1 前言

橡膠球是以天然橡膠或合成橡膠為基材，經(jīng)混煉、硫化等工藝制成的球形彈性體，在密封減震、研磨拋光、醫(yī)療器械及運(yùn)動(dòng)器材等領(lǐng)域應(yīng)用普遍。

實(shí)際使用中，橡膠球持續(xù)承受壓應(yīng)力與沖擊載荷，若抗壓能力不足，易發(fā)生不可逆變形甚至破裂，導(dǎo)致密封失效或減震性能下降；若硬度過高，又可能削弱其緩沖吸能效果。因此，合理的強(qiáng)度范圍是保障橡膠球服役性能的關(guān)鍵質(zhì)量指標(biāo)。

與陶瓷球、藥片等脆性顆粒不同，橡膠球受壓時(shí)先發(fā)生顯著彈性形變，隨載荷增加逐漸壓扁，最終可能破裂，屬于典型的塑性顆粒。其強(qiáng)度測(cè)定需采用塑性顆粒檢測(cè)模式，以準(zhǔn)確捕捉壓縮全過程中的最大壓力值。

本方案依據(jù)GB/T 44750-2024《顆粒 抗壓強(qiáng)度的測(cè)量》及GB/T 14853.6-2013《橡膠用造粒炭黑 第6部分：?jiǎn)蝹€(gè)顆粒破碎強(qiáng)度的測(cè)定》等標(biāo)準(zhǔn)，利用顆粒強(qiáng)度測(cè)定儀建立規(guī)范化操作流程。方法可靠實(shí)用，適用于天然橡膠球、合成橡膠球、硅橡膠球、聚氨酯橡膠球及橡膠類彈性體顆粒的強(qiáng)度檢測(cè)，可滿足橡膠制品生產(chǎn)質(zhì)控、來料檢驗(yàn)及材料研發(fā)等多元場(chǎng)景需求。

2 儀器與試劑

2.1 儀器

顆粒強(qiáng)度測(cè)定儀；游標(biāo)卡尺或電子數(shù)顯卡尺、鑷子等。

圖 1：顆粒強(qiáng)度測(cè)定儀外觀圖

2.2 樣品與輔助用品

橡膠球顆粒；無水乙醇（分析純）；無塵軟毛刷。

3 實(shí)驗(yàn)方法

3.1 樣品準(zhǔn)備

取樣：按照 GB/T 41948《顆粒表征 樣品準(zhǔn)備》的規(guī)定進(jìn)行取樣。從批量產(chǎn)品中隨機(jī)采集具有代表性的橡膠球樣品，取樣量應(yīng)足夠完成全部測(cè)試。

樣品挑選：用鑷子從篩分后的樣品中隨機(jī)選取 30 粒完整、形狀規(guī)整的橡膠球顆粒。

樣品預(yù)處理：測(cè)試前應(yīng)用無水乙醇擦拭表面，自然晾干后備用。

3.2 樣品測(cè)試流程

儀器啟動(dòng)與初始化：

打開顆粒強(qiáng)度測(cè)定儀電源，進(jìn)入檢測(cè)程序后選擇對(duì)應(yīng)顆粒類型。由于橡膠球?qū)儆谒苄灶w粒，需選擇塑性顆粒檢測(cè)模式。設(shè)備啟動(dòng)后自動(dòng)完成系統(tǒng)檢查，并控制壓桿完成升降復(fù)位，確認(rèn)儀器狀態(tài)正常后進(jìn)入待測(cè)界面。

檢測(cè)模式設(shè)置：

進(jìn)入球形顆粒測(cè)試界面，清除已有測(cè)試記錄，確保本次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獨(dú)立、準(zhǔn)確。

樣品放置：

使用鑷子取單顆橡膠球樣品，將其放置在測(cè)試托盤中心位置，保證樣品受力均勻，避免因偏移或傾斜影響測(cè)試結(jié)果。

開始測(cè)試與數(shù)據(jù)采集：

點(diǎn)擊測(cè)試按鈕啟動(dòng)程序，壓桿按照設(shè)定速度緩慢下降，并與樣品接觸后持續(xù)施加壓力。測(cè)試過程中，儀器實(shí)時(shí)采集壓力變化數(shù)據(jù)，并記錄樣品受壓過程中的最大載荷值。

橡膠球受壓時(shí)會(huì)先產(chǎn)生彈性變形，隨著壓力不斷增加，顆粒逐漸發(fā)生壓縮變形。當(dāng)達(dá)到設(shè)定壓縮條件或樣品出現(xiàn)破裂、失效狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)獲取測(cè)試過程中的峰值壓力，并完成數(shù)據(jù)保存。測(cè)試結(jié)束后，壓桿自動(dòng)返回初始位置。

樣品清理與重復(fù)測(cè)試：

完成單次檢測(cè)后，及時(shí)清理測(cè)試托盤中的橡膠殘留物，避免影響后續(xù)測(cè)量。建議每組連續(xù)測(cè)試15顆有效樣品；若測(cè)試過程中出現(xiàn)樣品滑移、定位異常等情況，應(yīng)終止當(dāng)前測(cè)試并重新進(jìn)行測(cè)量。

測(cè)試結(jié)果判定原理：

對(duì)于塑性球形顆粒，其抗壓性能不僅與承受的最大載荷有關(guān)，還需結(jié)合壓縮過程中的形變量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。顆粒強(qiáng)度測(cè)定儀可自動(dòng)記錄整個(gè)壓縮過程中的壓力變化，并以最大壓力值作為該顆粒抗壓性能的重要評(píng)價(jià)參數(shù)。

3.3 儀器操作說明

顆粒類型選擇：開機(jī)主界面選擇“塑性顆粒”（橡膠球?qū)儆谒苄灶w粒）。

形狀選擇：選擇球形顆粒檢測(cè)界面

清零：如儀器不顯示“0”，點(diǎn)擊“清零”按鍵。

查看數(shù)據(jù)：點(diǎn)擊“查看”進(jìn)入查看界面，可存儲(chǔ) 15 次測(cè)試數(shù)據(jù)，保存平均值及變異系數(shù)。

打印：點(diǎn)擊“打印”打印本輪測(cè)試數(shù)據(jù)。

清空：點(diǎn)擊“清空”清空本輪測(cè)試數(shù)據(jù)粒。

圖 2：樣品測(cè)試過程

4 結(jié)果與討論

4.1 結(jié)果統(tǒng)計(jì)

儀器自動(dòng)存儲(chǔ) 15 組單粒顆粒破碎壓力值，自動(dòng)計(jì)算：

單粒顆粒強(qiáng)度：破碎瞬間最大壓力，單位 N；

批次平均顆粒強(qiáng)度：15 組數(shù)據(jù)算術(shù)平均值，單位 N；

變異系數(shù) Cv：反映橡膠球顆粒強(qiáng)度均勻性，用于評(píng)價(jià)生產(chǎn)工藝穩(wěn)定性。

無需額外換算公式，直接以儀器輸出平均壓力作為最終檢測(cè)結(jié)果。

4.2 測(cè)試結(jié)果

圖 3：顆粒強(qiáng)度測(cè)試數(shù)據(jù)圖

4.3 精密度

變異系數(shù)越小，說明顆粒均勻性越好。顆粒的材質(zhì)、硫化程度、尺寸大小及制備工藝的一致

性會(huì)影響顆粒強(qiáng)度結(jié)果。

5 方案特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)

5.1 儀器性能亮點(diǎn)

操控便捷：配備觸摸式人機(jī)界面，參數(shù)預(yù)設(shè)后一鍵啟動(dòng)，數(shù)據(jù)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)并支持結(jié)果打印。

智能防護(hù)：內(nèi)置超壓停機(jī)保護(hù)功能，有效防止高硬度顆粒對(duì)傳感器造成損壞。

高分辨檢測(cè)：力值分辨力達(dá)0.01 N，能夠清晰識(shí)別不同膠料配方或硫化工藝帶來的強(qiáng)度差異，為配方優(yōu)化與工藝調(diào)優(yōu)提供精細(xì)數(shù)據(jù)支撐。

專用檢測(cè)模式：針對(duì)塑性顆粒彈性形變特征，設(shè)置塑性顆粒專用測(cè)試模式，可完整記錄壓縮全過程的受力—形變關(guān)系，準(zhǔn)確鎖定最大壓力值。

5.2 適用對(duì)象與檢測(cè)能力

樣品類型：涵蓋天然橡膠球、合成橡膠球、硅橡膠球、聚氨酯橡膠球及各類橡膠助劑顆粒、彈性體顆粒。

尺寸兼容：適配粒徑0.2~25 mm（或0.5~25 mm，視儀器型號(hào)而定）的顆粒。

效率表現(xiàn)：?jiǎn)瘟z測(cè)耗時(shí)短，數(shù)據(jù)重復(fù)性良好，可滿足批量化快速檢測(cè)需求。

5.3 關(guān)鍵質(zhì)控要點(diǎn)

環(huán)境管控：建議在溫度10~30℃、相對(duì)濕度≤70%的實(shí)驗(yàn)環(huán)境下操作。

表面清潔：測(cè)試前須確保橡膠球表面潔凈無油污，以免影響受壓狀態(tài)和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

取樣代表性：嚴(yán)格遵循隨機(jī)取樣原則，保證檢測(cè)結(jié)果能夠真實(shí)反映批次產(chǎn)品的整體質(zhì)量水平。

規(guī)范操作與維護(hù)：測(cè)試前后及時(shí)清理托盤碎屑及殘余物，保持儀器潔凈干燥；定期使用標(biāo)準(zhǔn)砝碼對(duì)力值進(jìn)行校驗(yàn)，保障長期檢測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。

6 結(jié)論

本方案依據(jù)GB/T 44750-2024《顆粒 抗壓強(qiáng)度的測(cè)量》及GB/T 14853.6-2013《橡膠用造粒炭黑 第6部分：?jiǎn)蝹€(gè)顆粒破碎強(qiáng)度的測(cè)定》等標(biāo)準(zhǔn)，利用顆粒強(qiáng)度測(cè)定儀的塑性顆粒專用檢測(cè)模式，建立了一套規(guī)范化的橡膠球顆粒抗壓強(qiáng)度檢測(cè)流程。

該方法充分貼合橡膠球受壓形變的物理特征，通過專用測(cè)試模式精準(zhǔn)采集壓縮全過程中的最大壓力值，數(shù)據(jù)客觀、可靠。整套方案操作門檻低、智能程度高，能夠準(zhǔn)確反映橡膠球在儲(chǔ)運(yùn)及服役過程中的抗壓能力與形變特性，適用于橡膠制品生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)線中控與成品放行、加工企業(yè)的來料檢驗(yàn)以及科研機(jī)構(gòu)的材料性能評(píng)價(jià)等多元場(chǎng)景。