УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ СТАРЕНИЯ ПЛОСКИХ ОБРАЗЦОВ РЕЗИН

Предлагаемое техническое решение относится к устройствам, предназначенным для испытания резин, в частности для исследования термоокислительных процессов, протекающих в крупногабаритных резиновых технических изделиях и может найти применение при прогнозировании сохранения качества и работоспособности массивных деталей из резин.
Известен способ ускоренного термического старения плоских образцов резины, при котором старению подвергают шайбу из резины в специальной форме (Чубарова Г.В., Голдовский Е.А., Кузьминский А.С. Испытание резин на тепловое старение при малой удельной величине их открытой поверхности // Каучук и резина. - 1973. - №1. - С.46), при этом поверхность шайбы изолируют от кислорода воздуха, а торцы ее оставляют открытыми. Удельную величину открытой поверхности при этом можно регулировать путем изменения диаметра шайбы.
Недостатком этой формы для старения резиновой шайбы является то, что старению подвергают образцы толщиной 1-6 мм, что не позволяет судить по результатам испытания об изменении свойств массивных изделий, которые обладают, как правило, большей толщиной. Кроме того, данная форма для старения резиновой шайбы не позволяет исследовать изменения свойств крупногабаритного резинового изделия в переходной области между поверхностью и глубинными слоями, так как старение различных слоев такого изделия происходит при резной концентрации кислорода в резине, что невозможно учесть.
Наиболее близким техническим решением является устройство для старения плоских образцов резин в условиях дискретного изменения содержания кислорода по глубине исследуемого материала, описанное в способе ускоренного термического старения плоских образцов резины (Пат. 2094230 РФ, МПК В29С 71/02, G01N 33/44, G01N 1/44, - 27.10.1997), включающее верхнюю и нижнюю пластины с отверстиями, для обеспечения доступа кислорода воздуха, пластины, изолирующие образцы резины по их боковой поверхности, и крепежные элементы. Затем устройство со стопой из плоских образцов резины нагревают до заданной температуры и выдерживают при этой температуре в течение заданного времени, после старения стопу разбирают и образцы подвергают необходимым исследованиям.
Недостатком этого устройства для старения плоских образцов резин является то, что во время нагревания, из-за разности коэффициентов линейного теплового расширения резины и материала устройства, образцы резин находятся в напряженном состоянии. При этом, эти напряжения неравномерно распределены по образцам резин (более высокие по краям образца и очень низкие в центре, напротив отверстий для доступа кислорода воздуха). В результате образцы резин старятся в условиях неравномерного напряженного состояния, что не позволяет судить по результатам испытания об изменении свойств реальных крупногабаритных резиновых изделий.
Техническим результатом предлагаемого устройства для исследования процессов старения плоских образцов резин является обеспечение старения плоских образцов резин в ненапряженном состоянии при сохранении дискретного изменения содержания кислорода воздуха по глубине исследуемого материала.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для изучения процессов старения плоских образцов резин, включающем верхнюю и нижнюю пластины с отверстиями, для обеспечения доступа кислорода воздуха, пластины, изолирующие образцы резины по их боковой поверхности, и крепежные элементы, между верхней пластиной и крепежной гайкой установлена пружина и боковые пластины имеют паз для свободного перемещения верхней пластины вдоль крепежных элементов.
Установка пружины между верхней пластиной и крепежной гайкой позволяет придать верхней пластине подвижность, которая необходима для компенсации разности изменения размеров стопы из образцов резины и устройства при тепловом расширении при нагревании. При этом, пружина прижимает верхнюю пластину устройства к поверхности стопы из образцов резины, обеспечивая герметичность.
Паз, выполненный в боковых пластинах, обеспечивает герметизацию зазора между верхней и боковыми пластинами, возникающего вследствие более высокого коэффициента линейного теплового расширения резины, чем у металла, из которого изготовлено устройство.
Все вышесказанное в предлагаемой конструкции устройства для исследования процессов старения плоских образцов резин позволяет обеспечить ненапряженное состояние плоских образов резин при нагреве в ходе старения.
На фигуре представлен общий вид в разрезе устройства для исследования процессов старения плоских образцов резин.
Устройство для исследования процессов старения плоских образцов резин включает боковые пластины 1 с пазом 2, верхнюю 3 и нижнюю 4 пластины с отверстиями, крепежные элементы 5 с гайками и пружины 6.
Плоские образцы резин складываются в стопу 7, которая изолируется по боковой поверхности металлическими пластинами 1 и обкладывается сверху и снизу металлическими пластинами с отверстиями 3 и 4. Все пластины фиксируются с помощью крепежных элементов 5. Затем устройство помещается в термостат и выдерживается при заданной температуре в течение заданного времени. В момент нагрева происходит тепловое расширение стопы из плоских образцов резин и элементов устройства. Установка пружин 6 между верхней пластиной и крепежными гайками позволяет придать верхней пластине подвижность, которая необходима для компенсации разности изменения размеров стопы из образцов резины и устройства при тепловом расширении. При этом, пружины 6 прижимают верхнюю пластину 3 к поверхности стопы 7, обеспечивая герметичность. Паз 2, выполненный в боковых пластинах 1, обеспечивает герметизацию зазора между верхней и боковыми пластинами, возникающего вследствие перемещения верхней пластины.
Таким образом, предлагаемая конструкция устройства для исследования процессов старения плоских образцов резин позволяет проводить старение плоских образцов резин в ненапряженном состоянии при дискретном изменении содержания кислорода воздуха по глубине исследуемого материала.