Прочность отдельных гранул на раздавливание

Прочность гранул на раздавливание является простым понятием, но судя по воспроизводимости результатов испытаний этот показатель трудно определить с высокой точностью. Изменчивость результатов измерений обусловлена разными причинами, которые не учитываются существующими методами испытаний надлежащим образом.

Результаты исследований техуглерода с помощью электронного микроскопа свидетельствуют о том, что форма гранул далека от сферичности. Это значит, что при раздавливании гранулы на плоской пластине площадь соприкосновения с поверхностью пластины зависит от специфической формы исследуемой гранулы. Соответственно можно предполагать определённый диапазон значений прочности гранул, характеризующихся одинаковой массовой прочностью углеродной матрицы и одинаковым размером. Диспергируемость техуглерода в резиновых смесях зависит непосредственно от прочности внутренней углеродной матрицы. Согласно методике испытания лаборанты должны выбирать наиболее сферические по форме гранулы. Это приводит к систематической ошибке, вносимой лаборантом, и может обусловить систематическую ошибку в значениях прочности, т.к. связующее вещество, используемое в целях повышения прочности гранул, влияет на их сферичность.

Для гранул с одинаковой внутренней углеродной матрицей существует непосредственная зависимость между размером и прочностью. В связи с этим при рассмотрении прочности гранул необходимо указывать их размер. Общепринято указывать фракцию гранул, отобранную при использовании двух сит для сужения диапазона размеров гранул до приемлемого уровня. Широко используются гранулы, которые, проходя через американское сито №12, остаются на американском сите №14. Даже при такой узкой фракции диапазон возможных диаметров может приводить к расхождению в силе воздействия, составляющем ±6 грамм при среднем значении прилагаемой силы 40 грамм. Несомненно, это приводит к низкой воспроизводимости результатов испытаний.

Результаты недавно проведённых исследований показали, что скорость, с которой сила прилагается к грануле во время проведения испытания, оказывает значительное влияние на получаемое значение прочности. При использовании некоторых приборов скорость приложения силы контролируется оператором, что затрудняет достижение точности результатов. Разработаны новые методы, основанные на использовании автоматических приборов.

Систематическая ошибка, вводимая отбором проб, - ещё один отрицательный фактор. По методике ASTM рекомендуется испытывать 20 гранул с последующим выбором самого высокого и самого низкого значений и вычислением среднего. Считают, что эти 20 гранул представительны для образца, но образец отбирают, например, из хоппера, в котором количество гранул может достигать 25 триллионов. Кроме того, поскольку испытание сопровождается разрушением гранул, результаты нельзя точно воспроизвести ни при каких условиях.

Несмотря на указанные недостатки методов испытаний, прочность гранул, зависящая от прочности внутренней углеродной матрицы, оказывает значительное влияние на диспергируемость техуглерода в резиновых смесях. Прочность гранул приобретает критическое значение при низкой вязкости резиновой смеси и очень высоком содержании пластификатора.