùng để tính toán chất bay hơi vì một phần chất bay hơi bị mất trong quá trình đồng nhất (xem phương pháp lò sấy của TCVN 6088:2004 (ISO 248)). Nếu chất bay hơi không thể xác định ngay, bảo quản cao su đã đồng nhất trong vật chứa kín khí có thể tích không quá hai lần thể tích của cao su, hoặc gói chặt giữa hai lớp lá nhôm cho đến khi phép thử được tiến hành.

8.2.2. Phép thử tính chất hóa học và lý học

Cắt mẫu thử từ mẫu phòng thí nghiệm đã đồng nhất (xem 8.2.1) và chia mẫu cho các phép thử cụ thể theo yêu cầu. Những phép thử này sẽ được thực hiện theo tiêu chuẩn thích hợp. Tiến hành xác định hàm lượng chất bay hơi bằng phương pháp lò sấy qui định trong TCVN 6088:2004 (ISO 248).

8.2.3. Độ nhớt Mooney

Lấy hai phần mẫu thử từ 30 g đến 40 g từ mẫu phòng thí nghiệm đã đồng nhất (xem 8.2.1) và đo độ nhớt Mooney theo TCVN 6090-1:2004 (ISO 289-1).

8.2.4. Chỉ số duy trì độ dẻo (PRI)

Lấy một mẫu thử 20 g ± 2 g từ mẫu phòng thí nghiệm đã đồng nhất (xem 8.2.1) và chuẩn bị mẫu theo TCVN 6092-1:2004 (ISO 2930). Xác định chỉ số duy trì độ dẻo (PRI) theo TCVN 6092-1:2004 (ISO 2930).

8.2.5. Đặc tính lưu hóa

Xác định các đặc tính lưu hóa trên một phần của mẫu phòng thí nghiệm đã đồng nhất (xem 8.2.1) theo ISO 1658 (xem Phụ lục A) và TCVN 6094:2004 (ISO 3417).

8.3. Cao su tổng hợp

8.3.1. Phép thử tính chất hóa học và lý học

Cắt một mẫu thử 250 g ± 5 g (hoặc, nếu sản phẩm ở dạng mảnh hoặc bột, lấy ngẫu nhiên một lượng mẫu tương tự) từ mẫu phòng thí nghiệm và xác định hàm lượng chất bay hơi theo phương pháp cán nóng được qui định trong TCVN 6088:2004 (ISO 248). Lấy các phần từ vật liệu dùng để xác định hàm lượng chất bay hơi đủ để thực hiện các phép thử hóa học theo yêu cầu.

Một số loại cao su có khuynh hướng dính vào trục cán trong phương pháp cán nóng; nếu xảy ra hiện tượng kết dính, thì sử dụng phương pháp lò sấy theo TCVN 6088:2004 (ISO 248). Nếu sử dụng phương pháp lò sấy để xác định hàm lượng chất bay hơi, cao su vẫn phải làm khô trong giai đoạn cán nóng để thực hiện phép thử hóa học. Nếu không được thì mẫu thử phải được lấy trực tiếp từ mẫu phòng thí nghiệm.

Nếu thực hiện qui trình đã nêu ở đoạn thứ hai của điều 7 thì chuẩn bị mẫu phòng thí nghiệm liên hợp bằng cách pha trộn cùng với vật liệu còn lại từ mỗi phép xác định hàm lượng chất bay hơi sao cho mẫu phòng thí nghiệm liên hợp là 250 g ± 5 g. Trộn từng miếng cao su riêng với nhau theo qui trình 8.3.2.2.

8.3.2. Độ nhớt Mooney

8.3.2.1. Chuẩn bị mẫu không qua cán (phương pháp ưu tiên)

Từ mẫu phòng thí nghiệm cắt một mẫu thử với chiều dày thích hợp và xác định độ nhớt Mooney theo TCVN 6090-1:2004 (ISO 289-1). Mẫu thử có càng ít không khí và túi rỗng càng tốt vì chúng có thể tạo bọt khí tiếp xúc rôto và bề mặt khuôn. Cao su ở dạng mảnh hoặc viên phải được phân bố đều trên và dưới rôto.

8.3.2.2. Chuẩn bị mẫu bằng cách cán

Trong một vài trường hợp, cần phải cán cao su để cán trước khi thử nghiệm (đối với loại cao su đặc biệt, bằng thủ tục đánh giá thích hợp sẽ qui định liệu có cần cán hay không). Cách cán sẽ được thực hiện theo qui trình sau:

Lấy một mẫu thử cao su khoảng 250 g ± 5 g từ mẫu phòng thí nghiệm để xác định độ nhớt Mooney. Cán mẫu thử 10 lần giữa các bề mặt của trục cán với khe hở là 1,4 mm ± 0,1 mm và nhiệt độ bề mặt trục cán được duy trì ở 50 ^oC ± 5 ^oC (tuy nhiên, xem các qui trình đặc biệt đối với cao su butadien, cao su etylen-propylen-dien, cao su cloropen và một vài loại cao su butadien-acrylonitril nêu dưới đây). Trong các lần cán thứ 2 đến thứ 9, gập đôi cao su. Trong lần cán thứ 10 không gập đôi tấm cao su và xác định độ nhớt Mooney theo TCVN 6090-1:2004 (ISO 289-1).

Đối với cao su butadien (BR) và đối với cao su etylen-propylen-dien (EPDM) có độ nhớt Mooney thấp (< 35), nhiệt độ bề mặt trục cán phải là 35 ^oC ± 5 ^oC.

Đối với cao su cloropren (CR), nhiệt độ bề mặt trục cán phải là 20 ^oC ± 5 ^oC. Đặt khe hở 0,4 mm ± 0,05 mm và chỉ thực hiện hai lần cán. (Nếu có sự ngưng tụ ẩm trên máy cán, sử dụng nhiệt độ thấp nhất phù hợp. Nhiệt độ này phải được báo cáo).

Đối với một vài loại cao su butadien-acrylonitrile (NBR), cần đặt khe hở tại 1,0 mm ± 0,1 mm và nhiệt độ bề mặt trục cán là 50 ^oC ± 5 ^oC.

Khi thử nghiệm hàng loạt, có thể sử dụng các điều kiện thử khác theo sự thỏa thuận của các bên có liên quan (ví dụ chiều rộng khe hở hoặc nhiệt độ). Phải báo cáo các điều kiện này.

CHÚ THÍCH 1: Các trường hợp cần chuẩn bị mẫu bằng cách cán:

– Cao su có độ xốp và độ không đồng nhất cao;

– Cao su có độ nhớt rất cao;

– Cao su cốm trong chế biến;

– Hỗn hợp chủ than đen (carbon black).

CHÚ THÍCH 2: Khi cao su được chuẩn bị bằng phương pháp cán thì giá trị độ nhớt Mooney nhận được không giống như khi sử dụng phương pháp thường dùng trước đây và kết quả cho thấy có độ tái lập thấp.

8.3.3. Đặc tính lưu hóa

Cắt một mẫu thử (hoặc lựa chọn theo lý tính, nếu cao su ở dạng mảnh hoặc bột) từ mẫu phòng thí nghiệm và xác định đặc tính lưu hóa theo qui trình đánh giá thích hợp với cao su được thử nghiệm.

Nếu thực hiện theo qui trình nêu ở đoạn thứ 2 của điều 7 thì lấy đủ vật liệu từ mỗi mẫu phòng thí nghiệm để tạo thành một mẫu phòng thí nghiệm liên hợp có kích cỡ đúng. Thực hiện các thao tác trộn ở phần bắt đầu của qui trình cán.

PHỤ LỤC A

(tham khảo)

Quy trình chuẩn bị mẫu thử để xác định các thông số lưu hóa

A.1. Máy cán trộn

Các tính chất của máy cán chuẩn phòng thí nghiệm như sau:

CHÚ THÍCH: Máy cán trộn phải trang bị các dụng cụ an toàn để ngăn ngừa các tai nạn, phù hợp với các qui định an toàn lao động của nhà nước.

A.2. Mẫu thử

Từ phần mẫu còn lại của mẫu thử sau khi đã lấy mẫu thử các chỉ tiêu hóa lý, mỗi mẫu lấy ra 100gr nhập chung lại và cán trộn đều thành mẫu dùng để đo đặc tính lưu hóa.

A.3. Công thức tiêu chuẩn ACS1

Mẫu thử dùng để đo tốc độ lưu hóa được chuẩn bị theo công thức ACS1 gồm các chất sau đây, theo khối lượng (m/m):

A.4. Hỗn hợp chủ

Sử dụng cao su có chất lượng tương đương với cao su thử nghiệm để trộn thành hỗn hợp chủ A và B. Hỗn hợp chủ dùng để thử các mẫu khác nhau. Thành phần hỗn hợp chủ theo Bảng A.1.

Bảng A.1 – Thành phần hỗn hợp chủ

A.5. Quy trình cán trộn hỗn hợp chủ

Trục cán được làm nguội bằng nước chảy qua trục suốt thời gian cán.

a) Cao su được cán nhão trên máy cán có khe hở 0,6 mm. Khoảng 01 phút.

b) Thêm các hóa chất kẽm oxyt, axit stearic và MBT hoặc lưu huỳnh vào, đồng thời mở khe hở trục tới 1 mm. Khi 80% lượng hóa chất đã được phân tán, cắt miếng cao su trên trục khoảng 3/4 về hai phía. Khoảng 2 phút.

c) Cho tiếp phần hóa chất còn lại, tiếp tục cắt miếng cao su về hai phía cho đến khi hóa chất phân tán đều trong hỗn hợp. Khoảng 5 phút.

d) Cắt hỗn hợp cao su ra khỏi trục và kiểm tra khối lượng.

e) Làm nguội trục cán ở 27 ^oC ± 5 ^oC bằng nước ở nhiệt độ phòng.

f) Điều chỉnh khe hở trục cán về số 0, cuộn tròn miếng hỗn hợp chủ và cho qua trục cán, lặp lại 3 lần.

g) Tạo tờ hỗn hợp chủ ở khe hở trục cán là 1,4 mm.

h) Bảo quản hỗn hợp chủ trong hộp kín ở nơi khô ráo, nhiệt độ phòng 23 ^oC ± 2 ^oC. Thời hạn sử dụng là ba tháng.

A.6. Cán trộn mẫu thử

Mẫu thử được chuẩn bị theo 1.2 được lấy như sau:

Cán trộn trên máy cán thí nghiệm, nhiệt độ bề mặt trục cán duy trì ở 70 ^oC ± 5 ^oC suốt thời gian cán, theo các công đoạn sau:

a) Tạo tấm cao su bằng máy cán có khe hở 0,8 mm, cắt 2 lần 3/4 mỗi phía. Thời gian khoảng 0,75 phút.

b) Thêm hỗn hợp A và B. Cắt 06 lần 3/4 về mỗi phía. Thời gian khoảng 2,0 phút.

c) Cắt tấm cao su ra khỏi trục và cuộn lại. Cán 2 lần. Thời gian khoảng 0,25 phút

d) Tạo tờ hỗn hợp ở khe hở trục cán là 1,4 mm.

e) Thời gian thử đặc tính lưu hóa được tiến hành sau khi để hỗn hợp nơi khô ráo, nhiệt độ 23 ^oC ± 2 ^oC sau khi cán 2 giờ và không quá 24 giờ.