Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8494:2020 (ISO 2930:2017) về Cao su thiên nhiên thô - Xác định chỉ số duy trì độ dẻo (PRI)

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 8494 : 2020

ISO 2930 : 2017

CAO SU THIÊN NHIÊN THÔ - XÁC ĐỊNH CHỈ SỐ DUY TRÌ ĐỘ DẺO (PRI)

Rubber, raw natural - Determination of plasticity retention index (PRI)

Lời nói đầu

TCVN 8494:2020 thay thế cho TCVN 8494:2010.

TCVN 8494:2020 hoàn toàn tương đương với ISO 2930:2017.

TCVN 8494:2020 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC45 Cao su và sản phẩm cao su biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

Lời giới thiệu

TCVN 8394:2020 được xây dựng trên cơ sở chấp nhận hoàn toàn ISO 2930:2017 Rubber, raw natural - Determination of plasticity retention index (PRI) [Cao su thiên nhiên thô - Xác định chỉ số duy trì độ dẻo (PRI)], nhưng có bổ sung chú thích tại 5.4 về máy cán luyện phòng thí nghiệm và 6.2 về già hóa để việc áp dụng phù hợp với tình hình thực tế hiện có tại Việt Nam.

CAO SU THIÊN NHIÊN THÔ - XÁC ĐỊNH CHỈ SỐ DUY TRÌ ĐỘ DẺO (PRI)

Rubber, raw natural - Determination of plasticity retention index (PRI)

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 khoẻ phù hợp với các quy định pháp lý hiện hành.

1  Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định phương pháp xác định chỉ số duy trì độ dẻo (PRI) đối với cao su thiên nhiên thô.

PRI là thông số đo độ bền của cao su thô thiên nhiên đối với sự oxy hóa nhiệt. Chỉ số này cao thể hiện độ bền chịu oxy hóa nhiệt cao. PRI không phải giá trị tuyệt đối và không thể đưa ra một phân loại tuyệt đối về trị số độ dẻo của cao su thiên nhiên khác nhau sau quá trình oxy hóa.

2  Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau đây là cần thiết để 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

TCVN 6086 (ISO 1795), Cao su thiên nhiên thô và cao su tổng hợp thô - Lấy mẫu và chuẩn bị mẫu thử

TCVN 8493 (ISO 2007), Cao su chưa lưu hóa - Xác định độ dẻo - Phương pháp máy đo độ dẻo nhanh

TCVN 11021 (ISO 2393), Hỗn hợp cao su thử nghiệm - Chuẩn bị cán luyện và lưu hóa - Thiết bị và quy trình

3  Thuật ngữ và định nghĩa

Trong tiêu chuẩn này, sử dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau:

3.1

Trị số độ dẻo (plasticity number)

Số đo độ dẻo, dựa trên độ cao của mẫu thử sau khi bị biến dạng trong các điều kiện quy định của lực nén, thời gian và nhiệt độ.

3.2

Chỉ số duy trì độ dẻo (plasticity retention index)

Tỷ số giữa trị số độ dẻo (3.1) đo được sau khi già hóa trong tủ sấy không khí trong 30 min tại 140 °C với trị số độ dẻo trước già hóa trong tủ sấy.

4  Nguyên tắc

Trị số độ dẻo nhanh của mẫu thử chưa già hóa và mẫu thử đã già hóa bằng gia nhiệt trong tủ sấy tại 140 °C trong 30 min được xác định bằng cách sử dụng máy đo độ dẻo có đĩa ép song song với đường kính đĩa 10 mm và theo cách tiến hành quy định trong TCVN 8493 (ISO 2007).

Chỉ số PRI là tỷ số của trị số độ dẻo nhanh trước và sau khi gia nhiệt nhân với 100.

5  Thiết bị, dụng cụ

5.1  Máy đo độ dẻo có đĩa ép song song, đường kính đĩa 10 mm, theo quy định trong TCVN 8493 (ISO 2007).

5.2  Dụng cụ ép và cắt mẫu, có khả năng ép phần vật liệu được thử đến một độ dày khoảng 3 mm và cắt thành một đĩa tròn với đường kính xấp xỉ 13 mm để chuẩn bị mẫu thử, theo quy định TCVN 8493 (ISO 2007).

5.3  Đồng hồ đo độ dày, có vạch chia đến 0,01 mm, được gắn với một mặt phẳng tiếp xúc đường kính 10 mm và hoạt động với một áp lực là (20 ± 3) kPa.

5.4  Máy cán luyện phòng thí nghiệm, phù hợp với yêu cầu trong TCVN 11021 (ISO 2393), nhưng với các đặc tính sau:

- đường kính trục: 150 mm đến 250 mm;

- tốc độ tuyến tính của trục sau (nhanh): (14,6 ± 0,5) m/min;

- tỷ số tốc độ trục cán: 1:1,4;

- nhiệt độ: (27 ± 3) °C;

- độ dài trục giữa các thanh dẫn (265 ± 15)mm.

CHÚ THÍCH: Có thể sử dụng máy cán luyện phù hợp TCVN 11021 (ISO 2393) [dùng cho việc đồng nhất mẫu theo TCVN 6086 (ISO 1795)] và đảm bảo nhiệt độ đáp ứng nhiệt độ (27 ± 3) °C.

5.5 Tủ sấy, đáp ứng các yêu cầu sau ở 140 °C:

- Nhiệt độ ở những vùng xung quanh mẫu thử có thể kiểm soát được trong khoảng ± 0,5 °C trong suốt chu kỳ 30 min.

- Khi đặt khay chứa đĩa vào trong tủ sấy, nhiệt độ của tủ sấy sẽ được phục hồi và nhiệt độ của khay có đĩa sẽ tăng lên 1 °C so với nhiệt độ định sẵn trong vòng 5 min.

- Không khí phải được thay đổi 10 lần trong một giờ. Hoặc, nắp không khí của tủ sấy có thể được đặt mở một nửa.

CHÚ THÍCH: Thông tin bổ sung về sự thay đổi không khí trong tủ sấy được nêu trong Phụ lục A.

5.6  Đĩa và khay nhôm nhẹ, với nhiệt dung thấp.

Nên sử dụng kích cỡ phù hợp của khay và/hoặc đĩa tùy thuộc vào kích thước của tủ sấy.

5.7  Giấy tissue (giấy lụa), theo mô tả trong TCVN 8493 (ISO 2007) hoặc giấy cuộn thuốc lá loại 22 g/m² đến 26 g/m² được cắt thành hai mảnh bằng nhau (xấp xỉ 30 mm x 45 mm).

6  Cách tiến hành

6.1  Chuẩn bị mẫu thử

Đồng nhất mẫu cao su thô theo quy định trong TCVN 6086 (ISO 1795). Lấy phần mẫu thử (20 ± 2) g từ mẫu đã đồng nhất và cán hai lần qua trục của máy cán (5.4) tại nhiệt độ (27 ± 3) °C (gấp đôi tấm mẫu giữa những lần cán). Sau đó, gấp đôi ngay tấm mẫu để tạo kết cấu đồng nhất và tránh tạo lỗ hổng, dùng tay ép nhẹ nhàng hai nửa tấm, tránh hình thành bọt khí và điều chỉnh khe hở giữa hai trục cán sao cho tấm cuối cùng đã gấp đôi có độ dày khoảng (3,4 ± 0,2) mm.

Để có được một tờ cao su phẳng mịn từ cao su cũ, có thể cần ba lần cán. Trong trường hợp này, phải được ghi lại trong báo cáo thử nghiệm.

Dùng dụng cụ ép và cắt mẫu (5.2) cắt các phần mẫu thử từ tấm đã gấp đôi theo quy định trong TCVN 8493 (ISO 2007) và đo độ dày của chúng bằng đồng hồ đo (5.3) cho đến khi thu được sáu phần mẫu thử với độ dày (3,4 ± 0,2) mm. Chia ngẫu nhiên những phần mẫu thử này thành hai bộ, mỗi bộ ba mẫu: một bộ để thử độ dẻo trước khi già hóa và bộ còn lại để thử độ dẻo sau khi già hóa.

Việc chuẩn bị các phần mẫu thử theo mô tả ở trên cần tiến hành một cách cẩn thận vì độ dày của tấm mẫu sẽ ảnh hưởng đến chỉ số PRI. Để điều chỉnh khe hở giữa hai trục cán theo đúng yêu cầu, phải thử nghiệm sơ bộ. Khe hở này sẽ thay đổi tùy thuộc vào cao su và máy cán. Nếu không nhận được sáu phần mẫu thử với độ dày yêu cầu ở trên, thì phải chuẩn bị một tấm gấp đôi khác.

6.2  Già hóa

Trước khi bắt đầu sự già hóa, kiểm tra nhiệt độ của tủ sấy (5.5) để đảm bảo rằng nhiệt độ đã được ổn định trong ít nhất 5 min.

Để chắc chắn rằng tất cả các mẫu thử được già hóa ở đúng nhiệt độ, tủ sấy không được chất quá tải vì điều này làm giảm nhiệt độ rõ rệt vả kéo dài, dẫn đến nhiệt độ không đồng đều (xem 5.5).

Đặt mẫu thử để thử nghiệm già hóa trên các đĩa trong khay. Đặt nhanh khay (5.6) vào trong tù sấy, đóng cửa tủ sấy và bắt đầu tính thời gian khi nhiệt độ tủ sấy đạt tới 140 °C ± 0,5 °C. Phải cẩn thận để đảm bảo rằng các đĩa và khay được đặt vào vùng đã hiệu chuẩn của tủ sấy. Kiểm tra xem nhiệt độ chính xác có nhanh chóng được phục hồi và duy trì không (5.5).

CHÚ THÍCH: Có thể tính thời gian ngay sau khi đóng cửa tủ sấy nếu tủ sấy đáp ứng các yêu cầu sau:

- Nhiệt độ ở những vùng xung quanh mẫu thử có thể kiểm soát được trong khoảng ± 0,2 °C trong suốt chu kỳ 30 min.

- Khi đặt khay chứa đĩa vào trong tủ sấy, nhiệt độ của tủ sấy sẽ được phục hồi và nhiệt độ của khay có đĩa sẽ tăng lên 1 °C so với nhiệt độ định sẵn trong vòng 2 min.

Sau (30 ± 0,25) min, lấy khay ra khỏi tủ sấy và các đĩa ra khỏi khay. Để nguội chúng đến nhiệt độ tiêu chuẩn phòng thí nghiệm.

6.3  Xác định độ dẻo

Tiến hành xác định nhanh độ dẻo ba lần theo quy định trong TCVN 8493 (ISO 2007), sử dụng thiết bị với đĩa có đường kính 10 mm theo quy định tại 5.1, trước tiên trên mẫu thử chưa già hóa và sau đó trên mẫu thử đã già hóa.

Nhiệt độ phòng thử nghiệm phải phù hợp với 5.1 trong TCVN 1592 (ISO 23529).

Thông thường, phép xác định này được tiến hành ít nhất 0,5 h và không quá 2 h sau khi già hóa, với điều kiện là mẫu thử được để nguội đến nhiệt độ phòng. Việc xác định độ dẻo trên mẫu thử đã già hóa và chưa già hóa tốt nhất nên tiến hành đồng thời và sử dụng cùng một loại giấy. Trị số độ dẻo nhanh phải được đọc chính xác đến 0,5 đơn vị (1 đơn vị tương ứng 10 µm).

7  Biểu thị kết quả

Sử dụng giá trị trung vị của trị số độ dẻo nhanh của ba mẫu thử chưa già hóa và ba mẫu thử đã già hóa để tính chỉ số duy trì độ dẻo, PRI, theo công thức (1):

trong đó:

n_aged là trị số độ dẻo nhanh đã già hóa;

n_unaged là trị số độ dẻo nhanh chưa già hóa.

Làm tròn kết quả đến số nguyên gần nhất.

8  Độ chụm

Xem Phụ lục B.

9  Báo cáo thử nghiệm

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

a) viện dẫn tiêu chuẩn này, nghĩa là: TCVN 8494 (ISO 2930);

b) các thông tin cần thiết để nhận biết mẫu thử một cách đầy đủ;

c) trị số độ dẻo trung vị đối với mẫu thử chưa già hóa và mẫu thử đã già hóa từ mỗi mẫu thử;

d) chỉ số PRI đối với mỗi mẫu thử;

e) ngày thử nghiệm;

f) các thao tác khác với quy định của tiêu chuẩn này hoặc tiêu chuẩn được viện dẫn và các thao tác được coi là tùy chọn.

Phụ lục A

(tham khảo)

Thay đổi không khí trong tủ sấy đối với phép xác định PRI

A.1  Cơ sở

Thay đổi không khí trong tủ sấy đối với phép xác định PRI là một trong các điều kiện được kiểm soát. Dòng không khí tối ưu có thể đảm bảo nhiệt phân bố tốt và đảm bảo các mẫu được già hóa đều. Một nghiên cứu để xác định nguyên nhân cho yêu cầu dòng không khí hiện có được thực hiện vào năm 2016, sử dụng các quy trình mô tả trong ISO 2930. Mục tiêu chính trong nghiên cứu này là cung cấp một lựa chọn thực tế cho người dùng để kiểm soát sự thay đổi không khí trong tủ sấy.

Nghiên cứu được thực hiện bằng cách sử dụng bốn loại vật liệu với các chỉ số duy trì độ dẻo khác nhau. Kết quả thử nghiệm được lấy là trung bình của 10 lần xác định lặp lại được thực hiện trong hai ngày. Đối với mỗi phép xác định lặp lại, trị số độ dẻo trung bình được tính từ ba mẫu thử chưa được già hóa và ba mẫu thử đã được già hóa.

Ba điều kiện đã được nghiên cứu, như là một thay thế cho yêu cầu của 10 lần thay đổi không khí mỗi giờ. Khe hở của nắp không khí tủ sấy được định vị như sau:

a) đóng hoàn toàn;

b) mở hoàn toàn;

c) mở một nửa.

Các kết quả thu được từ mỗi điều kiện trên sau đó được so sánh với kết quả thu được từ 10 lần thay đổi không khí mỗi giờ. Các kết quả thu được được phân tích bằng cách sử dụng phép thử-t để xác định xem có sự khác biệt đáng kể giữa các điều kiện liên quan đến giá trị PRI trung bình của chúng hay không.

A.2  Các kết quả

A.2.1  Yêu cầu chung

Đối với mỗi vật liệu trong bốn vật liệu thử, các kết quả giá trị p trong phân tích 10 lần thay đổi không khí mỗi giờ với mỗi điều kiện khe hở không khí của tủ sấy tại một mức α bằng 0,05 và PRI trung bình đối với mỗi yêu cầu thay đổi không khí của tủ sấy nêu trong Bảng A.1.

Điều kiện nắp không khí của tủ sấy mở một nửa được tìm thấy tương đương với kết quả của 10 lần thay đổi không khí mỗi giờ, do đó không có sự khác biệt đáng kể giữa các giá trị trung bình của các kết quả PRI giữa cả hai điều kiện.

Các công bố chung cho việc sử dụng giá trị ρ và mức α được nêu trong A.2.2 và A.2.3.

Bảng A.1 - PRI trung bình và giá trị p của thử nghiệm đối với kiểm soát thay đổi không khí trong tủ sấy

A.2.2  Giá trị p

Giá trị p là xác suất khi giả sử giả thuyết vô giá trị là đúng. Nếu giá trị p nhỏ hơn (hoặc bằng) α thì giả thuyết vô giá trị đã bị từ chối thì ủng hộ giả thuyết thay thế. Tuy nhiên, nếu giá trị p lớn hơn α thì giả thuyết vô giá trị bị từ chối.

Giả thuyết vô giá trị là giả thuyết không có sự chênh lệch đáng kể giữa các quần thể đã được quy định.

Thay thế là giả thuyết được sử dụng trong thử nghiệm giả thuyết trái với giả thuyết vô giá trị.

A.2.3  Mức alpha

Mức alpha (α) là xác suất của giả thuyết vô giá trị bị từ chối khi điều này đúng. Các mức alpha cũng được ký hiệu là các mức quan trọng, được sử dụng trong các thử nghiệm giả thuyết.

Phụ lục B

(tham khảo)

Công bố độ chụm đối với chỉ số duy trì độ dẻo

B.1  Cơ sở

Chương trình thử nghiệm liên phòng (ITP) để xác định độ chụm của phương pháp quy định trong tiêu chuẩn này được tiến hành vào năm 2014, sử dụng các quy trình và hướng dẫn mô tả trong ISO/TR 9272.

ITP được tiến hành trên hai loại vật liệu có các chỉ số duy trì độ dẻo khác nhau.

Mười hai phòng thử nghiệm tham gia trong ITP và được đánh giá theo độ chụm loại 1. Kết quả thử nghiệm được lấy theo giá trị trung bình của năm phép xác định tái lập thực hiện trong mỗi ngày của hai ngày thử riêng biệt và độ chụm được tính sử dụng các giá trị trung bình này (mỗi độ chụm trong từng ngày thử) là các kết quả thử nghiệm. Đối với mỗi phép xác định tái lập, trị số độ dẻo trung bình được tính từ ba mẫu thử chưa già hóa và ba mẫu thử đã già hóa.

Không nên áp dụng kết quả độ chụm nhận được theo ITP này để chấp nhận hay loại bỏ kết quả thử nghiệm của nhóm vật liệu hoặc sản phẩm bất kỳ mà không có tài liệu minh chứng rằng các kết quả nhận được từ ITP thực sự áp dụng được đối với sản phẩm hoặc vật liệu được thử.

B.2  Kết quả độ chụm

B.2.1  Yêu cầu chung

Đối với mỗi vật liệu trong hai vật liệu được thử, kết quả độ chụm được nêu trong Bảng B.1. Công bố chung về việc sử dụng kết quả độ chụm được nêu trong B.2.2 và B.2.3. Các công bố này nêu cả độ chụm tuyệt đối r và R lẫn độ chụm tương đối (r) và (R).

Bảng B.1 - Độ chụm đối với chỉ số duy trì độ dẻo (PRI)

S_r  là độ lệch chuẩn trong cùng phòng thử nghiệm (tính bằng đơn vị đo);

r  là giới hạn độ lặp lại (tính bằng đơn vị đo);

(r)  là độ lặp lại (tính bằng phần trăm giá trị trung bình);

S_R  là độ lệch chuẩn giữa các phòng thử nghiệm (tính bằng đơn vị đo);

R  là độ tái lập (tính bằng đơn vị đo);

(R)  là độ tái lập (tính bằng phần trăm giá trị trung bình).

B.2.2  Độ lặp lại

Độ lặp lại, hoặc độ chụm phạm vi cục bộ, đối với từng vật liệu được nêu trong Bảng B.1. Hai kết quả thử nghiệm trung bình đơn lẻ nhận được trong phòng thử nghiệm giống nhau (sử dụng thích hợp tiêu chuẩn này) khác hơn so với các giá trị r trong bảng, tính bằng đơn vị đo và (r) tính bằng phần trăm, nên được coi như là đáng ngờ, có nghĩa là xuất phát từ tập hợp khác và đề nghị kiểm tra thích hợp.

B.2.3  Độ tái lập

Độ tái lập, hoặc độ chụm phạm vi tổng thể, đối với từng vật liệu được nêu trong Bảng B.1. Hai kết quả thử nghiệm trung bình đơn lẻ nhận được trong phòng thử nghiệm khác nhau (sử dụng thích hợp tiêu chuẩn này) khác hơn so với các giá trị R trong bảng, tính bằng đơn vị đo và (R) tính bằng phần trăm, nên được coi như là đáng ngờ, có nghĩa là xuất phát từ tập hợp khác và đề nghị kiểm tra thích hợp.

B.2.4  Độ chệch

Độ chệch là khác nhau giữa kết quả thử nghiệm trung bình được đo và giá trị chuẩn hoặc giá trị thực đối với phép đo đang thực hiện. Không có giá trị chuẩn đối với phương pháp thử này và do vậy độ chệch không thể xác định được.

Thư mục tài liệu tham khảo

[1] ISO/TR 9272:2005, Rubber and rubber products - Determination of precision for test method satndards (Cao su và sản phẩm cao su - Xác định độ chụm của tiêu chuẩn phương pháp thử)

Mục lục

Lời nói đầu

Lời giới thiệu

1  Phạm vi áp dụng

2  Tài liệu viện dẫn

3  Thuật ngữ và định nghĩa

4  Nguyên tắc

5  Thiết bị và dụng cụ

6  Cách tiến hành

6.1  Chuẩn bị mẫu thử

6.2  Già hóa

6.3  Xác định độ dẻo

7  Biểu thị kết quả

8  Độ chụm

9  Báo cáo thử nghiệm

Phụ lục A (tham khảo) Thay đổi không khí trong tủ sấy đối với xác định PRI

Phụ lục B (tham khảo) Công bố độ chụm đối với chỉ số duy trì độ dẻo

Thư mục tài liệu tham khảo