ISO 4649:2017
(Main)Rubber, vulcanized or thermoplastic — Determination of abrasion resistance using a rotating cylindrical drum device
Rubber, vulcanized or thermoplastic — Determination of abrasion resistance using a rotating cylindrical drum device
ISO 4649:2017 specifies two methods for the determination of the resistance of rubber to abrasion by means of a rotating cylindrical drum device. The methods involve determination of the volume loss due to the abrasive action of rubbing a test piece over a specified grade of abrasive sheet. Method A is for a non-rotating test piece and method B is for a rotating test piece. For each method, the result can be reported as a relative volume loss or an abrasion resistance index. These test methods are suitable for comparative testing, quality control, specification compliance testing, referee purposes and research and development work. No close relation between the results of this abrasion test and service performance can be inferred. NOTE The abrasion loss is often more uniform using the rotating test piece because the whole surface of the test piece is in contact with the abrasive sheet over the duration of the test. However, there is considerable experience using the non-rotating test piece.
Caoutchouc vulcanisé ou thermoplastique — Détermination de la résistance à l'abrasion à l'aide d'un dispositif à tambour tournant
ISO 4649 :2017 spécifie deux méthodes de détermination de la résistance du caoutchouc à l'abrasion à l'aide d'un dispositif à tambour tournant. Les méthodes consistent à déterminer la perte de volume d'une éprouvette de caoutchouc soumise à une action abrasive par frottement sur une qualité spécifiée de toile abrasive. La méthode A utilise une éprouvette fixe et la méthode B utilise une éprouvette tournante. Pour chaque méthode, le résultat peut être exprimé en perte de volume relative ou par un indice de résistance à l'abrasion. Ces deux méthodes d'essai conviennent aux essais comparatifs, de contrôle de la qualité, de conformité aux spécifications, aux besoins d'arbitrage et aux travaux de recherche et de développement. On ne peut déduire aucune relation entre les résultats de cet essai d'abrasion et les performances en service. NOTE L'utilisation de l'éprouvette tournante conduit souvent à une perte par abrasion plus uniforme dans la mesure où toute la surface de l'éprouvette est en contact avec la toile abrasive pendant toute la durée de l'essai. Cependant, il existe une expérience considérable acquise en utilisant l'éprouvette fixe.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 4649
Fourth edition
2017-09
Rubber, vulcanized or
thermoplastic — Determination of
abrasion resistance using a rotating
cylindrical drum device
Caoutchouc vulcanisé ou thermoplastique — Détermination de la
résistance à l'abrasion à l'aide d'un dispositif à tambour tournant
Reference number
©
ISO 2017
© ISO 2017, Published in Switzerland
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ii © ISO 2017 – All rights reserved
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Principle . 2
5 Apparatus and materials. 4
6 Calibration . 5
7 Test pieces . 5
7.1 Type and preparation . 5
7.2 Number . 6
7.3 Time interval between vulcanization or forming and testing . 6
7.4 Conditioning . 6
8 Test temperature . 6
9 Procedure. 6
9.1 General test procedure . 6
9.2 Comparison against standard reference compounds or user-defined
reference compounds . 7
9.3 Density . 8
10 Expression of results . 8
10.1 General . 8
10.2 Relative volume loss, ΔV . 8
rel
10.3 Abrasion resistance index . 9
11 Precision . 9
12 Test report . 9
Annex A (normative) Suitable abrasive sheet .10
Annex B (normative) Standard and user-defined reference compounds .11
Annex C (normative) Calibration schedule .16
Annex D (informative) Precision and bias .19
Bibliography .21
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see the following
URL: www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 45, Rubber and rubber products,
Subcommitee SC 2, Testing and analysis.
This fourth edition cancels and replaces the third edition (ISO 4649:2010), which has been technically
revised.
The main changes compared to the previous edition are as follows:
— the normative references have been updated;
— details regarding relative volume loss (3.2) have been added;
— the text has been updated for a better understanding.
iv © ISO 2017 – All rights reserved
Introduction
Various types of laboratory test equipment for wear resistance of rubber compound have been developed
depending on the products to which rubber compounds have been applied in the past. Methods and
equipment are briefly introduced in ISO 23794 and the test method using a rotating cylindrical drum
device is described in detail in this document.
Because factors such as the grade of abrasive sheet, the type of adhesive used in the manufacture of the
sheet and contamination and wear caused by previous testing lead to variations in the absolute values
of abrasion loss, all tests are comparative. Runs with a reference compound are included so that the
results can be expressed either as a relative volume loss compared to a calibrated abrasive sheet or as
an abrasion resistance index compared to a reference compound.
This document describes two methods and specifies two standard reference compounds that can
be chosen freely, although some combinations are more frequently used in practice. Considerable
experience has been accumulated using the relative volume loss calculation in 10.2 for method A with
reference compound no. 1 and method B with reference compounds no. 1 and no. 2.
When using standard reference compound no. 1 with a non-rotating test piece, a very important part of
the method is the preparation of the abrasive sheet and its calibration.
Relative volume loss can be calculated for either test method with another reference compound, if the
defined mass loss is known.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 4649:2017(E)
Rubber, vulcanized or thermoplastic — Determination of
abrasion resistance using a rotating cylindrical drum device
WARNING 1 — Persons using this document should be familiar with normal laboratory practice.
This document does not purport to address all of the safety problems, if any, associated with its
use. It is the responsibility of the user to establish appropriate safety and health practices and to
determine the applicability of any other restrictions.
WARNING 2 — Certain procedures specified in this document might involve the use or generation
of substances or the generation of waste, that could constitute a local environmental hazard.
Reference should be made to appropriate documentation on safe handling and disposal after use.
1 Scope
This document specifies two methods for the determination of the resistance of rubber to abrasion by
means of a rotating cylindrical drum device.
The methods involve determination of the volume loss due to the abrasive action of rubbing a test piece
over a specified grade of abrasive sheet. Method A is for a non-rotating test piece and method B is for a
rotating test piece. For each method, the result can be reported as a relative volume loss or an abrasion
resistance index.
These test methods are suitable for comparative testing, quality control, specification compliance
testing, referee purposes and research and development work. No close relation between the results of
this abrasion test and service performance can be inferred.
NOTE The abrasion loss is often more uniform using the rotating test piece because the whole surface of
the test piece is in contact with the abrasive sheet over the duration of the test. However, there is considerable
experience using the non-rotating test piece.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 2230, Rubber products — Guidelines for storage
ISO 2393, Rubber test mixes — Preparation, mixing and vulcanization — Equipment and procedures
ISO 2781, Rubber, vulcanized or thermoplastic — Determination of density
ISO 7619-1, Rubber, vulcanized or thermoplastic — Determination of indentation hardness —
Part 1: Durometer method (Shore hardness)
ISO 9298:2017, Rubber compounding ingredients — Zinc oxide — Test methods
ISO 18899:2013, Rubber — Guide to the calibration of test equipment
ISO 23529, Rubber — General procedures for preparing and conditioning test pieces for physical test methods
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— IEC Electropedia: available at http://www.electropedia.org/
— ISO Online browsing platform: available at http://www.iso.org/obp
3.1
abrasion resistance
resistance to wear by mechanical action upon a surface
Note 1 to entry: For the purposes of this document, the abrasion resistance is expressed either as a relative
volume loss (3.2) compared to an abrasive sheet calibrated using a standard reference compound or as an abrasion
resistance index (3.3) compared to a reference compound.
3.2
relative volume loss
ΔV
rel
volume loss of the test rubber after being subjected to abrasion by an abrasive sheet which will cause a
reference compound to lose a defined mass under the same specified conditions of test
Note 1 to entry: Relative volume loss is expressed in cubic millimetres.
3.3
abrasion resistance index
ARI
I
AR
ratio of the volume loss of a reference compound to the volume loss of the test rubber, measured under
the same specified conditions of test
Note 1 to entry: A smaller number indicates a lower abrasion resistance (3.1).
Note 2 to entry: The abrasion resistance index is expressed as a percentage.
4 Principle
A cylindrical rubber test piece is made to slide over an abrasive sheet of specified abrasive grade under
a specified pressure over a given distance. The test piece may be rotating or non-rotating during the
test. The abrasive sheet is attached to a rotating cylindrical rotating drum against which the test piece
is held and across which it traverses.
The loss of mass of the test piece is determined and used together with the density of the test piece
material to calculate the volume loss. The volume loss of the test piece is compared to that of a reference
compound tested under the same conditions.
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Dimensions in millimetres
Overhead view
Key
1 sledge 6 abrasive sheet
2 swivel arm 7 double-sided adhesive tape
3 test piece holder F vertical force
a
4 test piece Rotational speed 40 r/min ± 1 r/min.
b
5 cylinder, diameter 150 mm ± 0,2 mm, length 500 mm Gap of size ≤ 2 mm.
Figure 1 — Schematic illustration of apparatus
5 Apparatus and materials
5.1 Abrasion machine.
The test apparatus (see Figure 1) consists of a laterally movable test piece holder and a rotatable
cylinder to which the abrasive sheet (5.2) is fixed.
The cylinder shall have a diameter of 150 mm ± 0,2 mm and a length of about 500 mm and shall be
rotated at a speed of 40 r/min ± 1 r/min, the direction of rotation being as indicated in Figure 1.
The test piece holder shall have a cylindrical opening, the diameter of which can be adjusted from
15,5 mm to 16,3 mm and a device for adjusting the length of the test piece protruding from the opening
to 2 mm ± 0,2 mm. The holder shall be mounted on a swivel arm that, in turn, is attached to a sledge that
can be moved laterally on a spindle. The lateral displacement of the holder shall be 4,20 mm ± 0,04 mm
per revolution of the drum (see Note 1). Suitable attachments may be provided to rotate the test piece
during the test run by rotation of the test piece holder (method B), preferably at the rate of 1 revolution
per 50 revolutions of the drum.
NOTE 1 With this lateral movement, the test piece passes over any one area of the abrasive sheet four times.
The swivel arm and test piece holder shall be free from vibration during operation and so disposed
that the test piece is pressed against the drum with a vertical force of 10 N ± 0,2 N. For investigation of
extremely soft or hard materials, the force may be changed to 5 N ± 0,1 N or 20 N ± 0,4 N, respectively
(see Note 2). The force is generated by adding masses to the top of the test piece holder.
NOTE 2 A force of 5 N is typically used for rubbers softer than approximately 40 IRHD and a force of 20 N is
used for hard rubbers of 80 IRHD and above.
The abrasive sheet shall be attached to the drum using three evenly spaced strips of double-sided
adhesive tape extending along the complete length of the drum. The width of the margins that are not
touched by the test piece shall be equal. Care shall be taken to ensure that the abrasive sheet is firmly
held so as to present a uniform abrasive surface over the whole area of the cylinder. One of the strips
shall be placed where the ends of the abrasive sheet meet. Ideally, the ends should meet exactly, but any
gap left between them shall not exceed 2 mm. The adhesive tape shall be about 50 mm wide and not
more than 0,2 mm thick.
The abrasion run starts by bringing the test piece into contact with the abrasion sheet.
Placement of the test piece on the sheet at the beginning of a test run and its removal after an abrasion
run of 40 m ± 0,2 m (equivalent to 84 revolutions) shall be automatic. In special cases of very high volume
loss of the test piece, the abrasion distance may be reduced to 20 m ± 0,1 m (equivalent to 42 revolutions).
In that case, a revolution counter or automatic stopping device should preferably be used.
NOTE 3 For rubbers with very high mass loss, a distance of 10 m has been used.
To protect the abrasive sheet from damage by the test piece holder, a device for switching off the
apparatus just before the lower edge of the test piece holder touches the sheet is recommended.
The test machine may be equipped with a vacuum hose and a brush to aid in the removal of debris from
the machine.
5.2 Abrasive sheet.
An abrasive sheet made with aluminium oxide of grain size 60, at least 400 mm wide, 474 mm ± 1 mm
long and 1 mm average thickness, shall be used as the abrasive medium.
In a test using a non-rotating test piece (method A) of standard reference compound no. 1 (see Table B.1),
this abrasive sheet shall cause a mass loss of between 180 mg and 220 mg for an abrasion distance of 40 m.
When each new sheet is first used, the direction of motion shall be indicated on the sheet, as it is
important that the same direction be used for all subsequent test runs.
4 © ISO 2017 – All rights reserved
The characteristics of a suitable abrasive sheet are specified in Annex A.
5.3 Hollow drill.
The drill shown in Figure 2 is an example of a tool suitable for the preparation of test pieces that are not
moulded (see 7.1). The speed of rotation of the drill needs to be at least 1 000 r/min for most rubbers,
and even higher for rubbers with a hardness of less than 50 IRHD. A sufficient cooling of the tool is
necessary to prevent an undesired heating of the drill.
Dimensions in millimetres
Figure 2 — Example of a hollow drill for test piece preparation
5.4 Balance.
The balance shall be of sufficient accuracy to enable the mass loss of a test piece to be determined
to ±1 mg.
5.5 Standard reference compounds.
Specifications for standard reference compounds are given in detail in Annex B.
6 Calibration
The test apparatus shall be calibrated in accordance with the schedule given in Annex C.
7 Test pieces
7.1 Type and preparation
The test pieces shall be cylindrical in shape, of diameter 16 mm ± 0,2 mm, with a minimum height of 6 mm.
Test pieces are normally prepared from moulded sheets using the hollow drill (5.3) or other rotating
cutting tools. During cutting, the cutting edge shall be lubricated with water to which a wetting agent
has been added. Punching of the test pieces is not permitted.
NOTE 1 If the cut sample is not satisfactory, cylinder vibration occurs.
Alternatively, test pieces may be vulcanized or formed in a mould.
NOTE 2 It is sufficient to rub off only one side of the test piece.
If test pieces of the required thickness are not available, the necessary thickness may be obtained by
bonding a piece of the test rubber to a base element of hardness not less than 80 IRHD. The thickness of
the test rubber shall be not less than 2 mm.
7.2 Number
A minimum of three test runs shall be carried out for each rubber being tested. A new test piece shall be
used for each test run. For referee purposes, use 10 test pieces.
In the case of the standard reference compounds no. 1 (see Table B.1) and no. 2 (see Table B.4), three
test runs may be carried out on one test piece in order to reduce wastage.
7.3 Time interval between vulcanization or forming and testing
Unless otherwise specified, the time interval between the date the material was formed and testing
shall be in accordance with ISO 23529.
7.4 Conditioning
Condition all test pieces at standard laboratory temperature, in accordance with ISO 23529, for a
minimum period of 16 h immediately before testing.
For rubbers which are sensitive to moisture, the humidity should also be controlled.
8 Test temperature
The test shall be carried out at standard laboratory temperature (see ISO 23529).
During a test run, there can be a considerable increase in temperature at the abrading interface, which
can lead to temperature rises within the test piece. For the purposes of this document, such temperature
rises are to be disregarded, the temperature of test being that of the ambient atmosphere and of the test
piece before commencing the test.
9 Procedure
9.1 General test procedure
Before each test, any rubber debris left on the abrasive sheet from a previous abrasion test shall be
removed with a brush. A brush of about 55 mm diameter with hard nylon or similar bristles and
about 70 mm in length is recommended for this purpose. In some cases, a blank test with a reference
compound (see Note 1) will effectively clean the abrasive sheet (see Note 2).
Brushes with metal bristles are not recommended as they shorten the life of the abrasive sheet.
NOTE 1 The reference compound used only for cleaning purposes does not necessarily have to meet the
stringent requirements of the reference compound used for test purposes.
6 © ISO 2017 – All rights reserved
NOTE 2 Some laboratories have found that blowing removes the debris left by some test rubbers better than
brushing. Safety blow guns which give a maximum pressure of 0,2 MPa at the nozzle when the nozzle is blocked
off, used with a supply air pressure between 0,5 MPa and 0,9 MPa, have given good results.
For method A, the non-rotating test piece shall be used. For method B, the rotating test piece shall
be used. Standard reference compound no. 1 (see Table B.1) or no. 2 (see Table B.4) or a user-defined
reference compound shall be used as the reference compound. The method and the reference compound
used shall be stated in the test report because the results obtained can differ. For measurements
intended to be comparable, the same conditions shall be used for all test rubbers and the reference
compound.
Weigh the test piece to the nearest 1 mg. Fix the test piece in the test piece holder in such a way that a
length of 2,0 mm ± 0,2 mm protrudes from the opening. This length shall be checked by means of a gauge.
The test piece shall normally be pressed against the drum with a vertical force of 10 N ± 0,2 N. If, for
special cases, the vertical force is reduced to 5 N ± 0,1 N or increased to 20 N ± 0,4 N, this shall be stated
in the test report.
Turn on the suction, if it is provided. Move the test piece holder and sledge to the starting point and
start the automatically controlled test run. Check for vibration in the test piece holder. This test method
does not yield meaningful results if there is abnormal
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 4649
Quatrième édition
2017-09
Caoutchouc vulcanisé ou
thermoplastique — Détermination de
la résistance à l'abrasion à l'aide d'un
dispositif à tambour tournant
Rubber, vulcanized or thermoplastic — Determination of abrasion
resistance using a rotating cylindrical drum device
Numéro de référence
©
ISO 2017
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l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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ii © ISO 2017 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 2
4 Principes . 2
5 Appareillage et matériaux . 4
6 Étalonnage . 5
7 Éprouvettes . 6
7.1 Type et préparation . 6
7.2 Nombre . 6
7.3 Délai entre vulcanisation ou mise en œuvre et essai . 6
7.4 Conditionnement . 6
8 Température d'essai . 6
9 Mode opératoire. 6
9.1 Mode opératoire général . 6
9.2 Comparaison avec les caoutchoucs de référence normalisés ou ceux définis
par l'utilisateur . 7
9.3 Masse volumique. 8
10 Expression des résultats. 8
10.1 Généralités . 8
10.2 Perte de volume relative, ΔV .
rel 8
10.3 Indice de résistance à l'abrasion. 9
11 Fidélité . 9
12 Rapport d'essai . 9
Annexe A (normative) Toile abrasive appropriée.11
Annexe B (normative) Caoutchoucs de référence normalisés et définis par l'utilisateur .12
Annexe C (normative) Programme d'étalonnage .17
Annexe D (informative) Fidélité et biais .20
Bibliographie .22
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www.
iso.org/directives).
L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www.iso.org/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 45, Élastomères et produits à base
d'élastomères, sous-comité SC 2, Essais et analyses.
Cette quatrième édition annule et remplace la troisième édition (ISO 4649:2010), qui a fait l’objet d’une
révision technique.
Les principales modifications par rapport à l’édition précédente sont les suivantes:
— les références normatives ont été mise à jour;
— des précisions relatives à la perte de volume relative (3.2) ont été ajoutées;
— le texte a été mis à jour pour une meilleure compréhension.
iv © ISO 2017 – Tous droits réservés
Introduction
Divers types d'équipements d'essai de laboratoire pour la résistance à l'usure du mélange de caoutchouc
ont été développés en fonction des produits auxquels les mélanges de caoutchouc ont été appliqués par
le passé. Les méthodes et les équipements sont introduits brièvement dans l’ISO 23794 et la méthode
d'essai utilisant un dispositif à tambour tournant est décrite en détail dans le présent document.
Étant donné que des facteurs tels que la qualité de toile abrasive et l'adhésif utilisés dans la fabrication
de la toile ainsi que la contamination et l'usure dues aux essais antérieurs entraînent des variations
des valeurs absolues de la perte par abrasion, tous les essais sont comparatifs. Des essais avec des
caoutchoucs de référence sont inclus pour que les résultats puissent être exprimés soit en perte de
volume relative par rapport à une toile abrasive étalonnée, soit par un indice de résistance à l'abrasion
par rapport à un caoutchouc de référence.
Le présent document décrit deux méthodes et spécifie deux caoutchoucs de référence qui peuvent être
choisis librement, bien que certaines combinaisons soient plus fréquemment utilisées dans la pratique.
Une expérience considérable a été accumulée en utilisant le calcul de la perte de volume relative en 10.2
pour la méthode A avec le caoutchouc de référence normalisé n° 1 et la méthode B avec les caoutchoucs
de référence normalisé n° 1 et n° 2.
Lors de l'utilisation du caoutchouc de référence normalisé n° 1 avec une éprouvette fixe, une partie
extrêmement importante de cette méthode réside dans la préparation de la toile abrasive et de son
étalonnage.
La perte relative de volume peut être calculée pour l'une ou l'autre méthode d'essai avec un autre
caoutchouc de référence, si la perte de masse définie est connue.
NORME INTERNATIONALE ISO 4649:2017(F)
Caoutchouc vulcanisé ou thermoplastique —
Détermination de la résistance à l'abrasion à l'aide d'un
dispositif à tambour tournant
AVERTISSEMENT 1 — Il convient que l'utilisateur du présent document connaisse bien les
pratiques courantes de laboratoire. Le présent document n'a pas pour but de traiter tous les
problèmes de sécurité qui sont, le cas échéant, liés à son utilisation. Il incombe à l'utilisateur
d'établir des pratiques appropriées en matière d'hygiène et de sécurité, et déterminer si des
restrictions supplémentaires s’appliquent.
AVERTISSEMENT 2 — Certains modes opératoires spécifiés dans le présent document peuvent
impliquer l'utilisation ou la génération de substances ou de déchets pouvant représenter
un danger environnemental local. Il convient de se référer à la documentation appropriée
concernant la manipulation et l'élimination après usage en toute sécurité.
1 Domaine d'application
Le présent document spécifie deux méthodes de détermination de la résistance du caoutchouc à
l'abrasion à l'aide d'un dispositif à tambour tournant.
Les méthodes consistent à déterminer la perte de volume d'une éprouvette de caoutchouc soumise à
une action abrasive par frottement sur une qualité spécifiée de toile abrasive. La méthode A utilise une
éprouvette fixe et la méthode B utilise une éprouvette tournante. Pour chaque méthode, le résultat peut
être exprimé en perte de volume relative ou par un indice de résistance à l'abrasion.
Ces deux méthodes d'essai conviennent aux essais comparatifs, de contrôle de la qualité, de conformité
aux spécifications, aux besoins d'arbitrage et aux travaux de recherche et de développement. On ne peut
déduire aucune relation entre les résultats de cet essai d'abrasion et les performances en service.
NOTE L'utilisation de l'éprouvette tournante conduit souvent à une perte par abrasion plus uniforme dans la
mesure où toute la surface de l'éprouvette est en contact avec la toile abrasive pendant toute la durée de l'essai.
Cependant, il existe une expérience considérable acquise en utilisant l'éprouvette fixe.
2 Références normatives
Les documents suivants sont référencés dans le texte de sorte qu'une partie ou la totalité de leur
contenu constitue les exigences du présent document. Pour les références datées, seule l'édition citée
s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y
compris les éventuels amendements).
ISO 2230, Produits à base d'élastomères — Lignes directrices pour le stockage
ISO 2393, Mélanges d'essais à base de caoutchouc — Mélangeage, préparation et vulcanisation —
Appareillage et modes opératoires
ISO 2781, Caoutchouc vulcanisé ou thermoplastique — Détermination de la masse volumique
ISO 7619-1, Caoutchouc vulcanisé ou thermoplastique — Détermination de la dureté par pénétration —
Partie 1: Méthode au duromètre (dureté Shore)
ISO 9298:2017, Ingrédients de mélange du caoutchouc — Oxyde de zinc — Méthodes d'essai
ISO 18899:2013, Caoutchouc — Guide pour l'étalonnage du matériel d'essai
ISO 23529, Caoutchouc — Procédures générales pour la préparation et le conditionnement des éprouvettes
pour les méthodes d'essais physiques
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
L’ISO et l’IEC maintiennent des bases de données terminologiques pour utilisation dans le domaine de la
normalisation aux adresses suivantes:
— IEC Electropedia: disponible à http://www.electropedia.org/
— ISO Online browsing platform: disponible à http://www.iso.org/obp
3.1
résistance à l'abrasion
résistance à l'usure due à une action mécanique sur une surface
Note 1 à l'article: Pour les besoins du présent document, la résistance à l'abrasion est exprimée soit en perte de
volume relative (3.2) par rapport à une toile abrasive étalonnée utilisant un caoutchouc de référence normalisé,
soit par un indice de résistance (3.3) à l'abrasion par rapport à un caoutchouc de référence.
3.2
perte de volume relative
ΔV
rel
perte de volume du caoutchouc soumis à essai, après avoir été soumis à l'abrasion par une toile abrasive
qui provoque une perte de masse déterminée d'un caoutchouc de référence dans des conditions d'essai
spécifiées identiques
Note 1 à l'article: La perte de volume relative est exprimée en millimètres cubes.
3.3
indice de résistance à l'abrasion
ARI
I
AR
rapport de la perte de volume d'un caoutchouc de référence à la perte de volume du caoutchouc soumis
à essai, mesurées dans des conditions spécifiées identiques, et exprimé en pourcentage
Note 1 à l'article: Plus le nombre est petit, plus la résistance à l'abrasion (3.1) est faible.
Note 2 à l'article: L’indice de résistance à l'abrasion est exprimé en pourcentage.
4 Principes
Une éprouvette de caoutchouc cylindrique est soumise à l'action d'une toile abrasive de qualité spécifiée,
sous une pression de contact spécifiée et sur une course déterminée. Pendant l'essai, l'éprouvette peut
être fixe ou tournante. La toile abrasive est fixée sur la surface d'un tambour cylindrique tournant
contre lequel l'éprouvette est maintenue et sur toute la longueur duquel elle se déplace.
La perte de masse de l'éprouvette est déterminée et utilisée avec la masse volumique du matériau
constituant l'éprouvette pour calculer la perte de volume. La perte de volume de l'éprouvette est
comparée à celle d'un caoutchouc de référence soumis à essai dans les mêmes conditions.
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Dimensions en millimètres
Vue de dessus
Légende
1 glissière 6 toile abrasive
2 bras pivotant 7 ruban adhésif double face
3 porte-éprouvette F force verticale
a
4 éprouvette Vitesse de rotation 40 r/min ± 1 r/min.
b
5 tambour, diamètre 150 mm ± 0,2 mm, longueur 500 mm Écartement ≤ 2 mm.
Figure 1 — Schéma de l'appareillage
5 Appareillage et matériaux
5.1 Machine d'abrasion.
L'appareillage d'essai (voir Figure 1) est constitué d'un porte-éprouvette qui peut se déplacer
latéralement et d'un tambour tournant sur lequel est fixée la toile abrasive (5.2).
Le tambour doit avoir un diamètre de 150 mm ± 0,2 mm, une longueur d'environ 500 mm et il doit
tourner à une vitesse de 40 r/min ± 1 r/min dans le sens de rotation indiqué à la Figure 1.
Le porte-éprouvette doit être muni d'un orifice cylindrique dont le diamètre peut varier de 15,5 mm
à 16,3 mm, et d'un dispositif permettant d'ajuster à 2 mm ± 0,2 mm la partie de l'éprouvette qui
dépasse de l'orifice. Le porte-éprouvette doit être monté sur un bras pivotant fixé à une glissière qui
peut se déplacer latéralement sur un axe. Le déplacement latéral du porte-éprouvette doit être de
4,20 mm ± 0,04 mm par tour du tambour (voir Note 1). Un dispositif approprié peut être prévu pour
faire tourner l'éprouvette pendant l'essai par rotation du porte-éprouvette (méthode B), de préférence
à la vitesse de 1 tour par 50 tours du tambour.
NOTE 1 Avec ce déplacement latéral, l'éprouvette passe quatre fois sur un même emplacement de la toile
abrasive.
Le bras pivotant et le porte-éprouvette ne doivent pas vibrer pendant l'opération et doivent être
disposés de sorte que l'éprouvette appuie contre le tambour avec une force verticale de 10 N ± 0,2 N.
Pour des essais sur des matériaux extrêmement mous ou durs, la force peut être modifiée à 5 N ± 0,1 N
ou 20 N ± 0,4 N respectivement (voir Note 2). La force est générée par addition des masses sur le sommet
du porte-éprouvette.
NOTE 2 Une force de 5 N est généralement utilisée pour des caoutchoucs d'une dureté inférieure à environ
40 DIDC et une force de 20 N est utilisée pour des caoutchoucs d'une dureté supérieure ou égale à 80 DIDC.
La toile abrasive doit être fixée au tambour à l'aide de trois bandes de ruban adhésif double-face
régulièrement espacées, allant d'un bout à l'autre du tambour. La largeur des bords qui ne sont pas
en contact avec l'éprouvette doit être égale. Des précautions doivent être prises pour s'assurer que la
toile abrasive est bien maintenue afin d'avoir une surface abrasive uniforme sur toute la surface du
tambour. L'une des bandes doit être placée à la jointure des extrémités de la toile abrasive. Idéalement,
il convient que les deux extrémités se rejoignent exactement, mais, s'il existe un espace, il ne doit pas
être supérieur à 2 mm. Le ruban adhésif doit avoir environ 50 mm de largeur et pas plus de 0,2 mm
d'épaisseur.
L'abrasion commence par la mise en contact de l'éprouvette avec la toile abrasive.
La mise en place de l'éprouvette sur la toile abrasive au début d'un essai et son retrait après abrasion sur
une distance de 40 m ± 0,2 m (soit 84 tours) doivent être automatiques. Dans les cas particuliers où la
perte de volume de l'éprouvette est très élevée, la distance d'abrasion peut être ramenée à 20 m ± 0,1 m
(soit 42 tours). Dans ce dernier cas, il est recommandé d'utiliser de préférence un compte-tours ou un
dispositif d'arrêt automatique.
NOTE 3 Pour des caoutchoucs présentant une perte de masse très élevée, une distance de 10 m a été utilisée.
Pour protéger la toile abrasive des dommages que pourrait entraîner le porte-éprouvette, il est
recommandé d'avoir un dispositif arrêtant l'appareillage juste avant que le bord inférieur du porte-
éprouvette ne touche la toile.
La machine d'essai peut être équipée d'une aspiration et d'une brosse pour faciliter l'élimination des
débris laissés sur la machine.
5.2 Toile abrasive.
Une toile abrasive à base d'oxyde d'aluminium de grain 60, d'au moins 400 mm de largeur, de
474 mm ± 1 mm de longueur et de 1 mm d'épaisseur en moyenne doit être utilisée comme abrasif.
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Dans un essai avec une éprouvette fixe (méthode A) de caoutchouc de référence normalisé n° 1 (voir
Tableau B.1), cette toile abrasive doit entraîner une perte de masse comprise entre 180 mg et 220 mg
pour une distance d'abrasion de 40 m.
Chaque fois qu'une nouvelle toile est utilisée, le sens du déplacement doit être indiqué sur la toile, car il
est important d'utiliser le même sens pour tous les essais ultérieurs.
Les caractéristiques d’une toile abrasive appropriée sont spécifiées dans l'Annexe A.
5.3 Emporte-pièce rotatif.
L'emporte-pièce illustré à la Figure 2 est un exemple d'outil approprié pour la préparation d'éprouvettes
non moulées (voir 7.1). La vitesse de rotation de ce dernier doit être d'au moins 1 000 r/min pour la
plupart des caoutchoucs, voire supérieure pour les caoutchoucs d'une dureté inférieure à 50 DIDC. Il
est nécessaire de refroidir suffisamment l'outil pour éviter un chauffage indésirable de l'emporte-pièce.
Dimensions en millimètres
Figure 2 — Exemple d'emporte-pièce rotatif pour la préparation d'éprouvettes
5.4 Balance.
La balance doit avoir une exactitude suffisante pour permettre de déterminer la perte de masse d'une
éprouvette à ± 1 mg.
5.5 Caoutchoucs de référence normalisés.
Les spécifications concernant les caoutchoucs de référence normalisés sont données en détail dans
l'Annexe B.
6 Étalonnage
L'appareillage d'essai doit être étalonné conformément au programme donné à l'Annexe C.
7 Éprouvettes
7.1 Type et préparation
Les éprouvettes doivent être de forme cylindrique, de diamètre 16 mm ± 0,2 mm et d'une hauteur
minimale de 6 mm.
Les éprouvettes sont généralement préparées à partir de plaques moulées, à l'aide de l'emporte-pièce
rotatif (5.3) ou d'un autre outil de coupe rotatif. Pendant le découpage, le bord tranchant doit être
lubrifié avec de l'eau additionnée d'un agent mouillant. II est interdit de découper les éprouvettes à
l'emporte-pièce pneumatique.
NOTE 1 Si l'échantillon découpé n'est pas satisfaisant, une vibration se produit.
Les éprouvettes peuvent également être vulcanisées ou moulées.
NOTE 2 Il est suffisant d'exercer un frottement uniquement sur un seul côté de l'éprouvette.
Si l'on ne dispose pas d'éprouvettes de l'épaisseur voulue, on peut obtenir l'épaisseur nécessaire en
collant un morceau du caoutchouc soumis à essai sur un élément de base de dureté au moins égale à
80 DIDC. L'épaisseur du caoutchouc soumis à essai ne doit pas être inférieure à 2 mm.
7.2 Nombre
Au moins trois essais doivent être effectués pour chaque caoutchouc à soumettre à essai. Une nouvelle
éprouvette doit être utilisée à chaque essai. Pour des besoins d'arbitrage, utiliser 10 éprouvettes.
Pour les caoutchoucs de référence normalisés n° 1 (voir Tableau B.1) et n° 2 (voir Tableau B.4), il est
possible d'effectuer les trois essais sur une seule éprouvette afin de réduire le gaspillage.
7.3 Délai entre vulcanisation ou mise en œuvre et essai
Sauf spécification contraire, le délai entre la date de fabrication du matériau et les essais doit être
conforme à l’ISO 23529.
7.4 Conditionnement
Conditionner toutes les éprouvettes à la température normale de laboratoire, conformément à
l’ISO 23529, pendant une durée minimale de 16 h immédiatement avant l'essai.
Pour certains caoutchoucs qui sont sensibles à l'humidité, il convient également de contrôler l'humidité.
8 Température d'essai
L'essai doit être effectué à la température normale de laboratoire (voir l’ISO 23529).
Pendant un essai, il peut y avoir une augmentation considérable de la température à l'interface
d'abrasion, ce qui peut entraîner une augmentation de température à l'intérieur de l'éprouvette.
Pour les besoins du présent document, ces augmentations de température ne doivent pas être prises
en compte, la température de l'essai étant celle de l'atmosphère ambiante et de l'éprouvette avant le
commencement de l'essai.
9 Mode opératoire
9.1 Mode opératoire général
Avant chaque essai, éliminer à l'aide d'une brosse tout débris de caoutchouc laissé sur la toile abrasive
par l'essai précédent. À cet effet, il est recommandé d'utiliser une brosse en nylon dur ou en crins
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similaires d'environ 55 mm de diamètre et d'environ 70 mm de longueur. Dans certains cas, un essai à
blanc avec un caoutchouc de référence (voir Note 1) permettra de nettoyer efficacement la toile abrasive
(voir Note 2).
L'utilisation de brosses à crins métalliques n'est pas recommandée dans la mesure où leur action réduit
la durée de vie de la toile abrasive.
NOTE 1 Le caoutchouc de référence utilisé uniquement pour le nettoyage ne nécessite pas de satisfaire aux
exigences strictes applicables au caoutchouc de référence utilisé pour les essais.
NOTE 2 Certains laboratoires ont constaté que l'élimination des débris laissés par certains caoutchoucs
soumis à essai était plus efficace par soufflage que par brossage. Des soufflettes à air comprimé délivrant une
pression maximale de 0,2 MPa au niveau de la buse lorsque celle-ci est obstruée, utilisées avec une pression d'air
d'alimentation comprise entre 0,5 MPa et 0,9 MPa, ont donné de bons résultats.
Pour la méthode A, l'éprouvette fixe doit être utilisée. Pour la méthode B, l'éprouvette tournante doit
être utilisée. Le caoutchouc de référence normalisé n° 1 (voir Tableau B.1) ou n° 2 (voir Tableau B.4),
ou un caoutchouc de référence défini par l'utilisateur, doit être utilisé comme caoutchouc de référence.
La méthode et le caoutchouc de référence utilisés doivent être spécifiés dans le rapport d'essai car les
résultats obtenus peuvent être différents. Pour des mesurages destinés à être comparés, les mêmes
conditions doivent être utilisées pour tous les caoutchoucs soumis à essai et le caoutchouc de référence.
Peser l'éprouvette à 1 mg près. Fixer l'éprouvette dans le porte-éprouvette de sorte qu'elle dépasse de
l'orifice de 2,0 mm ± 0,2 mm. Cette longueur doit être contrôlée à l'aide d'une jauge de profondeur.
L'éprouvette doit normalement être appliquée sur le tambour avec une force verticale de 10 N ± 0,2 N.
Si, dans des cas particuliers, la force verticale est réduite à 5 N ± 0,1 N ou augmentée à 20 N ± 0,4 N, cela
doit être spécifié dans le rapport d'essai.
Activer l'aspiration si elle existe. Amener le porte-éprouvette et la glissière au point de départ et
démarrer l'essai automatique. Vérifier qu'il n'y a pas de vibrations dans le porte-éprouvette. Cette
méthode d'essai ne donne pas de résultats significatifs s'il y a des vibrations anormales dans le porte-
éprouvette. Le déroulement de l'essai s'arrête automatiquement après une distance d'abrasion de
40 m. Lorsque les pertes de masse sont relativement élevées (normalement supérieures à 400 mg en
40 m), l'essai peut être arrêté après 20 m de distance et la longueur d'éprouvette exposée réajustée
à 2,0 mm ± 0,2 mm de manière à pouvoir terminer l'essai sur les 20 m restants. À aucun moment, la
hauteur de l'éprouvette ne doit être inférieure à 5 mm. Si la perte de masse est supérieure à 600 mg en
40 m, la distance d'abrasion doit être ramenée à 20 m et cela doit être spécifié dans le rapport d'e
...
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