橡膠的透氣性檢測在汽車內胎上的應用

摘要：介紹了橡膠透氣性檢測標準GB/T 7755的測量原理、透氣室結構、操作程序，以及如何按照該標準對汽車內胎進行檢測，并把該測試方法和現行汽車內胎透氣性檢測方法進行了比較。
關鍵詞：標準；透氣性；汽車內胎；檢測；

一、概述
目前汽車車輪內胎大都采用丁基橡膠、或丁基橡膠和其它橡膠的并用膠，用于內胎的橡膠材料除要求具有高強度的耐拉伸、耐撕裂性能外，還要求有良好的氣密性，以保證汽車長時間不需要充氣。要了解哪一種生產工藝生產的何種成分橡膠具有更好的氣密性，需要對相關產品做氣密性試驗。現在行業內一般的試驗方法為：把整只內胎充足氣，并連上壓力表，觀察一段時間內整只內胎的壓降。這種整體性的測試方法目前除了通過觀察壓力表壓降的做法外，還沒有其它理想的實現方式。此測試方法精度低、耗時長，操作起來很不方便。GB/T 7755——2003（硫化橡膠或熱塑性橡膠 透氣性的測定）給出了一種測試橡膠材料氣密性的方法，能夠快速準確地檢驗出哪種橡膠更具有良好的氣密性，從而可進一步計算出用哪一種橡膠制做的車輪內胎有更良好的密封性。
二、GB/T 7755測試原理簡介
如下圖，把一個圓形試樣放入保持恒溫的透氣室模腔，試樣把模腔分割為上下兩部分，上腔施加一定的壓力，以使氣體在壓差下穿透試樣，所以也叫高壓側，而下腔則一般被稱做低壓側。將高壓側連接到一個恒壓氣體貯存器上，確保在整個測試過程中高壓側保持恒壓，氣體穿過試樣向低壓側滲透，低壓側容積一定為V，故壓力會由P增加△P，滲透到低壓側的氣體體積為△V，則原來氣體的體積被壓縮為V-△V，采用一個高精密壓力傳感器監測低壓側的壓力變化△P，即可由下式計算出氣體的滲透量△V：
P•V=（P+△P）•（V-△V） （1）


透氣室結構示意圖
三、測試過程
1、從待測材料上仔細選取平整、無劃痕、無穿孔、表面無附著物及其它缺陷的試樣，在其上裁取要求尺寸的圓形試樣、 試樣厚度的最大偏差不應超過平均厚度的10％；
2、用軟質材料擦凈測試下腔表面的灰塵、或以前試驗時留下的真空油脂等；
3、在下腔的密封區域均勻地涂上一層真空油脂；
4、將裁好的多孔墊片放置在低壓側，做為試樣的支撐，以抵抗高壓側氣體壓力負荷，使試樣在整個測試過程中不會產生明顯的變形，但不能讓多孔墊片接觸到真空油脂；
5、試樣平整地放好，盡可能地讓多孔墊片和密封膠圈處于同心的位置；
6、把高壓室和低壓室合在一起，并保持密封狀態；
7、將透氣室的高壓側與貯氣瓶連接，根據試樣的透氣性，試驗壓力可以設置為0.2MPa～0.5MPa；
8、檢測低壓側的壓力上升情況。
四、GB/T 7755測試方法在汽車內胎上的應用
GB/T 7755測試方法應用在汽車內胎的透氣性檢測上，可以大大提高檢測精度，縮短測試時間。執行這個標準的測試儀器，根據標準要求低壓側的容積應做得很小，在本文中暫取為12ml，試樣滲透面積取為36cm2，儀器測試精度為0.3Pa ，若儀器監測到低壓側0.3Pa的壓力變化，可運用公式（1）計算氣體滲透量。
式中取低壓側的壓力P=0.1MPa，V=12ml，△P=0.3Pa，可得出△V=3.6×10-5 ml，即低壓側的容積增加了3.6×10-5 ml，若高壓側的壓力按0.2 MPa計算，則高壓側的氣體損失為1.8×10-5 ml，此數值即為高壓側在試樣36cm2面積上的氣體滲透量。
一個汽車內胎的外表面積約為0.6m2,根據上面的計算結果可得出其滲透量為0.003 ml，這個滲透量會引起一個容積為22L的輪胎多大的壓力降呢？按下式計算：
P1•（V1-△V）=（P1-△P）•V1
式中P1=0.2MPa為汽車內胎內部的壓力；
V1=22L為汽車內胎的容積；
△V=0.003 ml為汽車內胎的泄露量。
可得出△P=0.0272Pa，
也就是說，同一種材料在相同的測試條件下，當用GB/T 7755測試方法可以監測到0.3Pa的壓力變化時，傳統檢測方法只能監測到0.0272 Pa的壓力變化，如果希望用傳統方法監測到0.3Pa的輪胎壓力變化，必須要付出11倍于GB/T 7755測試方法所用的時間。如果再考慮傳統方法使用的壓力表分辨精度一般在100Pa以上，那么當等到輪胎的壓力變化達到壓力表的最小分辨精度100Pa時，測試時間將3600多倍于GB/T 7755測試方法。
另外，GB/T 7755測試方法實現了對特定材料的特定檢測，其檢測結果僅僅決定于材料本身，和其它因素無關，對內胎材料的選取、改進都有很好的指導意義。
五、結束語
為了獲得高品質的產品，或者為了加快產品更新換代的速度，除了在技術、工藝等方面需要不斷改進外，還要有理想的檢測手段做保障，快速準確的數據檢測對科研或生產往往會起到決定性的作用。