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橡膠與彈性體測試

從汽車工業、醫療技術到日常用品,橡膠與彈性體在眾多產業中皆扮演不可或缺的角色。為確保這些材料能可靠地發揮功能,精確的材料測試至關重要。

關於橡膠與彈性體測試的標準測試方法、方法論及框架參數,均已在 ISO 標準以及 ASTM、DIN、BS、NF 與 JIS 等國家標準中有明確定義。測試重點在於使用標準試片進行材料特性分析,並針對輪胎、減震器、輸送帶、傳動帶、密封件及相關技術件等組件進行測量。測試範圍亦涵蓋了如橡膠手套或鞋底等日常用品。

物理測試的目標在於確保材料的品質與適用性。這包括評估其力學、熱學與化學性質,以及耐用性、強度、彈性、硬度、耐磨性與對環境影響的抵抗力。

標準 拉伸測試 撕裂強度測試 硬度測試 其他測試 自動化 測試系統 有趣的客戶案例 尋求諮詢

適用於橡膠及彈性體的測試方法

Short description Standards
塑膠 | 彈性體 | 拉伸測試 ASTM D412
橡膠與彈性體 | 撕裂強度測試 ASTM D624
橡膠與彈性體 | 撕裂強度測試 ISO 34-1, ISO 34-2
醫材 | 保險套 | 抗撕強度/撕裂時的應變 ISO 4074
醫材 | 醫用檢查手套 | 拉伸測試 ISO 11193-1, ISO 11193-2, DIN EN 455-2
塑膠 | 硬度球壓痕和洛氏硬度 ISO 2039-1, ISO 2039-2, ASTM D785
塑膠 | 邵氏硬度 ISO 48-4, ASTM D2240
塑膠 | IRHD 硬度計 ISO 48-2, ASTM D1415

橡膠與彈性體的拉伸測試

拉伸測試是最常見的測試項目之一。此測試用於測定將橡膠試片拉伸至斷裂所需的作用力。它可提供多項材料性能的測試結果,且通常使用啞鈴狀或環形試片進行。

針對橡膠與彈性體常用的拉伸測試方法詳見 ASTM D412、ISO 37 及 DIN 53504 標準。

ASTM D412 - 彈性體和橡膠的拉伸測試 - 彈性體啞鈴試樣、試樣夾具和延伸計的詳細圖
塑膠 | 彈性體 | 拉伸測試
ASTM D412
到 ASTM D412 彈性體拉伸測試
橡膠手套測試
醫材 | 醫用檢查手套 | 拉伸測試
ISO 11193-1 -2,ISO 37
橡膠手套的功能安全必須被保證 – ISO 37、ISO 11193-1 -2。
到 橡膠手套

橡膠與彈性體的撕裂強度測試

此類測試用於描述材料在「有缺口」或「受損」狀態下的行為,旨在測定各類試片的撕裂強度或抵抗力,例如:褲型或條狀試片、直角形試片、新月形或 Delft 試片。橡膠與彈性體的撕裂強度測試。橡膠與彈性體的撕裂強度測試詳見 ASTM D624ISO 34

ASTM D624:橡膠與彈性體的撕裂強度測試
橡膠與彈性體 | 撕裂強度測試
ASTM D624
到 ASTM D624 撕裂強度測試
ISO 34:橡膠與彈性體的撕裂強度測試
橡膠與彈性體 | 撕裂強度測試
ISO 34
到 ISO 34 撕裂強度測試

橡膠與彈性體的硬度測試

橡膠與彈性體的測量方法通常採用 IRHD 或 Shore A;在特定情況下則使用 Pusey & Jones 方法。IRHD 測試的常用方法詳見標準 ASTM D1415ISO 48-2。以硬度計測定壓痕硬度(亦即邵氏硬度)的測試方法詳見 ASTM D2240ISO 48-4

IRHD 硬度計
塑膠 | IRHD 硬度計
ASTM D1415, ISO 48-2
到 ASTM D1415 | ISO 48-2 IRHD 硬度測試
攜帶式硬度計/邵氏硬度計,用於進行符合 ASTM D2240 標準的邵氏硬度測試
塑膠 | 邵氏硬度
ISO 48-4,ASTM D2240
到 邵氏硬度測試

橡膠與彈性體的壓縮測試

橡膠壓縮測試是用於測定橡膠在靜態壓縮負載下的行為。其目標是界定橡膠與彈性體在承受外加壓縮負載時的力學特性。

依據 ISO 7743,試片須承受四次循環負載過程。在第四次負載期間,需於指定的參考點測定壓力模數(Pressure modules)。

殘餘壓縮變形測量

壓縮永久變形測試(DVR 測試)對密封件至關重要。在規定的變形量、特定的持續時間,以及可能同時伴隨熱暴露的情況下,測量其厚度損失。

壓縮永久變形的測定詳述於下列標準中:

  • DIN ISO 815-1 壓縮永久變形測定 — 第 1 部分:於環境溫度或高溫下進行
  • DIN ISO 815-2 壓縮永久變形測定 — 第 2 部分:於低溫下進行
  • ASTM D395 橡膠特性標準測試方法—壓縮永久變形(Compression Set)
  • ASTM D1229 橡膠特性標準測試方法—低溫下的壓縮永久變形

橡膠與彈性體的剪切測試

剪切性能通常以重疊連接的雙邊黏接剪切法進行測量,有時則會使用「四剪切」法,後者涉及使四個橡膠塊承受剪力。剪切模量可在數次循環負載後測得。

「剪切模量與對硬質板之黏附性的測定—四剪切法」詳見 ISO 1827 標準。

橡膠與彈性體的耐磨測試

這是一項具可重複性的測試。首先,透過在特定條件下進行稱重,測定基準彈性體(Reference elastomer)的磨耗量。隨後,將受測橡膠的測試結果以相對於基準彈性體的比例表示。

回彈力

此測試的目的在於快速且簡便地測量材料的彈性。有一種材料高達 100% 彈性,可以儲存所施加的能量,並在不再施加力時瞬間將其釋放。相比之下,具有 100% 塑性的材料會完全吸收所供應的能量。這些特性被用於測量回彈韌性(Rebound resilience)。

回彈彈性(Rebound resilience)的測定在 ISO 4662DIN 53512ASTM D1054 等標準中皆有描述說明。ZwickRoell 為此提供了合適的回彈試驗機

避震器與軸承測試

緩衝元件(Damping elements)廣泛應用於車輛製造領域。這些元件由彈性體製成,且通常與金屬支架相連。黏彈特性(Viscoelastic properties)的測量是使用油壓伺服試驗機,在廣泛的頻率與溫度範圍內進行。靜態材料試驗機則用於模擬最大負載與變形條件,或是在實驗室中重現特定的操作場景。

輪胎測試

輪胎的各個組成部分,如橡膠、織物襯層、輪胎簾布線(Tire cord)和鋼絲帶束層(Steel belt),均使用傳統方法分別進行測試。橡膠與金屬或織物簾線(textile cords)之間的黏合力,對於輪胎的耐用性與品質至關重要。此特性透過 拔出測試(Pull-out tests)與剝離測試(Adhesion tests)來測定。最終的行駛狀況則會在成胎上進行完整測試。可以透過靜態方式進行,以測量複雜負載下的輪胎變形;亦可以循環方式進行動態測試。

車輪、輪輞及輪胎
ZwickRoell針對輪胎的每個組件 - 輪輞、輪胎以及刹車,都提供了獨立的測試解決方案。
到 車輪、輪輞及輪胎

密封件測試

密封膠條(Weather-stripping)必須在長時間內可靠地發揮其特定功能。ZwickRoell 為此提供了必要的標準測試工具,並針對各種不同的斷面形狀(Profile)製造專屬的客製化工具。對於結構複雜的密封膠條,在開發過程中,了解其在負荷下的變形行為至關重要。

這正是 ZwickRoell 影像捕捉功能(Video Capturing Plus)派上用場之處:在測試過程中,可透過網路攝影機、攝錄影機或光學延伸計
videoXtens 同步錄製影片序列。整合式的硬體同步技術可使測量數據與影片圖像精確同步。播放影片時,對應的測量點會即時顯示在曲線圖表中。

橡膠與彈性體的自動化測試

橡膠與彈性體測試(例如拉伸與撕裂強度測試)也可自動化,亦即以全自動送樣的方式進行測試。自動測試系統主要用於需測試大量試片,或必須消除操作人員影響的情況。手部的溫度或濕度,以及試片在夾具中定位不準確或角度偏斜,皆可能影響測試結果。

  • 精巧的 roboTest L 自動化測試系統可自動測試多達 350 個試片。整合在系統中的厚度測量裝置可準確、一致的測量試片厚度。試片夾持器將試片放入試驗機後,即自動開始執行符合 ISO 37 / DIN 53504 標準的拉伸測試。於測試後,將試樣殘留物從夾具上取下。
  • 自動化測試系統 roboTest R 功能更為進階,可讓您連接其他設備,例如試樣標記站、對中站(Centering station)或用於對試樣進行精確調控溫度的溫箱。
  • 為了在小批量試片(例如 1+2 / S1+S2 型)的測試中也能排除操作人員的影響,ZwickRoell 的產品組合包含測試系統 ALEX簡單、精巧且具成本效益,即使少至 10 個試片量亦可適用。

ZwickRoell 提供適用於橡膠或彈性體的試驗機

我們的橡膠與彈性體試驗機是針對橡膠與彈性體材料測試的特殊需求而設計,涵蓋多種力學測試項目:

  • 靜態應用的電動試驗機(如 zwickiLineProLineAllroundLine)專為拉伸、壓縮與撕裂強度測試而設計。
  • 電子動態試驗機(例如 LTM)是以線性馬達技術為基礎,可用於 DMA 測試
  • 油壓伺服試驗機具有極高剛性的負載機架,此機架在達到額定負載下依然耐用。配備快速、精確的數據採集系統,並結合所有負載序列的智能控制。用於測定在振盪負載下的材料特性,例如用於 DMA 測試
  • 溫箱 可安裝於靜態或動態試驗機中,支援大範圍(-70°C 至 +250°C)的標準測試溫度。採用電力加熱,並以液態氮進行冷卻。
  • 硬度試驗機可依據邵氏與 IRHD 標準測量材料硬度
  • 回彈試驗機用於測量材料的彈性
  • 切樣機用於製備啞鈴形或環形試樣
  • 自動測試系統(例如 roboTest LroboTest R 或測試系統 ALEX)適用於大量試片的自動測試

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