TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 7647:2010 (ISO 5603:2007) VỀ CAO SU LƯU HOÁ – XÁC ĐỊNH ĐỘ BÁM DÍNH VỚI SỢI KIM LOẠI

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 7647:2010

ISO 5603:2007

CAO SU LƯU HÓA – XÁC ĐỊNH ĐỘ BÁM DÍNH VỚI SỢI KIM LOẠI

Rubber, vulcanized – Determination of adhesion to wire cord

Lời nói đầu

TCVN 7647:2010 thay thế cho TCVN 7647:2006.

TCVN 7647:2010 hoàn toàn tương đương với ISO 5603:2007.

TCVN 7647:2010 do Tiểu ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC45/SC2 Cao su – Phương pháp thử biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

CAO SU LƯU HÓA – XÁC ĐỊNH ĐỘ BÁM DÍNH VỚI SỢI KIM LOẠI

Rubber, vulcanized – Determination of adhesion to wire cord

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 quy định pháp lý hiện hành.

LƯU Ý: Các quy trình nhất định được quy định trong tiêu chuẩn này có thể liên quan đến việc sử dụng hoặc tạo thành các chất, hoặc phát sinh ra chất thải, có thể gây nguy hại môi trường cục bộ. Tham mưu tài liệu thích hợp về xử lý và thải bỏ một cách an toàn sau khi sử dụng.

1. Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định hai phương pháp xác định độ bền bám dính của cao su lưu hóa với sợi kim loại trong khối cao su.

Hai phương pháp không nhất thiết đưa ra kết quả như nhau.

Các phương pháp này chủ yếu được áp dụng cho các mẫu thử chuẩn bị trong phòng thử nghiệm ở điều kiện chuẩn và được sử dụng để triển khai, kiểm soát vật liệu và quy trình sản xuất các sản phẩm có gia cường sợi kim loại.

CHÚ THÍCH   Các phương pháp này cũng có thể áp dụng đối với sợi đơn, ví dụ sợi tanh gót lốp.

Phương pháp 1 giảm sự phụ thuộc của độ bám dính đo được vào mô đun và các tính chất độ bền của cao su.

2. Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau đây là rất cần thiết khi áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có).

TCVN 1592 (ISO 23529), Cao su – Quy trình chung để chuẩn bị và ổn định mẫu thử cho các phép thử vật lý.

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

ISO 5893:2002, Rubber and plastics test equipment – Tensile, flexural and compression types (constant rate of traverse) – Specification [Thiết bị thử cao su và chất dẻo – Loại kéo căng, uốn và nén (tốc độ kéo không đổi) – Yêu cầu kỹ thuật].

3. Nguyên tắc

Độ bám dính được xác định bằng cách đo lực cần thiết để kéo một sợi đơn ra khỏi cao su bao quanh của mẫu thử. Lực hướng theo chiều dọc trục của sợi, dùng một đồ gá lắp có một lỗ hình tròn hoặc vuông để đảm bảo sự đồng nhất của ứng suất.

Các mẫu thử sợi và cao su cùng được chuẩn bị bằng cách lưu hóa dưới áp suất.

Trong phương pháp 1, bề mặt ngoài của cao su được gia cường thích hợp.

Trong phương pháp 2, không áp dụng sự gia cường như vậy.

4. Vật liệu

4.1. Sợi kim loại, phù hợp với quy định kỹ thuật của hệ thống kết dính cần phải nghiên cứu. Nếu không có quy định kỹ thuật, sử dụng sợi thép mạ đồng có kết cấu 1 x 3 x 0,15 mm + 6 x 0,27 mm hoặc kết cấu 7 x 4 x 0,22 mm.

CHÚ THÍCH   Kích thước của các sợi thép được xác định ở đây theo đường kính của sợi thép và số lượng các sợi thép thành phần, bắt đầu từ lõi tâm của sợi thép.

Đối với việc kiểm soát chất lượng của sợi kim loại, nên thử nghiệm theo trạng thái nhận được, có nghĩa là không làm sạch cũng không làm khô.

Sợi kim loại được cất giữ ở môi trường khô để ngăn ngừa bất kỳ sự phá hoại bề mặt là điều cần thiết. Sự cất giữ thích hợp có thể được thực hiện trong vật chứa kín có chất hút ẩm (ví dụ silica gel, SiO₂). Vật chứa chỉ nên mở khi lấy sợi kim loại ra và sau đó phải đóng lại ngay. Sợi kim loại không được nhiễm bụi của vật liệu hút ẩm.

4.2. Hỗn hợp cao su chưa lưu hóa, phù hợp với quy định kỹ thuật của hệ thống kết dính cần phải nghiên cứu. Cao su phải luôn luôn được cán mới. Nếu vì lý do nào đó cao su không được cán lại, bề mặt phải được làm sạch bằng cách lau với dung môi và để cho khô. Dung môi tốt nhất là heptan, dung môi thích hợp khác có thể là dung môi dầu mỏ có dải chưng cất khoảng 65 °C đến 125 °C; những dung môi này có cặn lắng lớn nhất sau khi bay hơi là 3 mg trên 100 cm³ dung môi. Trước khi sử dụng hỗn hợp phải được bảo quản ở nhiệt độ tiêu chuẩn phòng thử nghiệm. (23 ± 2) °C hoặc (27 ±2) °C. Cao su có thể ở dạng tấm cán có chiều dày thích hợp và phải được bảo vệ bằng một màng polyetylen có màu sẫm.

4.3. Vật liệu gia cường, để làm cứng thêm khối cao su. Việc này chỉ áp dụng đối với phương pháp 1. Vật liệu gia cường cũng có thể là một tấm kim loại mỏng được xử lý với chất trợ dính (chiều dày t ít nhất là 0,5 mm) hoặc một mành kim loại tráng cao su. Sợi thích hợp là loại có chứa những sợi thép với độ cứng uốn cao, ví dụ một trong kết cấu là 1 x 3 x 0,30 mm + 6 x 0,38 mm [khi chiều dày t lớn nhất là (2,5 ± 0,1) mm].

5. Thiết bị, dụng cụ

5.1. Khuôn, có khả năng chế tạo mẫu thử bao bọc được nhiều sợi thép được sắp đặt cách đều nhau dọc theo chiều dài của mẫu thử. Các khuôn khác nhau được sử dụng cho hai phương pháp.

a) Phương pháp 1

Khuôn là loại bán tự lựa để đạt được sự gắn kết tối đa của cao su xung quanh sợi trong suốt quá trình ép, nhưng sau đó trở thành khuôn có khoang cố định.

Một loại khuôn phù hợp để tạo ra mẫu được gia cường mành đan sợi thép được chỉ ra trong Hình 1. Khuôn này tạo ra mẫu thử có chiều dài 310 mm chứa 21 sợi, có thể chấp nhận các khuôn tương tự có số lượng sợi lớn hơn 9. Kích thước của khuôn x sẽ phụ thuộc vào độ dài được bao bọc của mẫu thử theo yêu cầu (kích thước khuôn phù hợp với đường kính của sợi kim loại được sử dụng, xem 6.2). Khuôn phải có các cặp chèn hoặc các thanh chặn để có được chiều dài được bao bọc khác nhau của sợi kim loại. Kích thước y phải đủ lớn để có thể bao gồm cả phần cao su dư trong lúc ép khuôn (xem 6.3.1).

Loại khuôn phù hợp khác để tạo ra mẫu được gia cường bản kim loại từ lá thép được chỉ ra trong Hình 2. Thiết bị kéo các sợi có thể được sử dụng với khuôn này. Hình 3 trình bày chi tiết một số kích thước khuôn và mô tả các thanh chặn bằng thép có thể thay đổi, các thanh chặn đáp ứng cho các kích thước sợi khác nhau đối với các khuôn chỉ ra trong Hình 1 và 2.

Cũng có thể chấp nhận khuôn bất kỳ tạo ra mẫu thử có kích thước chính xác và tạo ra lực ép trực tiếp lên cao su, ví dụ sử dụng một chiếc lò xo thích hợp.

Nếu cần, các khuôn có thể có một vài đặc điểm thích hợp trên mẫu thử đúc để thuận tiện cho việc định tâm sợi trong thử nghiệm kế tiếp.

b) Phương pháp 2

Khuôn được mô tả trong Hình 4 và 5. Khuôn được thiết kế để tạo ra bốn khối thử (mỗi khối có chiều dài 200 mm) với các kích thước ưu tiên (xem 6.2), mỗi khối chứa 15 sợi thép. Khi thử các sợi bằng hoặc nhỏ hơn 1,7 mm sử dụng không trong Hình 4 và 5 để tạo thành các khối, và khi thử các sợi có đường kính lớn hơn 1,7 mm khuôn phải được sửa đổi thích hợp. Nếu hơn một phần ba các sợi bị đứt tại vị trí 12,5 mm ở phần nằm trong vùng bao bọc cao su, nên rút ngắn phần bao bọc bằng cách dùng thanh chặn khuôn thích hợp. Có thể chấp nhận các khuôn được thiết kế để tạo ra số lượng khối thử bất kỳ khác có các kích thước yêu cầu và cũng thừa nhận các khuôn được thiết kế để tạo ra các khối có chiều dài sợi được bao bọc khác nhau.

5.2. Máy ép lưu hóa, phải đủ lớn để giữ khuôn. Máy ép lưu hóa phải phù hợp với các yêu cầu trong ISO 2393 và có khả năng tạo ra một lực ít nhất 100 kN.

5.3. Máy thử kéo, phù hợp với các yêu cầu về loại 2 theo quy định trong ISO 5893:2002. Máy thử kéo phải có khả năng duy trì tốc độ tách các kẹp ở một giá trị không đổi trong dải từ 50 mm/min đến 150 mm/min.

5.4. Bộ gá, để giữ mẫu thử trong máy thử. Bộ gá phải có một rãnh thích hợp để cho sợi thử gần tới lỗ thử: kích thước lỗ phụ thuộc vào các loại mẫu thử (xem 6.2). Bộ gá phải đỡ mặt bên của mẫu thử trong khớp trượt và cho phép định tâm chính xác tải trọng áp dụng (có nghĩa là vị trí sợi) trong lúc thử nghiệm. Nếu cần, bộ gá có các chi tiết đặc biệt để dễ dàng định tâm sợi thử trong lỗ thử. Các loại bộ gá thích hợp mô tả trong Hình 6.

5.5. Kẹp, để kẹp chặt sợi được rút trong máy thử. Kẹp có thể là loại nêm chèn, khí nén, khí nén/thủy lực hoặc cọc, được sắp xếp sao cho lực tác dụng đối với sợi trong lúc thử vuông góc với bề mặt của mẫu thử.

6. Mẫu thử

6.1. Hình dạng

Mẫu thử phải có một trong những hình dạng chung chỉ ra trong Hình 7.

6.2. Kích thước

Hai loại mẫu thử được quy định đối với phương pháp 1, phụ thuộc vào đường kính sợi kim loại. Kích thước của mẫu thử phải phù hợp với Bảng 1. Kích thước của mẫu thử đối với phương pháp 2 phải phù hợp với Bảng 2. Trong cả hai phương pháp, đối với sợi có đường kính dưới 0,5 mm hoặc trên 1,7 mm, hoặc đối với sợi đường kính nhỏ hơn nhưng thể hiện lực bám dính rất cao, sợi bị đứt với thành phần cao su, thì sử dụng mẫu thử có hình dạng như nhau và kích thước h và L được chia thích hợp.

Bảng 1 – Kích thước của mẫu thử đối với phương pháp 1

Kích thước tính bằng milimét

Bảng 2 – Kích thước của mẫu thử đối với phương pháp 2

Kích thước tính bằng milimét

6.3. Chuẩn bị

6.3.1. Quy định chung

Chuẩn bị tất cả vật liệu trước khi bắt đầu làm mẫu thử, sao cho khuôn có thể được lấp đầy nhanh trong thời gian thích hợp. Người thực hiện phải đeo găng tay sạch trong lúc chuẩn bị mẫu thử. Các sợi, cao su và mẫu thử đã đúc phải được nhận biết đầy đủ.

CHÚ THÍCH: Sử dụng cao su dư khoảng 5 % để mẫu thử được hình thành dưới áp suất với dòng chảy cao su tạo thành khối cao su đồng nhất.

6.3.2. Phương pháp 1

6.3.2.1. Đối với mẫu thử nhiều sợi, chuẩn bị như sau:

a) Cắt hai miếng vật liệu gia cường có kích thước chính xác để vừa khít khuôn.

b) Cắt hai bộ hỗn hợp cao su có kích thước chính xác để vừa khít khuôn bên trên và bên dưới sợi: các kích thước chính xác của bộ trên và dưới phụ thuộc vào khuôn được sử dụng. Mỗi bộ có thể bao gồm một mảnh dày, hoặc một vài mảnh mỏng hơn để tạo thành độ dày chính xác. Lấy màng polyetylen bảo vệ được sử dụng trong lúc lưu giữ ra, nếu cần thiết, làm sạch bề mặt bằng dung môi (xem 4.2). Nếu sử dụng dung môi, để thời gian đủ cho bề mặt khô hoàn toàn.

c) Các sợi kim loại đủ để chiếm tất cả các vị trí trong khuôn. Những sợi này có chiều dài ít nhất 300 mm. Chỉ được chạm vào gần đoạn cuối của các sợi kim loại và không được chạm vào ở trong vùng sẽ đúc cao su. Nếu cần, đoạn cuối của sợi có thể được bao phủ bằng một lớp hoặc kim xi măng để không bị cọ sờn: nếu vậy, phải phủ hợp kim trước khi cắt sợi kim loại ra khỏi cuộn. Mặt khác, có thể sử dụng một sợi liên tục cùng với một khung kéo thích hợp.

6.3.2.2. Nếu yêu cầu, gia nhiệt trước khuôn, bao gồm tất cả các bộ phận, đến khoảng 100 °C.

6.3.3. Phương pháp 2

Quy trình chuẩn bị mẫu thử theo phương pháp 1, ngoại trừ các thanh chặn và các dải gia cường được bỏ qua, và việc tạo mẫu thử trước khi lưu hóa được thực hiện trên một giá tạo hình đặc biệt giống như khuôn (Hình 4).

Các mẫu thử được tạo thành chưa lưu hóa phải được tháo dỡ cẩn cận ra khỏi giá tạo hình bằng cách ép đều phía sau, đặt trong một bình hút ẩm và giữ ở nhiệt độ tiêu chuẩn phòng thử nghiệm [xem TCVN 1592 (ISO 23529)] cho đến khi lưu hóa. Các mẫu thử phải được lưu hóa trong vòng tối đa 12 h.

6.3.4. Cả hai phương pháp

Đặt khuôn đã chuẩn bị sẵn vào trong máy ép đã được gia nhiệt ở nhiệt độ lưu hóa. Để khuôn nóng lên sao cho nhiệt độ cao su là khoảng 100 °C và cao su dễ dàng chảy. Tạo ra một lực ít nhất 100 kN và duy trì lực này trong khi lưu hóa.

CHÚ THÍCH: Để thiết lập các điều kiện sao cho đạt được nhiệt độ cao su 100 °C, có thể cần phải thực hiện hiệu chỉnh trước khi sử dụng một cặp nhiệt kẹp vào trong cao su.

Có thể cho nước lạnh chạy qua các bàn ép trong một thời gian thích hợp, xả lực ép và tháo khuôn khỏi máy ép, hoặc để khuôn nguội sau khi tháo ra khỏi máy ép. Dỡ mẫu thử, sử dụng dụng cụ tháo lắp thích hợp, tránh sự biến dạng bất kỳ của mẫu thử.

Kiểm tra mẫu thử để chắc chắn rằng cao su đã chảy hoàn toàn dọc theo mỗi lỗ sợi trong các cặp khoảng trống thép đối với mẫu thử ở phương pháp 1.

Tách các khối nếu thích hợp. Cắt tỉa bỏ các chiều dài ngắn hơn của sợi kim loại sát với bề mặt của khối cao su và phần thừa ra bất kỳ hay bavia /mép ngoài của khối. Với các mẫu thử theo phương pháp 1 bavia gần các sợi không cần phải cắt tỉa vì nó không ảnh hưởng đến quy trình hay kết quả thử; đối với phương pháp 2 cắt tỉa bavia bất kỳ bằng một lưỡi dao cạo hay kéo xén thích hợp cẩn thận không làm hại đến sợi hay thân mẫu thử.

Mẫu thử phải được lưu giữ ở nhiệt độ tiêu chuẩn phòng thử nghiệm [xem TCVN 1592 (ISO 23529)] ít nhất 16 h trước khi thử nghiệm nếu không quy định thời gian.

7. Cách tiến hành

Các phép thử phải được thực hiện ở nhiệt độ tiêu chuẩn phòng thử nghiệm [xem TCVN 1592 (ISO 23529)] trừ khi có quy định khác.

Lắp mẫu thử vào trong máy thử kéo sử dụng bộ gá thích hợp chỉ ra trong Hình 6. Điều chỉnh mẫu thử cẩn thận sao cho sợi kim loại đầu tiên nằm ở tâm lỗ, như vậy đảm bảo rằng lực kéo được phân bố đều quanh chu vi sợi dây (xem Hình 6 và 8). Việc định tâm có thể được thực hiện thuận lợi nhờ các chi tiết canh hàng đã đề cập trong 5.1 a) và 5.4. Kẹp sợi cần thử trong má kẹp di động.

Đặt tải bằng cách dịch chuyển má kẹp khỏi bộ gá với tốc độ không đổi, từ 50 mm/min đến 150 mm/min, cho đến khi mẫu đứt hỏng. Ghi lại lực lớn nhất.

Lặp lại quy trình đối với sợi còn lại trong mẫu thử: phải thử ít nhất 10 sợi.

8. Biểu thị kết quả

Đối với mỗi sợi thử, tính độ bền kết dính bằng cách chia lực lớn nhất theo chiều dài được đưa vào của mẫu thử, và biểu thị kết quả bằng niutơn trên milimét hoặc kiloniutơn trên mét chính xác đến số nguyên.

Xác định giá trị trung bình và độ lệch chuẩn của mỗi điều kiện thử.

Kiểm tra mỗi mẫu thử bị hỏng và nếu yêu cầu thể hiện sự phá hủy cao su bằng một hoặc các ký hiệu khác sau:

R biểu thị sự phá hủy ở trong nền cao su;

M biểu thị sự phát hủy xảy ra ở mặt tương tác cao su và sợi làm lộ ra bề mặt sợi kim loại trần.

Ký hiệu R và M được biểu thị bằng phần trăm, các kết quả được biểu thị dưới dạng “phần trăm bao phủ” với bước nhảy 25 %.

VÍ DỤ: 25 R/75 M có nghĩa là 75 % bề mặt sợi có thể nhìn thấy.

9. Báo cáo thử nghiệm

Báo cáo thử nghiệm phải bao gồm các thông tin sau:

a) Mô tả và nhận biết mẫu được thử, bao gồm

1) mô tả và nhận biết sợi kim loại;

2) mô tả và nhận biết hỗn hợp cao su;

3) dung môi được sử dụng để lau bề mặt cao su (xem 4.2);

b) viện dẫn tiêu chuẩn này;

c) phương pháp được sử dụng (1 hay 2);

d) chi tiết các điều kiện thử, bao gồm

1) thời gian, nhiệt độ và ngày lưu hóa,

2) nhiệt độ và độ ẩm sử dụng để ổn định mẫu và thử nghiệm;

e) kết quả và đơn vị được biểu thị, bao gồm

1) số lượng các sợi được thử,

2) các kết quả thử riêng rẽ,

3) giá trị trung bình và độ lệch chuẩn,

f) thao tác khác với quy định trong tiêu chuẩn này;

g) ngày tháng thử nghiệm.

CHÚ DẪN

Hình 1 – Sơ đồ sắp xếp khuôn bán tự lựa (mở) và dụng cụ tháo lắp cho phương pháp 1

CHÚ DẪN

^a Chi tiết mặt cắt ngang của đường rãnh (kích thước a, xem Hình 3)

Hình 2 – Sơ đồ sắp xếp khuôn bán tự lựa (đóng) và dụng cụ tháo lắp cho phương pháp 1

a) Thanh chặn cho khuôn trong Hình 1

b) Máng định hình/thanh chặn cho khuôn trong Hình 2

CHÚ DẪN

Hình 3 – Chi tiết thanh chặn sử dụng trong hai loại khuôn bán tự lựa cho phương pháp 1

CHÚ DẪN

1. 15 rãnh rộng (1,8 ± 0,1) mm

2. Số nhận dạng

CHÚ THÍCH 1: Vật liệu – thép nhẹ. Có thể được mạ crom sáng

CHÚ THÍCH 2: Kích thước có dấu (*) có thể sửa đổi để thích hợp với những chiếc kẹp thử

Dung sai

Kích thước ± 0,2

Góc ± 2°

Hình 4 – Khuôn cho phương pháp 2

Kích thước tính bằng milimét

CHÚ THÍCH 1: Vật liệu – thép nhẹ

CHÚ THÍCH 2: Số lượng yêu cầu: 2

CHÚ THÍCH 3: Kích thước có dấu sao (*) có thể sửa đổi để thích hợp với khuôn

Hình 5 – Khuôn đối với phương pháp 2

b) Bộ gá cho thử nghiệm lỗ vuông, thể hiện cách bố trí thử nghiệm

CHÚ DẪN

Hinh 6 – Bộ gá điển hình

a) Phương pháp 1

b) phương pháp 2

CHÚ DẪN

1. Cao su

2. Sợi kim loại

3. Dải gia cường bằng tấm kim loại hoặc kết cấu sợi thép

Hình 7 – Mẫu thử

CHÚ DẪN

CHÚ THÍCH: Có thể bố trí đảo ngược nếu cần

Hình 8 – Cách sắp xếp phép thử (lỗ tròn)