ISO 11346 硫化橡膠或熱塑性橡膠 - 使用壽命和最高溫度估算

ISO 11346 硫化橡膠或熱塑性橡膠 - 使用壽命和最高溫度估算

國際標準化組織(ISO)發布的標準「ISO 11346 硫化橡膠或熱塑性橡膠 - 使用壽命和最高溫度的估算」描述了估算橡膠長期暴露在高溫下所產生的耐熱性的原則和程序。

ISO 11346 硫化橡膠或熱塑性橡膠 - 使用壽命和最高溫度估算

本標準指定了兩種方法: —— 一種是使用阿倫尼烏斯關係; — 另一個使用 WLF 方程式。在本國際標準中,熱阻的估算僅基於暴露於高溫一段時間後所選特性的變化。橡膠的各種性能在熱老化過程中會以不同的速率變化,因此只能使用相同的性能來比較不同的橡膠。

化學反應的速率通常會隨著溫度的升高而增加。透過將試件暴露於一系列高溫,可以推斷出降解機制的反應速率與溫度之間的關係。然後可以透過推斷在特定溫度下經過特定時間的劣化程度或在特定溫度下達到特定劣化程度所需的時間來進行估算。

反應速率與溫度的關係常用阿倫尼烏斯方程式來表示。給定溫度下的反應速率是透過在該溫度下選定屬性的值隨暴露時間的變化而獲得的。反應速率可以透過達到一定程度的降解(閾值)的時間表示,如果性質/溫度關係複雜,這可能是唯一可用的測量方法。阿倫尼烏斯近似僅適用於化學分解反應,在物理(黏彈性)變化不易分離為化學變化的測試中可能會給出不正確的結果。

另一種處理橡膠的方法是使用威廉斯-蘭德爾-費裡方程式。該方程式進行時間/溫度轉換,並且不對任何給定溫度下性質/時間關係的具體形式做任何假設。因此,原則上,它可以應用於任何物理性質,包括聚集和鬆弛,或應用於性質/時間關係複雜的情況。

該標準基於ISO 2578和IEC 60216標準。

就本標準而言,適用以下術語和定義:

  • 使用壽命是指受試材料在使用溫度下達到受試特性規定閾值的時間。
  • 最高使用溫度是試驗材料在規定時間後達到試驗性能規定閾值的溫度。
  • 閾值是被測屬性的最大可接受值的特定退化程度。可以用達到閾值的時間來表示反應速率。

原則上,在選定的測試溫度下,選定特性(例如機械或黏彈性特性)的數值變化可作為時間的函數來決定。測試持續進行,直到超過相關特徵的相關閾值。至少在另外兩個溫度下進行進一步測試。對於阿倫尼烏斯程序,將反應速率的測量結果以對數形式繪製為溫度的倒數函數,並將所得直線外推或內插回使用溫度。對於 Williams Landel Ferry 程序,計算移位常數並將其用於將屬性/時間關係轉移到使用溫度。

所選的測試最好關注可能具有實際重要性的特徵。只要有可能,就應使用國際標準規定的測試方法。對於一般評估,通常使用硬度和拉伸應力-應變特性,但需要應力鬆弛或壓縮穩定,例如對於密封應用。對於試件的老化,應使用符合「ISO 188 橡膠、硫化或熱塑性塑膠 - 加速老化和耐熱性試驗」標準要求的循環空氣烘箱。

閾值應選擇為所測試的特性和最終用途可接受的最大退化程度。通常會選擇房產初始價值的 502%。測試通常應持續足夠長的時間,直到達到閾值。儘管可以推斷出更高程度的失真,但不建議這樣做。

試件的尺寸、製備方法必須符合相應的試驗方法標準。破壞性試驗方法所需的最小試件總數取決於:

  • 依照試驗方法標準單次試驗所需試件數量
  • 在任何暴露溫度下獲得性能/時間關係所需的不同老化期數
  • 暴露溫度次數

公式中給出了所需的最少試件數量。

建議在每個溫度下老化額外的測試件,以防在幾週、幾個月或幾年的老化後出現問題,或需要額外的暴露溫度來增加靈敏度。無損檢測方法所需的最少試件數量通常在公式中給出。

測量壓縮永久變形、拉伸永久變形和鬆弛時,最好在不同時間對相同的試件進行測試,以減少所需的試件數量。這也減少了測試結果的變化。此外,可能需要進行試運行來確定暴露溫度和每個溫度下所需的測試點數量。雖然可以減少測試方法標準中給出的測試件數量以節省測試,但結果推斷需要盡可能高的精度,並且在某些情況下可能建議增加測試件的數量。

我們的組織多年來一直致力於透過廣泛的測試、測量、分析和評估研究為各行各業的企業提供支持,擁有強大的員工隊伍,密切關注世界科學技術領域的發展並不斷完善自己。在此背景下,也根據「ISO 11346 硫化橡膠或熱塑性橡膠 - 使用壽命和最高溫度的估算」標準為企業提供檢測服務。

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