а противоположное влияние: 1) развитие высокоэластическон деформации, повышающее на ц' пряжение; 2) обратимое

Ш2

Рис. 2. Изменение напряжения а во времени t при пос ^_ тоянных скорости деформаI ции (о и темп-ре (со!>со2).

(тиксотропное) разрушение структуры материала при механич. воздействии, приводящее к снижению напряжения. В стационарный период а постоянно и тем выше, чем больше со.

Показатели пласто-эластических свойств определяют: 1) при сжатии материалов между плоскопараллельными плитами (рис. 3, а); 2) при неограниченном сдвиге запрессованного материала между коаксиально расположенными статором и ротором (рис. 3, б); 3) при про-давливании материала через отверстия — мундштуки, сопла, капилляры и др. (рис. 3, в); 4) при вдавливании (пенетрации) в испытуемый материал ннденторов с твердыми наконечниками различной формы (конусная игла с затупленной вершиной, шарик); 5) при растяжении образцов материала, закрепленных в зажимах; 6) при простом сдвиге между плоскопараллельными плитами.

Стандартизованные методы определения П.-э. с. принадлежат гл. обр. к группе экспресс-методов, с помощью к-рых эти свойства характеризуют условными показателями (для каучуков и резиновых смесей — нелинейных упруговязких систем, изменяющих структуру и свойства при деформировании, не найдены определяющие уравнения, или уравнения состояния, используя к-рые можно получить абсолютные характеристики и рассчитать механич. поведение этих материалов при любых условиях и режимах нагружения, в том числе и при переработке на технологич. оборудовании).

Испытание на сжатие (ГОСТ 415—53) производят на пластометре с плоскопараллельными плитами при заданной сжимающей нагрузке Q. Регла

теризуется условным показателем пластичности, представляющим собой отношение (Д0 — 1г2)/(1ц + Л2), где h0, hx и h2 — соответственно высоты образца (см. рис. 3, а): начальная, при сжатии под нагрузкой Q и после восстановления по снятии нагрузки. Обратимая деформация, к рая характеризуется разностью высот (h2—hx) в мм, наз. эластическим восстановлением.

При испытании на сжатие на так наз. дефометре (ГОСТ 10201—62) находят при постоянной темп-ре 80 °С нагрузку Q (гс), вызывающую заданную деформацию стандартного цилиндрич. образца диаметром 10 мм и высотой 1г0 = 10 мм за 30 сек. Стандартизована деформация (/Г0 — /Г1)//Г0= 0,6. Нагрузка Q характеризует общее сопротивление материала сжатию и наз. жесткостью (иногда ее наз. также «дефо-твер-достью»). Эластич. восстановление (h2 — hx) в мм измеряют через 30 сек после снятия нагрузки (иногда этот показатель наз. «дефо-эластичностью»).

Недостатки испытаний на сжатие: неоднородность деформации (т. е. различная деформация по сечению образца), обусловливающая зависимость результатов испытаний от формы, размеров образца и значения деформации; искажение формы и размеров образца при его нагреве, влияющее на результаты; малая деформация и невозможность достижения стационарного периода деформации из-за кратковременности испытаний; возможность проведения испытаний только при одних (стандартных) условиях; несоответствие режима деформации при испытании режиму деформирования материала на перерабатывающем оборудовании. Показатели испытаний на сжатие могут быть в основном использованы для контроля пластичности (или жесткости) каучуков п полуфабрикатов резинового производства, но недостаточны для оценки кривых течения этих материалов.

Испытания на неограниченный сдвиг, осуществляемые на ротационных сдвиговых вискозиметрах, позволяют широко варьировать скорость деформации, темп-ру, давление на испытуемый материал, время нагружения и создавать определенную (в том числе однородную) деформацию. Если при испытании задана угловая скорость вращения ротора со, пропорциональная скорости деформации de'dt (в динамич. режимах испытаний задают частоту колеба

ний), то измеряют момент сопротивления вращению ротора в материале М, пропорциональный ст. Если задан М, вызывающий вращение ротора в испытуемом материале, то в зависимости от режима испытаний измеряют угловую скорость вращения или частоту колебаний. Коэффициенты пропорциональности между da/dt и со или между а и М зависят от формы и размеров статора и ротора (о типах вискозиметров см. Вискозиметрия).

При испытании согласно ГОСТ 10722—64 на сдвиговом дисковом ротационном вискозиметре (см. рис. 3,6) определяют (при различных постоянных темп-рах Т и со) зависимость М от t, аналогичную показанной на рис. 2 зависимости а от t. При стандартных размерах испытательной камеры и ротора [2R = 38,1 мм, h = 5,54 мм 2R0 = 2 (R + b) = 50,93 мм; (2а + h) = = 10,6 мм] и со = 2 об/мин результаты испытаний выражают в единицах «вязкости по Муни». За единицу «вязкости по Муни» принят момент сопротивления сдвигу М, равный 0,083 н-м (0,846 кгс-см). Эластич. восстановление измеряют углом обратного поворота ротора в испытуемом материале после снятия вращающего момента (прекращения принудительного вращения ротора). «Перепад вязкости» / = (М3 — Mt)/Mt, где М3 и Mt — соответственно значения вязкости через 3 сек и t мин (обычно 3—5 мин) вращения ротора, характеризует тиксотропные свойства материала (см. рис. 2).

Указанная продолжительность испытаний определяется тем, что за 3 сек для большинства материалов достигается максимальное значение момента сопротивления сдвигу, а за 3—5 мин — минимальное стационарное значение М.

Испытания на сдвиговых вискозиметрах наиболее перспективны, т. к. позволяют получать общие закономерности механич. поведения каучуков и резиновых смесей. Их методич. преимущества: применение высоких давлений и закрытой испытательной камеры, что исключает искажение деформации; возможность создания неограниченной деформации и непрерывного наблюдения за результатами во времени; возможность испытания как в нестационарном, так и в стационарном периоде деформации.

Принципиальные преимущества испытания на сдвиг при заданной скорости деформации: проведение испытаний в условиях, близких к условиям переработки каучуков и резиновых смесей на оборудовании, и, следовательно, возможность характеризовать показателями испытаний технологич. свойства этих материалов. Так, по «вязкости по Муни» судят об общем сопротивлении каучуков и резиновых смесей деформации (в частности о мощности, потребляемой оборудованием при переработке); по эластич. восстановлению — об усадке; по «перепаду вязкости» — о неоднородности структуры материала и шероховатости поверхности изделия. На основании результатов, полученных в широком диапазоне темп-р и скоростей деформации, пользуясь методом температурно-временной суперпозиции, находят кривые течения и вычисляют характеристики степенного закона течения, используемые при расчетах производительности оборудования. Возможность реализации на сдвиговых вискозиметрах неограниченных во времени деформаций позволяет также наиболее эффективно испытывать смеси на подвулканизацию (см. ниже).

При испытании на продавливание (см. рис. 3, в) задают нагрузку Q в н (кгс), измеряют количество материала, вышедшего за определенное время через отверстие заданного сечения 50 в м2 (см2), и находят также усадку материала после продавли-вания, характеризующую его эластич. восстановление. Можно также задавать режим, при к-ром измеряют нагрузку Q, обеспечивающую определенную скорость выдавливания. При испытании на вдавливание (пенетрацию) определяют глубину погружения наконечника в испытуемый материал под действием определенной нагрузки за определенное время (или нагрузку, обеспечивающую погружение наконечника на заданную глубину за определенное время). Испытание на растяжение чаще всего проводят при заданной скорости деформации и измеряют зависимость между нагрузкой и деформацией. При испытании на простой сдвиг находят зависимость между нагрузкой и углом сдвига для заданной малой деформации. Испытания каучуков и резиновых смесей при продавливании, пенетрации, растяжении и простом сдвиге не стандартизованы.

Их основные недостатки: ограниченность деформации во времени (невозможность выхода на стационарный период); неоднородность деформации и искажения, к-рые вносит проскальзывание материала (при продавливании и пенетрации); зависимость результатов испытаний от размеров и формы образца.

Поскольку результаты определения П.-э. с. зависят от условий испытаний и вида деформации, между показателями, к-рые получают при использовании различных методов, не существует взаимосвязи общего вида. Качественно, чем ниже пластичность по ГОСТ 415—53, тем выше жесткость по ГОСТ 10201—62 и вязкость по Муни.

Наряду с лабораторными методами оценки П.-э. с. существуют также способы их оценки с помощью т. наз. «технологических проб» непосредственно на перерабатывающем оборудовании: определение вальцуемости и шприцуемости по качеству поверхности, усадке и др. показателям. Кроме того, в лаборатории частично имитируют работу оборудования на специальных испытательных приборах; напр., согласно стандарту США ASTM 2230—63Т смеси продавливают через специальные профилирующие отверстия (метод Гарвея). Качество резиновых смесей оценивают визуально по десятибалльной системе, сравнивая их с эталоном. В зависимости от пористости резиновой смеси, изменения ее размеров («разбухания» или усадки), вида поверхности и др. наихудшие свойства оценивают баллом 1, наилучшие — баллом 10.

Склонность резиновых смесей к подвулканизации, приводящей к необратимым изменениям их П.-э. с, оценивают обычно при 100—125 °С по степени изменения пластичности, жесткости, вязкости по Муни или эластич. восстановления . в зависимости от дли-тельности прогрева смеси. Согласно ГОСТ 10722—64, характеристиками склонности смевулканизации при М

«вязкости по Муни»; <35 — время, при к-ром М = Mmjn + ДМ, где ДМ = 35 единиц «вязкости но Муни»; tc — время, при к-ром М - 2Mm;n,

сеи к подвулканизации при испытании на сдвиговом дисковом ротационном вискозиметре (рис. 4) при выбранной постоянной темп-ре служат время начала подвулканизации tb в мин, т. е. время, за к-рое вязкость по Муни М превысит минимальную Мm-m на 5 единиц, и разность tc