Badania porównawcze nowych olejów wzorcowych IRM 902 i IRM 903 ze stosowanymi dotychczas olejami wzorcowymi ASTM-2 i ASTM-3**

(1)

S fad& w t& ity nr 3 maj - czerwiec 1999 r. TOM 3

Bogdan Felczak*, Adelajda Kozera*

Badania porównawcze nowych olejów wzorcowych IRM 902 i IRM 903 ze stosowanymi do

tychczas olejami wzorcowymi ASTM-2 i ASTM-3**

Metody oceny odporności gumy na działanie cieczy sąprzedmiotem wielu norm międzynarodowych i państwowych. Do klasyfikacji lub kontroli jakości gumy mającej podczas eksploatacji kontakt z olejami lub smarami stosowane są oleje wzorcowe.

Najczęściej normy te zalecają stosowanie trzech olejów wzorcowych oznaczonych symbolami: Nr 1, Nr 2 i Nr 3, którym odpowiadały oleje: ASTM-1, ASTM-2 i ASTM-3.

Ponieważ oleje ASTM-2 i ASTM-3 uznano za kancerogenne, zaprzestano ich produkcji i zamiast nich wprowadzono nowe, o symbolach: IRM 902 i IRM 903.

W celu określenia różnic pomiędzy wynikami badań z użyciem starych i nowych olejów wzorcowych przeprowadzono w IPGum <(STOMIL ” badania porównawcze, stosując kilka rodzajów mieszanek gumowych o różnym składzie

i przeznaczeniu.

Z przeprowadzonych badań wynika, że nie ma możliwości ustalenia współczynników korekcyjnych dla olejów ASTM-2 i IRM 902 oraz ASTM-3 i IRM 903 w odniesieniu do wszystkich mieszanek gumowych. Wpraktyce należy dla każdej mieszanki wykonać niezależne badania porównawcze oraz dokonać korekt w odpowiednich Warunkach Technicznych.

Słowa kluczowe: guma, oleje wzorcowe, badania

Studies of the new standard oils IRM 902 (No 2) and IRM 903 (No 3) in comparison with oils used up today - ASTM-2 (No2) and ASTM - 3 (No 3)

Standard oils are used fo r classification or control the quality o f rubber, being in contact with oils and lubricants.

Methods o f estimation o f rubber resistance against different standard fluids (also oils), are the subject o f several international and national standards,

which recommend using o f three standard oils, marked: No 1, No 2, No 3.

♦Instytut Przemysłu Gumowego “STOMIL”, Piastów

** Komunikat wygłoszony na Międzynarodowej Konferencji Naukowo-Technicznej Elastomery’98, 13-

(2)

TOM 3 maj - czerwiec 1999 r. 2t<tot<y*Keny nr 3

Previously the standard oils, marked ASTM - 1, ASTM - 2, ASTM - 3 have been used. Recently ASTM - 2 and ASTM - 3 were recognized as cancerogene and its production was stopped. Instead o f these oils a new ones implemented IRM 902 and IRM 903.

For the purpose o f examination the difference between testing results for previous and new standard oils, the various recipes used in different application.

As a result o f this tests is was found, that general corrective coefficient for ASTM-2 and IRM 902, as well as for ASTM-3 and IRM 903 is impossible to determine in relation to all rubber compounds. Practically, it is necessary to make comparative testing fo r every compound and correct its properties at corresponding Technical Specification.

Key words: rubber, standard oils, testing Do celów klasyfikacyjnych oraz kontroli jak o

ści gumy mającej podczas eksploatacji kontakt z ole

jam i stosow ane są oleje wzorcowe. M etody oceny odporności gumy na działanie różnych mediów badaw

czych, sym ulujących m edia eksploatacyjne, sąprzed- miotem norm międzynarodowych i narodowych takich ja k np. ISO 1817, PN-93/C-04236, ASTM D 471-95

i DIN 53521.

W zakresie oceny odporności gum y na oleje, normy te zalecają stosowanie trzech olejów w zorco

wych: N r 1, N r 2 i N r 3, które odpowiadały pow szech

nie znanym olejom ASTM -1, ASTM -2 i ASTM-3.

Przed kilku laty uznano, że ze względu na swój skład oleje ASTM -2 i ASTM-3 są rakotwórcze i w związku z tym zaprzestano ich produkcji, a w normie ASTM D 471-95 wprowadzono nowe oleje oznaczo

ne odpow iednio sym bolam i IRM 902 i IRM 903.

W prowadzenie now ych olejów nieszkodliw ych dla zdrowia poprzedzono badaniami, które przeprowadzo

no w latach 1985-1987 w Stanach Zjednoczonych w ram ach działalno ści K om itetu N o rm alizacy jnego ASTM D 11.

W wyniku tych badań wytypowano po trzy oleje zastępcze o podobnym oddziaływaniu na gumę jak ole

je ASTM-2 oraz ASTM-3 i w 1993 roku przeprowadzo

no między laboratoryjne badania porównawcze.

Badania prow adzo

no na 12 m ie s z a n k a c h w z o rc o w y c h z a w ie ra ją cych następujące kauczuki olejoodpome:

• ACM - kopolim er akry- Punkt anilinowy, °C

łanu etylu (lub innego Lepkość kinematyczna, mm/s (cSt)

akrylanu) zaw ierający 99°C

niew ielką ilość m ono- 38°C

m eru u ła tw ia ją c e g o Temperatura zapłonu, °C, min.

«m ii»»,;™ ™ . Współczynnik załamania światła

• AEM - kopolim er akrylanu etylu (lub innego akryla

nu) i etylenu,

• CR - kauczuk chloroprenowy,

• EAM - kopolim er etylenu z octanem winylu,

• ECO - kopolim er tlenku etylenu z chlorometylook- siranem (kopolimer epichlorohydrynowy),

• EPDM - terpolim er etylenu z propylenem i dienem,

• FKM - kauczuk fluorowy,

• FVMQ - kauczuk fluorosilikonowy zawierający gru

py winylowe lub metylowe,

• HNBR - uwodorniony kauczuk nitrylowy,

• NBR - kauczuk butadienowo-akrylonitrylowy,

• VM Q - kauczuk silikonowy zawierający grupy w i

nylowe i metylowe,

• TPV - specjalny elastomer termoplastyczny olefinowy.

Po przeanalizowaniu wyników badań, z sześciu używanych olejów wybrano dwa: olej IRM 902 jako zamiennik ASTM-2 oraz olej IRM 903 jako zam ien

nik ASTM -3. Oleje te zostały zatw ierdzone przez Komisję Norm alizacyjną ASTM D l i i Komisję do spraw W łaściwości Gumy Stosowanej w Przemyśle M otoryzacyjnym (SAE) jako nowe oleje wzorcowe do oceny odporności gumy oraz wyrobów gumowych na działanie olejów.

Podstawowe param etry charakteryzujące oleje IRM oraz oleje ASTM przedstawiono w tabeli 1.

Tabela 1. Właściwości olejów wzorcowych

Właściwość Olej wzorcowy

ASTM-2 IRM 902 ASTM-3 IRM 903

93+3 93+3 70+1 70+1

20±1 19,2-21,5

33+1 31,9-34,1

240 240 160 163

1,4860+0,005 1,5105 1,5130+0,005 1,5026 Olej wzorcowy

(3)

£taat<M toesuf, nr 3 maj - czerwiec 1999 r. TOM 3

Parametry nowych olejów w niewielkim stopniu różnią się od parametrów olejów stosowanych dotych

czas.

Aby ułatwić laboratoriom przemysłu gumowego wprowadzenie nowych olejów wzorcowych, opracowa

no dokument normalizacyjny:

ASTM ES 27:94 “Awaryjna procedura dla gumy.

Ustalenie zamienników dla olejów ASTM-2 i ASTM-3 stosowanych w metodzie podanej w normie D 471.”

W dokumencie tym wykorzystano wyniki badań międzylaboratoryjnych, a zawarta w 1 nim procedura za

leca, aby wprowadzanie nowych olejów odbywało się w dwóch etapach.

W pierwszym etapie należy wykorzystać podane po

niżej równania korekcyjne, natomiast w drugim, jeżeli zaj

dzie taka potrzeba, przeprowadzić badania porównawcze stosując mieszanki gumowe o określonym składzie.

Wskaźnik równoważący pęcznienie objętościowe (EVS - Equivalent Volume Swell), umożliwiający wy

znaczanie wartości zmian poszczególnych właściwości fizycznych gumy po działaniu oleju IRM w stosunku do zmian po działaniu oleju ASTM i odwrotnie, oblicza się z następujących równań korekcyjnych:

IRM -> ASTM

EVS(902) = MVS(902)/[l+(PCd/100)] (1) ASTM -> IRM

EVS(ASTM-2)=MVS(ASTM-2)[l+(PCd2/100)] (2) w których:

- EV S(902) - przyb liżona w artość EVS dla oleju IRM 902;

- MVS(902) - zmiana wartości określonej właściwo

ści po pęcznieniu w oleju IRM 902;

- PCdj - procentowa różnica określonej właściwości fizycz

nej po pęcznieniu w oleju IRM i ASTM, wybrana z ta

blicy A 1.1 podanej w wymienionej procedurze, - EVS(ASTM -2) - przybliżona wartość EVS dla oleju

ASTM -2,

- M VS(ASTM -2) - zmiana wartości określonej w ła

ściwości fizycznej gumy po pęcznieniu w oleju ASTM -2,

- PCd2 - procentowa różnica określonej właściwości fizycznej po pęcznieniu w oleju ASTM i IRM, w y

brana z tablicy A 1.1 podanej w wymienionej pro

cedurze.

Analogiczne równania obowiązują dla olejów IRM 903 i ASTM-3.

Wartość PCd = 0 oznacza identyczne działanie oleju IRM i oleju ASTM, wartość dodatnia - “ostrzejsze” dzia

łanie oleju ASTM, a wartość ujemna - “ostrzejsze” dzia

łanie oleju IRM.

Wykorzystując równania korekcyjne można doko

nać tymczasowych zmian w specyfikacjach i normach zawierających wymagania dotyczące odporności miesza

nek gumowych na działanie olejów wzorcowych. Po

nieważ przy wyznaczaniu wskaźnika EVS korzysta się z wartości PCd obliczonych z wyników badań miesza

nek wzorcowych, a w praktyce skład mieszanek gumo

wych jest bardziej złożony, należy w drugim etapie wy

konać pełne badana porównawcze stosując oleje stare i nowe.

Ponieważ w różnych normach i specyfikacjach, np. PN-81/C-94153 “Guma przeznaczona na artykuły techniczne” , specyfikacjach FIAT, Warunkach Tech

nicznych na mieszanki gumowe specjalnego przezna

czenia itp., wymagane są badania odporności gumy na działanie olejów wzorcowych ASTM-2 i ASTM- 3, a oleje te, jak podano wyżej, wycofane są z prakty

ki laboratoryjnej, w Instytucie Przemysłu Gumowego

“ STO M IL” w 1997 roku przeprow adzono badania porównawcze stosując oleje wzorcowe ASTM oraz nowe oleje wzorcowe IRM.

Do badań wytypowano 7 mieszanek o symbolach:

C, E, N, F, S, L i W, zawierających odpowiednio kau

czuk chloroprenowy, etylenowo-propylenowy, nitrylo

wy, fluorowy, silikonowy, mieszaninę 50% nitrylowego i 50% chloroprenowego oraz mieszaninę 25% nitrylo

wego i 75% chloroprenowego.

Zakres badań obejmował oznaczenie:

- wytrzymałości na rozciąganie wg PN-93/C-04205, - wydłużenia przy zerwaniu wg PN-93/C-04205, - twardości IRHD wg PN-93/C-04203

oraz zmiany tych właściwości, a także zmianę masy i obję

tości po ekspozycji w olejach wg PN-93/C-04236.

Badania wykonano jednocześnie, stosując wybra

ne losowo próbki poszczególnych mieszanek wycięte ze zwulkanizowanych płytek. Warunki badań oraz uzyska

ne wyniki podano w tabelach 2-8.

Podsumowanie

Na podstawie uzyskanych wyników można stwier

dzić, że oleje IRM 902 i IRM 903 nie powodująna ogół znaczących zmian właściwości fizycznych w porówna

niu ze zmianami uzyskanymi odpowiednio w olejach ASTM-2 i ASTM-3. Jednak oleje te w różny sposób oddziały wuj ą na poszczególne mieszanki, zależnie od ich składów. Z tego względu dla każdej mieszanki nale

ży przeprowadzić indywidualne badania i ustalić nowe wymagania.

(4)

TOM 3 maj - czerwiec 1999 r. S tcw fo tK en y nr 3

Tabela 2. Wyniki badania mieszanki C

Uzyskane wyniki Rodzaj oznaczenia Przed

działaniem oleju

Po działaniu oleju, 100°C, 70 h ASTM-2 IRM 902 ASTM-3 IRM 903 Wytrzymałość na rozciąganie, MPa 14,6 11,8 12,6 8,9 8,6

Wydłużenie przy zerwaniu,% 640 380 445 355 360

Twardość, IRHD 48 40 38 31 32

Zmiana:

- wytrzymałości, % ^- -19,2 -13,7 -39,0 -41,1

- wydłużenia,% - -40,1 -30,5 -44,5 -43,8

-twardości, IRHD ^- -8 -10 -17 -16

- objętości, % ^- +29,2 +30,5 +65,8 +65,0

- masy, % - +22,2 +22,7 +47,0 +46,0

Tabela 3. Wyniki badania mieszanki E

Zmiana:

- wytrzymałości, % - -42,5 -46,6 -60,3 -74,0

- wydłużenia,% - -2,7 -5,4 -21,6 -32,4

-twardości, IRHD ^- -41 -40 -44 -44

- objętości, % ^- +83,2 +83,9 +115,0 +109,5

- masy, % - +69,3 +70,1 +92,2 +90,6

Tabela 4. Wyniki badania mieszanki N Rodzaj oznaczenia

Uzyskane wyniki llllllllllllllllll Przed

Zmiana:

- wytrzymałości, % - +10,5 +7,1 +1,9 +5,3

- wydłużenia,% - -17,9 -24,6 -24,6 -26,9

-twardości, IRHD - -5 -4 -9 -8

- objętości, % - +3,81 +3,39 +10,43 +9,6

- masy, % - +4,22 +2,96 +9,20 +7,64

(5)

Sfa& tam en ty nr 3 maj - czerwiec 1999 r. TOM 3

Tabela 5. Wyniki badania mieszanki F Rodzaj oznaczenia

Uzyskane wyniki Przed

Zmiana:

- wytrzymałości, % - +11,6 +9,13 -5,22 -2,61

- wydłużenia,% ^- -15,69 -14,36 -12,7 -1,76

-twardości, IRHD ^- -3 -3 -4 -4

- objętości, % ^- +2,05 +1,80 +2,53 +2,96

- masy, % - +0,25 +0,6 +0,96 +1,03

Tabela 6. Wyniki badania mieszanki S Rodzaj oznaczenia

Po działaniu oleju, 110°C, 96 h ASTM-2 IRM 902 ASTM-3 IRM 903

Wytrzymałość na rozciąganie, MPa 6,4 8,8 6,9 8,5 5,7

Zmiana:

-wytrzymałości, % ^- +37,5 +7,2 +32,8 -10,9

- wydłużenia,% - -25,0 -17,8 -40,0 -40

-twardości, IRHD ^- -4 -5 -18 -18

- objętości, % ^- +6,34 +7,48 +28,4 +29,2

- masy, % - +3,25 +4,73 +19,4 +19,9

Tabela 7. Wyniki badania mieszanki L

Zmiana:

- wytrzymałości, % ^- +19,0 +12,9 -8,2 -8,2

- wydłużenia,% - -1,7 -3,4 -22,0 -20,3

-twardości, IRHD ^- -9 -9 -15 -14

- objętości, % ^- +13,06 +12,4 +32,6 +32,5

- masy, % ^- +10,36 +9,62 +24,3 +23,3

(6)

TOM 3 maj - czerwiec 1999 r. nr 3

Tabela 8. Wyniki badania mieszanki W Rodzaj oznaczenia

działaniem

r u u ii d f d i ii u

oleju, 70°C, 70 h ASTM-3 IRM 903 oleju

Wytrzymałość na rozciąganie, MPa 10,1 8,3 8,8

Wydłużenie przy zerwaniu,% 530 750 820

Twardość, IRHD Zmiana:

52 36 37

- wytrzymałości, % - -17,8 -12,9

- wydłużenia,% - +41,5 +54,7

-twardości, IRHD ^- -16 -15

- objętości, % ^- +31,9 +31,6

- masy, % ^- +23,5 +23,3

Międzynarodowa Konferencja

Techniczne i ekonomiczne możliwości recyklingu gumy

organizowana przez Instytut Przemysłu Gumowego pod auspicjami Minister

stwa Gospodarki i Ministerstwa Ochrony Środowiska, Zasobów Naturalnych i Leśnictwa

WARSZAWA, 21-22 października 1999

Komunikat 1

Konferencja jest adresowana do potencjalnych inwestorów w dziedzinie recy

klingu gumy w Polsce.

Celem konferencji jest prezentacja realistycznej i obiektywnej informacji o per

spektywach i ograniczeniach recyklingu odpadów gumowych.

Przewiduje się powołanie komitetu założycielskiego Stowarzyszenia Gospodarki Odpadami Gumowymi.

Podczas konferencji zostaną stworzone warunki do nawiązania kontaktów mię

dzy firmami oferującymi nowe technologie i zainteresowanymi zakładami.

Tematy:

♦ Zarządzanie odpadami gumowymi, wsparcie organizacyjno-finansowe, efek

tywność

♦ Technologie recyklingu: propozycje do wdrożenia

♦ Aktualna sytuacja w dziedzinie recyklingu gumy w Polsce

Prosimy o zgłaszanie chęci udziału w konferencji faxem, listownie lub e-mailem.

Zainteresowanym konferencją prześlemy szczegółowe informacje po 15 września 1999 r.

Informacje:

Instytut Przemysłu Gumowego, 05-820 Piastów, ul. Harcerska 30

tel.: 0-22 723-60-21 fax: 0-22 723-71-96 e-mail: ipgum@ pol.pl Kontakt:

dr Wanda Parasiewicz, dr Leszek Pyskło, mgr inż. Jacek Ratajczak, mgr inż.

Beata Jaśkiewicz

International Conference

Technical & Economical Options for Rubber Recycling

organised by Rubber Research Institute in Poland under the auspitions of Ministry of Economy and Ministry of Environment

WARSAW, 21-22 October 1999

FIRST ANOUNCEMENT

The Conference is addressed to potential investors in the field of rubber recycling business in Poland.

The goal is to present realistic and objective infor

mations about prospects and limitations.

We are going to arrange the possibilities for bilate

ral contact and discussions during and after confe

rence.

Topics:

♦ Rubber Waste Management: organisation-finan

cial support efficiency

♦ Recycling Technologies: proposal for implemen

tation

♦ Current state of rubber recycling business in Po

land

Information:

Instytut Przemysłu Gumowego tel:+48-22-723-60-21

05-820 Piastów fax:+48-22-723-71-96 ul. Harcerska 30 e-mail:ipgum@ pol.pl Poland

Contact persons:

dr Wanda Parasiewicz, dr Leszek Pyskło, Jacek Ra

tajczak, Beata Jaśkiewicz

Badania porównawcze nowych olejów wzorcowych IRM 902 i IRM 903 ze stosowanymi do­tychczas olejami wzorcowymi ASTM-2 i ASTM-3**