BPA硫化程度的計(jì)算

摘要：BPA是專門分析橡膠硫化發(fā)泡的臨界時(shí)間。采用標(biāo)準(zhǔn)的楔形斷面試樣，以標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試環(huán)境來(lái)捕捉硫化中的BP（發(fā)泡點(diǎn)時(shí)間），同時(shí)將此時(shí)間準(zhǔn)確計(jì)算出BP的硫化程度，運(yùn)用Excel軟件，以多項(xiàng)式（二次式）擬合，計(jì)算出發(fā)泡點(diǎn)的硫化程度。改變了以正硫化點(diǎn)t₉₀來(lái)計(jì)算硫化程度。明顯提高了判定水平，此方法也適用于橡膠的硫化測(cè)溫中。

關(guān)鍵詞:發(fā)泡點(diǎn)分析儀BPA；硫化測(cè)溫；發(fā)泡點(diǎn)時(shí)間；硫化程度；多項(xiàng)式

BPA橡膠試樣為楔形，在標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)后，觀察到氣孔位置可計(jì)算出硫化時(shí)間（等效硫化時(shí)間），此外還需對(duì)已知硫化時(shí)間確定其在硫化過(guò)程中處于什么階段，即硫化程度（Cure Degree以下簡(jiǎn)稱CD），這對(duì)膠料性能的分析很重要。行業(yè)內(nèi)一直沿用以正硫化時(shí)間為基準(zhǔn)的方法，隨著軟件對(duì)數(shù)理統(tǒng)計(jì)功能的發(fā)展，智能化程度較高的Excel數(shù)據(jù)表，可以對(duì)散點(diǎn)進(jìn)行趨勢(shì)線選擇，其中線性和多項(xiàng)式基本滿足要求（其中線性為一次函數(shù)，多項(xiàng)式為二次函數(shù)）。兩者相比較，與散點(diǎn)分布接近的是多項(xiàng)式曲線的擬合，因此用多項(xiàng)式曲線可以有效準(zhǔn)確的表征硫化程度的值。

1  當(dāng)前的CD的計(jì)算

1.1          BPA測(cè)試時(shí)CD的計(jì)算:

*摘自20140617測(cè)試胎面膠試樣時(shí)的數(shù)據(jù)，t₉₀=459.6s

    表1 中表示了四個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的硫化時(shí)間和硫化程度（皆以正硫化時(shí)間的比值）

1.2     TBR測(cè)溫時(shí)CD的計(jì)算

     *摘自：131023 12R22.5-XXX 的TBR ,t_EQ為測(cè)溫后計(jì)算的等效硫化時(shí)間（卸除內(nèi)壓時(shí)的硫化時(shí)間）

      表2 為某廠12R22.5硫化測(cè)溫時(shí)所測(cè)試并計(jì)算的硫化時(shí)間和CD，CD的計(jì)算同上，國(guó)內(nèi)外某些企業(yè)用t₉₅為正硫化時(shí)間計(jì)算的。

2  硫化時(shí)間與CD的關(guān)系

為了解流變曲線中硫化時(shí)間所反映的CD，究竟是否合理，特對(duì)已知CD的硫化時(shí)間作以下表，如下：

對(duì)表3數(shù)據(jù)用Excel作散點(diǎn)圖，來(lái)觀察各膠料在同一溫度下硫化時(shí)間與CD間的關(guān)系，

共分兩個(gè)圖，左面為線性（一次函數(shù)），右面為多項(xiàng)式（二次函數(shù)）

詳圖如下：

3  與原計(jì)算CD的方法進(jìn)行比較

以胎面、墊膠為例，對(duì)已知CD的計(jì)算結(jié)果比較列表，如下：

       注：舊法以胎面及墊膠的t₉₀分別為16.7m,11.1m，新法以線性方程計(jì)算

注：數(shù)中的差=計(jì)算值-已知值

表5以已知CD硫化時(shí)間的t₁₀，t₃₀… 分別對(duì)不同計(jì)算CD方法進(jìn)行對(duì)比。以t₉₀ 作基準(zhǔn)計(jì)算CD（簡(jiǎn)稱舊法）及用表4中線性公式計(jì)算CD（簡(jiǎn)稱新法）。

表6表示新舊計(jì)算方法反映的差異，舊法計(jì)算的數(shù)據(jù)在硫化最初期階段相差懸殊，到達(dá)硫化程度60%后相差減少；新法計(jì)算數(shù)據(jù)在硫化階段相差值較小，相對(duì)比較平穩(wěn)。而發(fā)泡時(shí)間基本發(fā)生于最初階段，舊法此階段差異大，因此采用其表征CD值是不可取的。

從表5可知，當(dāng)處于10%的CD時(shí)，按照老法計(jì)算達(dá)到26.5%~28.7%。表2（按老法計(jì)算）中大部分部位的CD都接近30%或30%以下，反包端點(diǎn),包布外端點(diǎn)僅12%，13%（其確切CD大致為5%左右）。顯然許多部件處于欠硫狀態(tài)，老法的計(jì)算方法很不科學(xué)。

4           BPA中CD的計(jì)算

4.1  BPA不同位置的CD.

下圖為BPA所用試樣的斷面圖，其上下為熱源，因是楔形，中心線上下表示厚度，從左至右厚度增加，位置（僅指水平位置）與厚度是相關(guān)的（因此在表示與溫度等相關(guān)性上可直接以位置就可） ，圓點(diǎn)分別表示埋設(shè)的熱電偶熱端點(diǎn)（各端點(diǎn)間距離相等）。

不同位置的CD值不同，隨著位置值（厚度）的增加，CD值下降，即CD是位置的函數(shù)，且是個(gè)減函數(shù)。位置向右，CD值下降。硫化時(shí)間從t₃₄降至t₈ 。 

4.2  BPA實(shí)例

     根據(jù)BPA試樣的楔形中心不等厚的特點(diǎn)，先計(jì)算出四個(gè)熱電偶測(cè)溫點(diǎn)的（等效）硫化時(shí)間，然后按照表4所述的公式分別計(jì)算出四個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的CD

（1）列表 將發(fā)泡點(diǎn)位置和四個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的位置列表如下：

表7  測(cè)溫點(diǎn)與發(fā)泡點(diǎn)的水平位置與硫化程度

注：L表示水平位置間的距離，Ch1- Ch4為四個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，L_BP 為BP點(diǎn)的距離

（2）作圖并畫(huà)趨勢(shì)線

根據(jù)多項(xiàng)式公式 y=0.0014x²-0.4437x+43.549

求得發(fā)泡點(diǎn)的（L_BP）硫化度CD%=0.0014×105.8²-0.4437×105.8+43.549

=12.27（Excel中數(shù)據(jù)計(jì)算要小些，其精度較高），正如圖中兩虛線所交匯點(diǎn)，這就是發(fā)泡點(diǎn)的硫化度即t_BP=t_12.27說(shuō)明硫化度在12.27%前膠料會(huì)發(fā)泡。

5  結(jié)語(yǔ)

BPA發(fā)泡點(diǎn)分析儀是分析硫化中發(fā)泡點(diǎn)的時(shí)間，輪胎硫化測(cè)溫是需獲得輪胎各部件的硫化時(shí)間。但僅知道硫化時(shí)間并不能滿足要求，CD的確認(rèn)很是必要。但舊法的確認(rèn)已經(jīng)落伍，尤其是當(dāng)硫化中的起硫階段，徹底改變這過(guò)時(shí)的判斷方法對(duì)于當(dāng)今日益發(fā)展的橡膠工業(yè)來(lái)說(shuō)越來(lái)越顯得有必要，相信新法的啟用和發(fā)展會(huì)越來(lái)越廣。

                                                      朱逸