ISO 2393:2014
(Main)Rubber test mixes — Preparation, mixing and vulcanization — Equipment and procedures
Rubber test mixes — Preparation, mixing and vulcanization — Equipment and procedures
ISO 2393:2014 specifies the equipment and procedures for the preparation, mixing, and vulcanization of rubber test mixes specified in the various International Standards for the evaluation of such test mixes.
Mélanges d'essais à base de caoutchouc — Mélangeage, préparation et vulcanisation — Appareillage et modes opératoires
ISO 2393:2014 spécifie l'appareillage et les modes opératoires pour la préparation, le mélangeage, et la vulcanisation des mélanges d'essais à base de caoutchouc spécifiés dans les différentes Normes internationales relatives à l'évaluation de ces mélanges d'essais.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 2393
Fourth edition
2014-03-01
Corrected version
2014-04-01
Rubber test mixes — Preparation,
mixing and vulcanization —
Equipment and procedures
Mélanges d’essais à base de caoutchouc — Mélangeage, préparation
et vulcanisation — Appareillage et modes opératoires
Reference number
©
ISO 2014
© ISO 2014
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Published in Switzerland
ii © ISO 2014 – All rights reserved
Contents Page
Foreword .iv
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Compounding ingredients . 2
5 Preparation of materials . 2
5.1 Batch masses . 2
5.2 Weighing tolerances . 2
5.3 Carbon black conditioning . 2
6 Mixing equipment . 2
6.1 Mixing mill . 2
6.2 Laboratory internal mixer . 3
7 Mixing procedures . 4
7.1 General . 4
7.2 Mill mixing procedure . 4
7.3 Laboratory internal mixer mixing procedure . 5
8 Preparation of standard vulcanized sheets for dumb-bell test pieces .7
8.1 Conditioning of batches and blank preparation . 7
8.2 Vulcanization equipment . 8
8.3 Vulcanization procedure .10
9 Preparation of standard vulcanized discs for ring test pieces .11
9.1 Conditioning of batches and blank preparation .11
9.2 Vulcanization equipment .11
9.3 Vulcanization procedure .12
10 Precision .12
Annex A (informative) Precision statement for both mill and internal mixer .14
Annex B (informative) Internal mixer parameters and operating conditions for the three
interlaboratory test programmes .21
Annex C (informative) Further analysis of the ITP data .23
Bibliography .24
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 meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity
assessment, as well as information about ISO’s adherence to the WTO principles in the Technical Barriers
to Trade (TBT) see the following URL: Foreword - Supplementary information
The committee responsible for this document is ISO/TC 45, Rubber and rubber products, Subcommittee
SC 3, Raw materials (including latex) for use in the rubber industry.
This fourth edition cancels and replaces the third edition (ISO 2393:2008), which has been technically
revised:
— 7.1 has been added stating that the Laboratory Internal Mixer is the preferred equipment;
— 7.2.1.1 has become 7.3.1.1; the subclause has been revised to delete the reference to EST8, which
is no longer available, and because a control mix for a specific rubber type is not relevant in this
International Standard;
— dimensions of the mould cavity have been specified in 8.2.2;
— instructions for removing trapped air after inserting the blanks have been added in 8.3.2.
This corrected version of ISO 2393:2014 incorporates the following corrections:
— reinstatement of the numbering of subdivisions of subclauses 5.1, 5.2, 6.2, 7.2, 7.3.1, 7.3.2, 7.3.3, 8.1,
8.3, 9.1.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 2393:2014(E)
Rubber test mixes — Preparation, mixing and
vulcanization — Equipment and procedures
1 Scope
This International Standard specifies the equipment and procedures for the preparation, mixing, and
vulcanization of rubber test mixes specified in the various International Standards for the evaluation of
such test mixes.
2 Normative references
The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are
indispensable for its application. For dated references, only the edition cited applies. For undated
references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 37, Rubber, vulcanized or thermoplastic — Determination of tensile stress-strain properties
ISO 289-1, Rubber, unvulcanized — Determinations using a shearing-disc viscometer — Part 1: Determination
of Mooney viscosity
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.
3.1
formulation batch mass
aggregate mass, in grams, of all the constituents in a formulation, with the rubber or oil-extended rubber
polymer being taken as 100 g, or as specified in the appropriate evaluation procedure
3.2
batch mass
mass of test mix prepared in one mixing operation
3.3
total free volume
volume of the mixing chamber with the rotors in place
3.4
nominal mixer capacity
proportion of the total free volume which is used in the mixing process
Note 1 to entry: A value of 0,75 times the total free volume has been found suitable for mixers with tangential
rotors.
3.5
evaluation procedure
International Standard specifying the materials, test formulation, mixing procedure, vulcanization
procedure, and test methods for the evaluation of a type of rubber or compounding ingredient
4 Compounding ingredients
The compounding ingredients required for the various standard test formulations shall be in accordance
with National or International Standards as specified in the appropriate evaluation procedure.
5 Preparation of materials
5.1 Batch masses
5.1.1 The standard batch mass for the laboratory mill, in grams, shall be four times the formulation
batch mass unless otherwise stated in the appropriate evaluation procedure.
NOTE Smaller batch masses are used in some countries. These may not give identical results.
5.1.2 The batch mass for the laboratory internal mixer, in grams, shall be equal to the nominal mixer
capacity, in cubic centimetres, multiplied by the compound density.
5.2 Weighing tolerances
5.2.1 The batch mass shall be taken into consideration when determining weighing tolerances. In
general, rubber and carbon black shall be weighed to the nearest 1 g, oil to the nearest 1 g or ±1 %,
whichever is the more accurate, vulcanizing agents and accelerators to the nearest 0,02 g and zinc oxide
and stearic acid to the nearest 0,1 g. All other ingredients shall be weighed to an accuracy of ±1 %.
5.2.2 When the batch mass is less than four times the formulation batch mass, the weighing tolerances
shall be one tenth of those given in 5.2.1. Therefore, the rubber and carbon black shall be weighed to the
nearest 0,1 g, oil to the nearest 0,1 g or ±1 % whichever is the more accurate, sulfur and accelerators to
the nearest 0,002 g and zinc oxide and stearic acid to the nearest 0,01 g. All other ingredients shall be
weighed to an accuracy of ±1 %.
5.3 Carbon black conditioning
Unless otherwise specified, carbon black shall be conditioned, before weighing, by heating in an oven at
a temperature of 105 °C ± 5 °C for 2 h. The black shall be placed in an open vessel of suitable dimensions,
so that the depth of the black is no more than 10 mm during conditioning. The black, conditioned as
above, shall be stored in a closed moisture-proof container until it is required for mixing.
Alternatively, carbon black may be conditioned by heating in an oven at 125 °C ± 3 °C for 1 h. Carbon
black conditioned in this manner may not give the same results as that conditioned at 105 °C ± 5 °C.
The conditioning temperature used shall be recorded in the batch-mixing report.
6 Mixing equipment
6.1 Mixing mill
The characteristics of a standard laboratory mill are as follows:
— roll diameter (OD) 150 mm to 155 mm;
— roll length (between guides) 250 mm to 280 mm;
— speed of front (slow) roll 24 r/min ± 1 r/min;
— roll-speed ratio preferably 1:1,4;
— clearance between rolls (adjustable) 0,2 mm to 8,0 mm;
2 © ISO 2014 – All rights reserved
— temperature-control tolerance ± 5 °C (unless otherwise specified).
WARNING — The mill should be equipped with suitable safety devices to protect against accidents
and the operator should be provided with suitable equipment to protect against hazardous
chemicals, in accordance with national safety regulations.
NOTE 1 If mills of other dimensions are used, adjustments to batch masses and mixing cycles may be required
to obtain comparable results.
NOTE 2 If the roll-speed ratio is other than 1:1,4, modifications may be necessary to the mixing procedure to
obtain comparable results.
The roll clearance shall be determined by means of two lead strips 10 mm ± 3 mm in width, at least
50 mm long and 0,25 mm to 0,50 mm thicker than the roll clearance to be measured. The lead strips
shall be inserted, one at each end of the rolls, approximately 25 mm from the guides, while a piece
of compounded rubber with a Mooney viscosity, determined in accordance with ISO 289-1, greater
than 50 ML(1+4) at 100 °C and measuring approximately 75 mm × 75 mm × 6 mm is passing through
the centre portion of the nip. The rolls shall be at the temperature specified for mixing. After passing
between the rolls, the thickness of the lead strips shall be measured at three separate positions with
a micrometer to an accuracy of ±0,01 mm. The tolerance on roll clearance shall be ±10 % or 0,05 mm,
whichever is the larger.
The mill rolls shall have provision for circulation of heating or cooling media.
6.2 Laboratory internal mixer
6.2.1 Laboratory internal mixers are available in a variety of sizes ranging from a nominal mixer capacity
3 3
of 65 cm (described previously as a miniature internal mixer) to about 3 000 cm . Interlaboratory test
programmes (ITPs) on two different types of synthetic rubber and on natural rubber have shown that
mixer capacity does not have a significant effect on the results, provided that good dispersion of all
ingredients is achieved (see Annex C for a discussion of the effects of certain mixer variables).
For interlaboratory comparisons, it is preferable to use the same type of mixer and to align the mixing
conditions (nominal mixing capacity, mixer head starting temperature, rotor type, and speed, mixing
time) as closely as possible.
All of the mixers used in the interlaboratory test programmes (ITPs) were of the tangential-rotor type,
and included Banbury, cam, and other types. No laboratory suggested using an intermeshing-rotor
mixer. Therefore, the mixer described as type B in the previous edition of this International Standard
has been deleted. However, an intermeshing type may be used when the interested parties agree.
6.2.2 This International Standard describes general requirements for laboratory internal mixers
3 3
ranging in nominal mixer capacity from about 65 cm to about 2 000 cm .
WARNING — Laboratory internal mixers should be equipped with a suitable exhaust system
and suitable safety devices to prevent accidents, in accordance with national safety regulations.
The operators should be provided with suitable equipment to protect them against hazardous
chemicals, in accordance with national regulations.
NOTE The smaller laboratory internal mixers can only provide enough compound for curemeter testing and
limited stress-strain testing.
6.2.3 All laboratory internal mixers shall be fitted with a system to measure and indicate and/or
record the temperature of the mix during the mixing operation to within 1 °C.
NOTE The actual mix temperature usually exceeds the indicated temperatures by an amount dependent on
the mixing conditions used and the location of the measuring probe.
6.2.4 All laboratory internal mixers shall be fitted with a timer to indicate the mixing time to ±5 s.
6.2.5 All laboratory internal mixers shall be fitted with a system to indicate or record electrical power
demand or torque.
6.2.6 All laboratory internal mixers shall be fitted with an efficient heating and cooling system to
control the surface temperature of the rotors and the mixing-chamber walls.
6.2.7 All laboratory internal mixers shall be closed during the mixing cycle with a ram to contain the
mix in the mixing chamber.
6.2.8 When rotor clearances exceed the “as delivered” values by approximately 50 %, an overhaul is
deemed necessary since mixing quality may be adversely affected. This increase in rotor clearance may
be equated to an approximately 10 % increase in nominal mixer capacity.
6.2.9 A mill as described in 6.1 shall be provided for consolidating mixes.
6.2.10 The smallest laboratory internal mixer can be fitted with rotors of different types, resulting in
different nominal mixer capacities (see Table 1).
Table 1 — Rotor types for smallest laboratory internal mixer
Parameter Cam Banbury
Total free volume (cm ) 85 ± 1 75 ± 1
Nominal mixer capacity (cm ) 64 56
Rotor friction ratio 1,5:1 1,5:1
7 Mixing procedures
7.1 General
The Laboratory Internal Mixer is preferred over the laboratory mill
7.2 Mill mixing procedure
7.2.1 Batches shall be mixed with the rubber banded on the front roll, unless otherwise specified in
the appropriate evaluation procedure.
7.2.2 The temperature at the middle of the surface of the rolls shall be measured during the mixing
procedure, either continuously on a recorder or frequently enough with a manual device (having an
accuracy of ±1 °C or better) to be sure that the desired temperature is being maintained. The batch
may be removed momentarily from the mill to enable the surface temperature of the front roll to be
measured.
7.2.3 Whenever 3/4 cuts are specified, the batch shall be cut 3/4 of the distance across the roll and the
knife held in this position until the bank just disappears.
7.2.4 The compounding ingredients shall be introduced along the whole roll length. The batch shall
not be cut while free powder is evident on the rolling bank or on the milling surface. Compounding
ingredients falling through the nip shall be carefully collected and returned to the batch.
7.2.5 Whenever 3/4 cuts each way are specified, successive 3/4 cuts shall be made from alternate
directions, allowing 20 s between successive cuts unless otherwise specified in the appropriate
evaluation procedure.
7.2.6 Pass the rolled batch endwise through the mill six times unless otherwise specified in the
appropriate evaluation procedure.
4 © ISO 2014 – All rights reserved
7.2.7 The mass of the mixed batch shall not differ from the total mass of the ingredients by more than
+0,5 % or −1,5 %.
Some rubbers and compounding ingredients contain small amounts of volatiles which may be lost at the
temperature of mixing, with the result that the above limit may not be met. In such cases, the difference
shall be reported and justified.
7.2.8 The mixed batch shall be cooled to room temperature on a flat, clean, dry, metal surface.
Alternatively, the mixed batch may be cooled in water, but different results may be obtained.
The cooled batches shall be wrapped in aluminium foil or other suitable material to prevent contamination
by other compounds.
7.2.9 A report shall be prepared for each batch mixed, indicating
a) the roll-speed ratio (friction ratio) and roll speeds,
b) the distance between the guides,
c) the maximum and minimum roll temperatures recorded during the mixing procedure,
d) the temperature used for conditioning the carbon black,
e) the method of cooling the mixed batch,
f) any mass loss greater than the limits given in 7.2.7, with the reason for acceptance, and
g) the number of the International Standard specifying the evaluation procedure in which the test mix
is to be used.
7.3 Laboratory internal mixer mixing procedure
7.3.1 General
7.3.1.1 The mixing technique used shall be such as to achieve good dispersion of all the ingredients.
It is not possible to state in this International Standard whether a single or two stage mixing procedure
is preferred. Reference shall be made to the relevant rubber evaluation procedure.
Where a technique is given in a particular evaluation procedure, it is permissible to make changes to the
technique to ensure good dispersion.
NOTE The ITP data in Annex A shows that both single and two stage mixing procedures give equivalent
results for the rubber types evaluated, namely ESBR, BR, and NR.
7.3.1.2 For each batch mixed, the laboratory internal mixer conditions shall be the same during the
preparation of a series of identical mixes. At the beginning of each series of rubber test mixes, a machine-
conditioning batch shall be mixed using the same formulation as in the mixes under test. This also acts
as a machine-cleaning batch. The laboratory internal mixer shall be allowed to cool down to a specified
temperature between the end of one test batch and the start of the next. Temperature control conditions
shall not be altered during the mixing of a series of test batches.
7.3.1.3 Material to be mixed shall be reduced in size to pieces that can be fed easily and rapidly to the
laboratory internal mixer.
7.3.2 Two-stage mixing procedure
7.3.2.1 The discharged batch shall be consolidated on a standard laboratory mill in the manner specified
in the appropriate evaluation procedure and allowed to cool to room temperature on a flat, clean, dry,
metal surface.
7.3.2.2 The mass of the mixed batch shall not differ from the total mass of the ingredients by more than
+0,5 % or −1,5 %.
Some rubbers and compounding ingredients are known to contain small amounts of volatiles which can
be lost at the temperatures of mixing, with the result that the above limit cannot be met. In such cases,
the difference shall be reported and justified. This also applies to 7.3.2.5 and 7.3.3.1.
7.3.2.3 Rest the batch for at least 30 min, or until it reaches room temperature, before proceeding with
the final mixing stage. The maximum time between mixing stages shall be 24 h.
7.3.2.4 If the final-stage mix is to be prepared in the internal mixer, cut the batch from the first stage
into strips for easier feeding and add the remaining ingredients in accordance with the instructions in the
appropriate evaluation procedure.
If the final stage is to be prepared on the mill, add the ingredients in accordance with the instructions in
the appropriate evaluation procedure.
Unless otherwise stated, the batch size shall be reduced to four times the formulation batch mass.
7.3.2.5 When the laboratory internal mixer is used for the final stage, the discharged batch shall be
consolidated as in 7.3.2.1.
The mass of the mixed batch shall not differ from the total mass of the ingredients by more than +0,5 %
or −1,5 %.
7.3.2.6 Remove a curemeter test piece and (if required) a compound viscosity test piece from the batch.
Then pass the batch four times through the mill at a roll temperature of 50 °C ± 5 °C, unless otherwise
stated in the appropriate evaluation procedure. Fold the batch lengthwise after each pass, and pass
always in the same direction to obtain a grain effect. The mill opening shall be such as to give a sheet
between 2,1 mm and 2,5 mm thick after shrinkage, suitable for the preparation of vulcanized sheets for
dumb-bell test pieces. If vulcanized discs for ring test pieces are to be prepared, open the mill so that a
sheet between 4,1 mm and 4,5 mm thick is produced.
7.3.2.7 A report shall be prepared for each batch mixed, indicating
a) the mixer head starting temperature,
b) the mixing time,
c) the rotor speed,
d) the ram pressure,
e) the temperature of the mix at discharge,
f) the mixing technique — order of adding ingredients, times, etc.,
g) the type of mixer used — size, rotor type, etc.,
h) any allowable mass loss outside the limits given in 7.3.2.2 and 7.3.2.5, with the reason for acceptance,
i) the temperature used for conditioning the carbon black, and
j) the number of the International Standard specifying the evaluation procedure in which the test mix
is to be used.
For mixes where both initial and final stages are carried out in the internal mixer, a report shall be
issued for each of the two stages.
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For mixes where the final stage is carried out on the mill, the procedure given in 7.1 shall be used and a
separate report prepared in accordance with 7.2.9 with the exception of the carbon black conditioning
temperature.
7.3.3 Single-stage mixing procedure
7.3.3.1 The discharged batch shall be consolidated as in 7.3.2.1. The mass of the mixed batch shall not
differ from the total mass of the ingredients by more than +0,5 % or −1,5 %.
7.3.3.2 Carry out the procedure as given in 7.3.2.6, unless otherwise stated in the appropriate evaluation
procedure.
7.3.3.3 A report shall be prepared for each batch mixed, indicating
a) the starting temperature,
b) the mixing time,
c) the rotor speed,
d) the ram pressure,
e) the temperature of the mix at discharge,
f) the mixing technique — order of adding ingredients, times, etc.,
g) the type of mixer used — size, rotor type, etc.,
h) any allowable mass loss outside the limits given in 7.3.3.1, with the reason for acceptance,
i) the temperature used for conditioning the carbon black, and
j) the number of the International Standard specifying the evaluation procedure in which the test mix
is to be used.
8 Preparation of standard vulcanized sheets for dumb-bell test pieces
8.1 Conditioning of batches and blank preparation
8.1.1 Batches shall be conditioned for between 2 h and 24 h at one of the standard laboratory
temperatures specified in ISO 23529, preferably in a closed container to prevent absorption of moisture
from the air or in a room in which the relative humidity is controlled at less than 50 %.
8.1.2 The sheeted batch shall be placed on a flat, clean, dry, metal surface, and the blanks shall be cut
to the corresponding dimensions of the mould cavity. The direction of the grain of the rubber shall be
marked on each piece. The blanks shall be within +3 g to 0 g of the mass given in Table 2 when they are
vulcanized in the mould specified in 8.2.2.
Remilling shall be avoided if possible. Where remilling is necessary, the procedure given in 7.3.2.6 shall
be used.
Table 2 — Mass of blank
Density Mass
Mg/m g
0,94 47
0,96 48
0,98 49
Table 2 (continued)
Density Mass
Mg/m g
1,00 50
1,02 51
1,04 52
1,06 53
1,08 54
1,10 55
1,12 56
1,14 57
1,16 58
1,18 59
1,20 60
1,22 61
1,24 62
1,26 63
1,28 64
1,30 65
8.2 Vulcanization equipment
8.2.1 Press
The press shall be capable of exerting a pressure of not less than 3,5 MPa on the cavity areas of the
mould during the entire period of vulcanization. It shall have heated platens of sufficient size that no
portion of the rubber is nearer than 30 mm to the edge of the platen during vulcanization. The platens
should preferably be made of rolled steel, machined for electric, steam, or thermofluid heating.
When steam heating is used, each platen shall be individually supplied. A self-bleeding trap or small
vent shall be placed in the exit steam line to allow steam to flow continuously through the platens. If
chamber-type platens are used, the steam outlet shall be placed slightly below the steam chamber, so
that good drainage is ensured.
Conduction of heat from the hot platens to the press cross-head shall be reduced as much as practicable by
means of a steel grid between them or by other means. Platens shall be suitably shielded from draughts.
The pressing surfaces of the platens shall be plane parallel to within 0,25 mm/m when the platens are at
150 °C and closed under full pressure with a grid of soft solder or lead between them.
With either type of platen, the temperature over the mould area shall be uniform. The maximum
deviation from the temperature at the centre of the platen shall not exceed ±0,5 °C. Between adjacent
platens, the temperature difference between corresponding points on the two platens shall not exceed
1 °C and the mean difference in platen temperatures shall not exceed 0,5 °C.
8 © ISO 2014 – All rights reserved
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NORME ISO
INTERNATIONALE 2393
Quatrième édition
2014-03-01
Mélanges d’essais à base de
caoutchouc — Mélangeage,
préparation et vulcanisation —
Appareillage et modes opératoires
Rubber test mixes — Preparation, mixing and vulcanization —
Equipment and procedures
Numéro de référence
©
ISO 2014
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Publié en Suisse
ii © ISO 2014 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .iv
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Ingrédients de mélange . 2
5 Préparation des matériaux . 2
5.1 Masses des mélanges . 2
5.2 Tolérances de pesage . 2
5.3 Conditionnement du noir de carbone . 2
6 Matériel de mélangeage . 3
6.1 Mélangeur à cylindres . 3
6.2 Mélangeur interne de laboratoire . 3
7 Méthodes de mélangeage . 5
7.1 Généralités . 5
7.2 Méthode de mélangeage sur mélangeur à cylindres . 5
7.3 Méthode de mélangeage sur mélangeur interne de laboratoire . 6
8 Préparation des feuilles vulcanisées normalisées pour le découpage des éprouvettes
en haltères . 8
8.1 Conditionnement des mélanges et préparation de l’ébauche . 8
8.2 Appareillage de vulcanisation . 9
8.3 Méthode de vulcanisation .11
9 Préparation des disques vulcanisés normalisés pour éprouvettes en anneaux .12
9.1 Conditionnement des mélanges et préparation de l’ébauche .12
9.2 Matériel de vulcanisation.12
9.3 Méthode de vulcanisation .13
10 Fidélité .13
Annexe A (informative) Déclaration de fidélité pour mélangeur à cylindres et
mélangeur interne .15
Annexe B (informative) Paramètres et conditions de fonctionnement des mélangeurs internes
pour les trois programmes d’essais interlaboratoires .23
Annexe C (informative) Analyse plus approfondie des données des ITP .25
Bibliographie .27
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 appelée 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 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’OMC concernant
les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: Avant-propos — Informations
supplémentaires.
Le comité chargé de l’élaboration du présent document est ISO/TC 45, Élastomères et produits à base
d’élastomères, sous-comité SC 3, Matières premières (y compris le latex) à l’usage de l’industrie des
élastomères.
Cette quatrième édition annule et remplace la troisième édition (ISO 2393:2008), qui a fait l’objet d’une
révision technique:
— le 7.1 a été ajouté pour indiquer que le mélangeur interne de laboratoire est l’équipement préférentiel;
— le 7.2.1.1 est devenu le 7.3.1.1; le paragraphe été révisé afin de supprimer la référence à EST8, qui
n’est plus disponible, et car un mélange de contrôle pour un caoutchouc spécifique n’est pas pertinent
pour la présente Norme internationale;
— les dimensions de l’empreinte du moule ont été spécifiées au 8.2.2;
— des instructions pour l’élimination de l’air piégé après l’insertion ont été ajoutées au 8.3.2.
La présente version française de l’ISO 2393:2014 correspond à la version anglaise publiée le 2014-03-01
et corrigée le 2014-04-01.
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NORME INTERNATIONALE ISO 2393:2014(F)
Mélanges d’essais à base de caoutchouc — Mélangeage,
préparation et vulcanisation — Appareillage et modes
opératoires
1 Domaine d’application
La présente Norme internationale spécifie l’appareillage et les modes opératoires pour la préparation, le
mélangeage, et la vulcanisation des mélanges d’essais à base de caoutchouc spécifiés dans les différentes
Normes internationales relatives à l’évaluation de ces mélanges d’essais.
2 Références normatives
Les documents suivants, en totalité ou en partie, sont référencés de manière normative dans le présent
document et sont indispensables pour son application. 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 37, Caoutchouc vulcanisé ou thermoplastique — Détermination des caractéristiques de contrainte-
déformation en traction
ISO 289-1, Caoutchouc non vulcanisé — Déterminations utilisant un consistomètre à disque de cisaillement —
Partie 1: Détermination de l’indice consistométrique Mooney
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.
3.1
masse de formulation d’un mélange
somme des masses, en grammes, de tous les constituants d’une formule, dans laquelle la masse du
caoutchouc ou du caoutchouc étendu à l’huile est fixée à 100 g, ou comme spécifiée par la méthode
d’évaluation appropriée
3.2
masse d’un mélange
masse d’un mélange d’essai préparé lors d’une opération de mélangeage
3.3
volume utile total
volume de la cuve de mélangeage, les rotors étant en place
3.4
capacité nominale d’un mélangeur
partie du volume utile total qui est effectivement utilisée pour le mélangeage
Note 1 à l’article: Une valeur de 0,75 fois le volume utile total est couramment admise pour des mélangeurs à
rotors tangentiels.
3.5
méthode d’évaluation
Norme internationale spécifiant les matériaux, formule d’essai, modes opératoires de mélangeage,
modes opératoires de vulcanisation, et méthodes d’essai pour l’évaluation d’un type de caoutchouc ou
d’un ingrédient de mélange
4 Ingrédients de mélange
Les ingrédients de mélange nécessaires pour les diverses formules d’essai normalisées doivent être
conformes aux Normes nationales ou internationales, comme spécifié dans la méthode d’évaluation
appropriée.
5 Préparation des matériaux
5.1 Masses des mélanges
5.1.1 La masse normalisée, en grammes, d’un mélange préparé sur mélangeur à cylindres de laboratoire
doit être égale à quatre fois la masse correspondant à la formule, sauf spécification contraire dans la
méthode d’évaluation appropriée.
NOTE Certains pays utilisent des masses de mélanges plus petites. Ceci peut donner des résultats différents.
5.1.2 La masse d’un mélange, en grammes, préparé en mélangeur interne de laboratoire, doit être
égale à la capacité nominale du mélangeur, en centimètres cubes, multipliée par la masse volumique du
mélange.
5.2 Tolérances de pesage
5.2.1 La masse du mélange doit être prise en compte lors de la détermination des tolérances de pesage.
En général, le caoutchouc et le noir de carbone doivent être pesés avec une précision de 1 g, l’huile avec
une précision de 1 g ou ± 1 %, selon ce qui est le plus précis, les agents de vulcanisation et les accélérateurs
avec une précision de 0,02 g, l’oxyde de zinc et l’acide stéarique avec une précision de 0,1 g. Tous les
autres ingrédients doivent être pesés avec une précision de ± 1 %.
5.2.2 Lorsque la masse du mélange est inférieure à quatre fois la masse correspondant à la formule,
les tolérances de pesage doivent être égales au dixième de celles indiquées en 5.2.1. En conséquence, le
caoutchouc et le noir de carbone doivent être pesés avec une précision de 0,1 g, l’huile avec une précision
de 0,1 g ou ± 1 %, selon ce qui est le plus précis, le soufre et les accélérateurs avec une précision de 0,002 g,
l’oxyde de zinc et l’acide stéarique avec une précision de 0,01 g. Tous les autres ingrédients doivent être
pesés avec une précision de ± 1 %.
5.3 Conditionnement du noir de carbone
Sauf spécification contraire, le noir de carbone doit être conditionné, avant pesage, par chauffage dans
une étuve à 105 °C ± 5 °C pendant 2 h. Le noir de carbone doit être placé dans un récipient ouvert de
dimensions appropriées, de façon que l’épaisseur de la couche de noir ne soit pas supérieure à 10 mm.
Le noir ainsi conditionné doit être stocké dans un récipient fermé étanche, jusqu’à son utilisation pour
mélange.
Le noir de carbone peut également être conditionné par chauffage dans une étuve à 125 °C ± 3 °C pendant
1 h. Le noir de carbone ainsi conditionné peut ne pas donner les mêmes résultats que celui conditionné
à 105 °C ± 5 °C.
La température de conditionnement utilisée doit être consignée dans le rapport de mélangeage.
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6 Matériel de mélangeage
6.1 Mélangeur à cylindres
Les caractéristiques d’un mélangeur normalisé de laboratoire sont les suivantes:
— diamètre du cylindre (DE) de 150 mm à 155 mm;
— longueur du cylindre (entre les guides) de 250 mm à 280 mm;
— vitesse du cylindre avant (lent) 24 r/min ± 1 r/min;
— rapport de vitesse des cylindres de préférence 1:1,4;
— écartement entre les cylindres (réglable) de 0,2 mm à 8,0 mm;
— tolérance de température ± 5 °C (sauf spécification contraire).
AVERTISSEMENT — Il convient d’équiper le mélangeur avec des dispositifs de sécurité destinés à
éviter les accidents et de fournir à l’opérateur un équipement approprié pour le protéger contre
les produits chimiques dangereux, en conformité avec les réglementations nationales.
NOTE 1 Si des mélangeurs d’autres dimensions sont utilisés, des modifications des masses et de la durée de
mélangeage peuvent être nécessaires, afin d’obtenir des résultats comparables.
NOTE 2 Si le rapport de vitesse des cylindres est différent de 1:1,4, des modifications dans la méthode de
mélangeage peuvent être nécessaires, afin d’obtenir des résultats comparables.
L’écartement des cylindres doit être déterminé à l’aide de deux cales en plomb d’une largeur de
10 mm ± 3 mm, d’une longueur d’au moins 50 mm et d’une épaisseur supérieure de 0,25 mm à 0,50 mm
à l’écartement à mesurer. Les cales en plomb doivent être insérées à chaque extrémité des cylindres, à
environ 25 mm des guides, pendant que l’on fait passer dans la partie médiane de l’espace entre les cylindres
un morceau de caoutchouc malaxé, d’indice consistométrique Mooney, déterminé conformément à
l’ISO 289-1, supérieur à 50 ML(1+4) à 100 °C et mesurant environ 75 mm × 75 mm × 6 mm. Les cylindres
doivent être à la température spécifiée pour le mélangeage. Après passage entre les cylindres, l’épaisseur
des cales de plomb doit être mesurée en trois points différents au moyen d’un micromètre avec une
précision de ± 0,01 mm. La tolérance sur l’écartement des cylindres doit être de ± 10 % ou de 0,05 mm,
en prenant la plus grande de ces deux valeurs.
Les cylindres doivent être équipés pour permettre une circulation de fluides de chauffage ou de
refroidissement.
6.2 Mélangeur interne de laboratoire
6.2.1 Les mélangeurs internes de laboratoire sont disponibles dans une gamme de tailles allant d’une
capacité nominale de mélangeur de 65 cm (anciennement décrit comme un mélangeur interne miniature)
à environ 3 000 cm . Des programmes d’essais interlaboratoires (ITP) avec deux types différents de
caoutchouc synthétique et avec un caoutchouc naturel ont montré que la capacité du mélangeur n’a pas
d’incidence significative sur les résultats, à condition qu’une bonne dispersion de tous les ingrédients soit
obtenue (voir l’Annexe C pour un exposé des effets de certaines variables du mélangeur).
Pour des comparaisons interlaboratoires, il est préférable d’utiliser le même type de mélangeur
et d’aligner autant que possible les conditions de mélangeage (capacité nominale de mélangeage,
température de départ de la tête du mélangeur, type et vitesse des rotors, durée de mélangeage).
Tous les mélangeurs utilisés dans les programmes d’essais interlaboratoires (ITP) étaient du type à
rotors tangentiels, y compris le mélangeur Banbury, les mélangeurs à cames, et d’autres types. Aucun
laboratoire n’a proposé l’utilisation de mélangeur à rotors enchevêtrés. En conséquence, le mélangeur
décrit comme Type B dans la version précédente de la présente Norme internationale a été supprimé.
Toutefois, un mélangeur à rotors enchevêtrés peut être utilisé sous réserve d’un accord entre les parties
concernées.
6.2.2 La présente Norme internationale spécifie les exigences générales relatives à des mélangeurs
3 3
internes de laboratoire dont la capacité nominale est comprise entre 65 cm environ et 2 000 cm environ.
AVERTISSEMENT — Il convient d’équiper les mélangeurs internes de laboratoire d’un système
d’évacuation des fumées et de dispositifs de sécurité appropriés pour éviter les accidents, en
conformité avec les réglementations nationales. Il convient de fournir aux opérateurs un
équipement approprié pour les protéger contre les produits chimiques dangereux, en conformité
avec les réglementations nationales.
NOTE 3 Les mélangeurs internes de laboratoire de plus petites dimensions produisent une quantité de mélange
permettant seulement d’effectuer l’essai au rhéomètre et des essais limités de contrainte-déformation.
6.2.3 Tous les mélangeurs internes de laboratoire doivent être munis d’un système permettant de
mesurer et de visualiser et/ou d’enregistrer la température du mélange pendant le mélangeage à 1 °C
près.
NOTE 4 La température réelle du mélange dépasse en général les températures indiquées d’une valeur qui
dépend des conditions de mélangeage utilisées et de l’emplacement de la sonde de mesure.
6.2.4 Tous les mélangeurs internes de laboratoire doivent être munis d’un chronomètre qui indique le
temps de mélangeage avec une précision de ± 5 s.
6.2.5 Tous les mélangeurs internes de laboratoire doivent être munis d’un système indiquant ou
enregistrant la puissance électrique consommée ou le couple.
6.2.6 Tous les mélangeurs internes de laboratoire doivent être munis d’un système efficace de chauffage
et de refroidissement permettant de réguler la température de surface des rotors et des parois de la cuve
de mélangeage.
6.2.7 Tous les mélangeurs internes de laboratoire doivent être fermés pendant le mélangeage à l’aide
d’un piston afin de maintenir le mélange dans la cuve de mélangeage.
6.2.8 Lorsque les écartements des rotors dépassent d’environ 50 % les valeurs correspondant à
l’état « de livraison », une remise en état devient nécessaire puisque la qualité du mélangeage peut être
dégradée. Cette augmentation de l’écartement des rotors peut être considérée comme équivalente à une
augmentation d’environ 10 % de la capacité nominale du mélangeur.
6.2.9 Un mélangeur, du type décrit en 6.1, doit être prévu pour homogénéiser les mélanges.
6.2.10 Le plus petit mélangeur interne de laboratoire peut être muni de rotors de différents types
permettant d’atteindre différentes capacités nominales de mélangeur (voir Tableau 1).
Tableau 1 — Types de rotors pour le plus petit mélangeur interne de laboratoire
Paramètre A cames Banbury
Volume utile total (cm ) 85 ± 1 75 ± 1
Capacité nominale du mélangeur
64 56
(cm )
Rapport de friction des rotors 1,5:1 1,5:1
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7 Méthodes de mélangeage
7.1 Généralités
Le mélangeur interne de laboratoire est préférentiel par rapport au mélangeur de laboratoire.
7.2 Méthode de mélangeage sur mélangeur à cylindres
7.2.1 Les mélanges doivent être effectués en faisant manchonner le caoutchouc sur le cylindre avant,
sauf prescription contraire dans la procédure d’évaluation retenue.
7.2.2 La température au milieu de la surface de chaque cylindre doit être mesurée pendant le
mélangeage, soit continuellement sur un enregistreur, soit fréquemment à l’aide d’un appareil manuel
(ayant une précision d’au moins ± 1 °C), afin de maintenir la température désirée. Le mélange peut être
momentanément retiré du mélangeur afin de pouvoir mesurer la température à la surface du cylindre
avant.
7.2.3 Chaque fois que des coupes aux trois quarts sont spécifiées, le mélange doit être coupé aux trois
quarts de la largeur qu’il occupe sur le cylindre et le couteau doit être maintenu dans la position de coupe
jusqu’à ce que le bourrelet disparaisse du côté incisé.
7.2.4 Les ingrédients du mélange doivent être parsemés sur la totalité de la longueur du cylindre. Le
mélange ne doit pas être coupé lorsque des produits pulvérulents sont encore apparents sur le bourrelet
ou à la surface du manchon. Les ingrédients de mélange tombant à travers les cylindres doivent être
soigneusement récupérés et réintroduits sur le mélange.
7.2.5 Chaque fois que des coupes aux trois quarts de chaque côté sont spécifiées, des coupes successives
aux trois quarts doivent être faites alternativement d’un côté et de l’autre, en laissant 20 s entre les coupes
successives, sauf spécification contraire dans la méthode d’évaluation appropriée.
7.2.6 Faire passer six fois le mélange dans le sens longitudinal dans le mélangeur, sauf spécification
contraire dans la méthode d’évaluation appropriée.
7.2.7 La masse du mélange obtenu ne doit pas différer de la masse totale des ingrédients de plus de
+0,5 % ou −1,5 %.
Certains caoutchoucs et ingrédients de mélanges contiennent de petites quantités de matières
volatiles qui peuvent s’éliminer à la température de mélangeage, ce qui a pour résultat que la tolérance
susmentionnée peut ne pas être respectée. Dans ce cas, la différence doit être consignée dans le rapport
et justifiée.
7.2.8 Le mélange doit être refroidi à la température ambiante sur une surface métallique plane, propre
et sèche. Le mélange peut aussi être refroidi dans l’eau, mais les résultats obtenus peuvent être différents.
Les mélanges refroidis doivent être enveloppés dans une feuille d’aluminium ou d’un autre matériau
approprié afin d’empêcher la contamination par d’autres mélanges.
7.2.9 Un rapport doit être rédigé pour chaque mélange, mentionnant
a) le rapport de vitesses (rapport de friction) et les vitesses des cylindres,
b) la distance entre les guides,
c) les températures maximale et minimale des cylindres enregistrées pendant le mélangeage,
d) la température de conditionnement du noir de carbone,
e) la méthode utilisée pour le refroidissement du mélange une fois confectionné,
f) toute perte de masse supérieure aux limites spécifiées en 7.2.7, en précisant le motif d’acceptation,
et
g) la référence de la Norme internationale spécifiant la méthode d’évaluation avec laquelle le mélange
d’essai est à utiliser.
7.3 Méthode de mélangeage sur mélangeur interne de laboratoire
7.3.1 Généralités
7.3.1.1 La technique de mélangeage utilisée doit permettre d’obtenir une bonne dispersion de tous les
ingrédients.
Il n’est pas possible d’indiquer dans la présente Norme internationale si un mode opératoire de
mélangeage à une étape ou deux étapes est préférentiel. Il doit être fait référence au mode opératoire
d’évaluation du caoutchouc pertinent.
Lorsqu’une technique est indiquée dans une méthode d’évaluation particulière, il est permis d’apporter
des modifications à la technique pour assurer une bonne dispersion.
NOTE Les données d’ITP de l’Annexe A indiquent que les deux modes opératoires, à une étape et à deux
étapes, donnent des résultats équivalents pour les types de caoutchouc évalués, à savoir ESBR, BR, et NR.
7.3.1.2 Lors de la préparation d’une série de mélanges identiques, les conditions du mélangeur interne
de laboratoire doivent être les mêmes pour chaque opération de mélangeage. Avant chaque série de
mélanges d’essai à base de caoutchouc, un premier mélange, de même formule que les mélanges d’essai,
doit être confectionné, dans le seul but de mettre le mélangeur en condition. Cela sert également à le
nettoyer. Le mélangeur interne de laboratoire doit refroidir à une température spécifiée entre la fin d’un
mélange d’essai et le début du suivant. Il est recommandé de ne pas modifier les conditions de régulation
de température pendant la préparation d’une série de mélanges d’essai.
7.3.1.3 Les matériaux à mélanger doivent être réduits en morceaux de dimensions telles qu’ils puissent
être facilement et rapidement introduits dans le mélangeur interne de laboratoire.
7.3.2 Méthode de mélangeage en deux étapes
7.3.2.1 Le mélange déchargé doit être terminé sur un mélangeur à cylindres normalisé de laboratoire
de la façon spécifiée dans la méthode d’évaluation appropriée et laissé à refroidir jusqu’à la température
ambiante sur une surface métallique plane, propre et sèche.
7.3.2.2 La masse du mélange obtenu ne doit pas différer de la masse totale des ingrédients de plus de
+ 0,5 % ou − 1,5 %.
On sait que certains caoutchoucs et ingrédients de mélanges contiennent de petites quantités de matières
volatiles qui peuvent s’éliminer aux températures de mélangeage, ce qui a pour résultat que la tolérance
susmentionnée peut ne pas être respectée. Dans ce cas, la différence doit être consignée dans le rapport
et justifiée. Cela s’applique également à 7.3.2.5 et à 7.3.3.1.
7.3.2.3 Le mélange doit reposer durant au moins 30 min ou jusqu’à ce qu’il atteigne la température
ambiante avant de passer à l’étape finale de mélangeage. La durée maximale entre les étapes de mélangeage
doit être de 24 h.
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7.3.2.4 Si l’étape finale de mélangeage doit être effectuée au mélangeur interne, le mélange résultant
de la première étape doit être coupé en bandes de manière à en faciliter l’introduction, puis les nouveaux
ingrédients doivent être ajoutés conformément aux instructions de la méthode d’évaluation appropriée.
Si l’étape finale est à effectuer sur un mélangeur à cylindres, les ingrédients doivent être ajoutés selon
les instructions de la méthode d’évaluation appropriée.
Sauf spécification contraire, la masse du mélange doit être réduite à quatre fois la masse du mélange
correspondant à la formule.
7.3.2.5 Lorsqu’on utilise un mélangeur interne de laboratoire pour l’étape finale, le mélange déchargé
doit être terminé comme spécifié en 7.3.2.1.
La masse du mélange terminé ne doit pas différer de la masse totale des ingrédients de plus de +0,5 %
ou −1,5 %.
7.3.2.6 Prélever une éprouvette pour essai au rhéomètre à disque oscillant et (si nécessaire) une
éprouvette à partir du mélange pour détermination de la viscosité du mélange. Puis, passer quatre fois le
mélange dans le mélangeur à cylindres, ces derniers étant à 50 °C ± 5 °C, sauf spécification contraire dans
la méthode d’évaluation appropriée. Plier le mélange dans le sens de la longueur après chaque passage,
et le passer toujours dans la même direction afin d’obtenir un effet de sens de calandrage. L’ouverture des
cylindres doit permettre d’obtenir une feuille d’une épaisseur comprise entre 2,1 mm et 2,5 mm après
retrait, convenable pour la préparation des feuilles vulcanisées pour les éprouvettes en forme d’haltères.
S’il faut préparer des disques vulcanisés pour les éprouvettes en forme d’anneaux, ouvrir les cylindres de
façon à obtenir une feuille d’une épaisseur comprise entre 4,1 mm et 4,5 mm.
7.3.2.7 Un rapport doit être rédigé pour chaque mélange, mentionnant
a) la température de départ de la tête du mélangeur,
b) la durée du mélangeage,
c) la vitesse du rotor,
d) la pression du piston,
e) la température du mélange à la tombée,
f) la technique de mélangeage — ordre d’ajout des ingrédients, durées, etc.,
g) le type de mélangeur utilisé — taille, type de rotor, etc.;
h) toute perte de masse autorisée au-delà des limites fixées en 7.3.2.2 et 7.3.2.5, en précisant le motif
d’acceptation,
i) la température de conditionnement du noir de carbone, et
j) la référence de la Norme internationale spécifiant la méthode d’évaluation avec laquelle le mélange
d’essai est à utiliser.
Pour les mélanges dont les étapes initiale et finale ont été réalisées dans un mélangeur interne, un
rapport doit être rédigé pour chacune de ces deux étapes.
Pour les mélanges dont l’étape finale a été réalisée sur un mélangeur à cylindre, le mode opératoire
donné en 7.1 doit être utilisé et un rapport d’essai séparé doit être préparé conformément à 7.2.9 à
l’exception de la température de conditionnement du noir de carbone.
7.3.3 Méthode de mélangeage en une seule étape
7.3.3.1 Le mélange déchargé doit être terminé comme spécifié en 7.3.2.1. La masse du mélange obtenu
ne doit pas différer de la masse totale de tous les matériaux de plus de +0,5 % ou −1,5 %.
7.3.3.2 Mettre en œuvre le mode opératoire tel que donné en 7.3.2.6, sauf spécification contraire dans
la méthode d’évaluation appropriée.
7.3.3.3 Un rapport doit être rédigé pour chaque mélange, mentionnant
a) la température de départ,
b) la durée du mélangeage,
c) la vitesse du rotor,
d) la pression du piston,
e) la température du mélange à la tombée,
f) la technique de mélangeage — ordre d’ajout des ingrédients, durées, etc.,
g) le type de mélangeur utilisé — taille, type de rotor, etc.,
h) toute perte de masse autorisée au-delà des limites fixées en 7.3.3.1, en précisant le motif d’acceptation,
i) la température de conditionnement du noir de carbone, et
j) la référence de la Norme internationale spécifiant la méthode d’évaluation avec laquelle le mélange
d’essai est à utiliser.
8 Préparation des feuilles vulcanisées normalisées pour le découpage des
éprouvettes en haltères
8.1 Conditionnement des mélanges et préparation de l’ébauche
8.1.1 Les mélanges doivent être conditionnés durant 2 h à 24 h à l’une des températures normales de
laboratoire spécifiées dans l’ISO 23529, de préférence dans un conteneur fermé, afin d’éviter l’absorption
d’humidité atmosphérique ou dans une pièce dont l’humidité relative est régulée à moins de 50 %.
8.1.2 Le mélange mis en feuille doit être placé sur une surface métallique plane, propre et sèche, et les
ébauches doivent être coupées à des dimensions qui correspondent aux empreintes du moule. Le sens
du calandrage doit être marqué sur chaque pièce. Les ébauches doivent avoir la masse indiquée dans le
Tableau 2 en fonction de la masse volumique du mélange, de + 3 g à 0 g près, lorsqu’elles sont vulcanisées
dans le moule spécifié en 8.2.2.
Un nouveau mélangeage doit être évité dans la mesure du possible. Lorsque celui-ci est nécessaire, la
méthode donnée en 7.3.2.6 doit être utilisée.
Tableau 2 — Masse des ébauches
Masse volumique Masse
Mg/m g
0,94 47
0,96 48
0,98 49
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Tableau 2 (suite)
Masse volumique Masse
Mg/m g
1,00 50
1,02 51
1,04 52
1,06 53
1,08 54
1,10 55
1,12 56
1,14 57
1,16 58
1,18 59
1,20 60
1,22 61
1,24 62
1,26 63
1,28 64
1,30 65
8.2 Appareillage de vulcanisation
8.2.1 Presse
La presse doit être capable d’exercer une pression d’au moins 3,5 MPa sur les empreintes du moule,
pendant toute la durée de la vulcanisation. Elle doit avoir des plateaux chauffants de dimensions
suffisantes pour qu’aucune partie du caoutchouc ne se trouve à moins de 30 mm du bord des plateaux
pendant la vulcanisation. Il convient que les plateaux soient, de préférence, fabriqués en acier laminé et
usinés en prévision d’un chauffage électrique, à vapeur, ou par thermofluide.
Si le chauffage à vapeur est utilisé, chaque plateau doit être individuellement alimenté. Un purgeur
automatique ou un petit évent doit être placé dans le conduit de sortie de la vapeur pour permettre
une circulation continue de la vapeur dans les plateaux. Si des plateaux à chambres sont employés, la
sortie de vapeur doit être placée un peu au-dessous de la chambre de vapeur, afin d’assurer une bonne
évacuation.
La transmission de la chaleur des plateaux chauffants à la presse doit être réduite autant que possible
au moyen d’une grille métallique intercalée entre les plateaux et la presse ou par d’autres moyens. Les
plateaux doivent être convenablement protégés contre les courants d’air.
Les surfaces pressantes des plateaux doivent être planes et parallèles. L’écart de parallélisme doit être
inférieur à 0,25 mm/m lorsque les plateaux sont à 150 °C et refermés sous pression maximale sur une
grille en fil de soudure ou en plomb.
Quel que soit le type de plateaux, la température du moule doit être uniforme. L’écart maximal par
rapport à la température au centre des plateaux ne doit pas être supérieur à ± 0,5 °C. Entre plateaux
adjacents, la différence de température entre des points correspondants des deux plateaux ne doit pas
dépasser 1 °C et la différence moyenne des températures des plateaux ne doit pas dépasser 0,5 °C.
Dimensions en millimètres
Légende
1 évidement pour l’identification
2 fraisage, profondeur 0,5 mm sous le fond de la cavité
3 empreinte, profondeur 1,9 mm à 2 mm
4 quatre entailles, profondeur 3 mm pour l’ouverture du moule
NOTE Les évidements pour l’identification sont facultatifs.
Figure 1 — Plan d’un moule à quatre empreintes
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8.2.2 Moule
Le moule doit avoir des empreintes de dimensions suffisantes pour pouvoir découper dans la feuille
vulcanisée le nombre d’éprouvettes haltères comme spécifié dans l’ISO 37. Un moule à quatre empreintes
approprié est représenté à la Figure 1, de dimensions 150 mm × 150 mm × 2 mm. En option, un moule
avec des empreintes rectangulaires d’environ 150 mm × 145 mm × 2 mm peut être utilisé. Ce moule
permet de positionner le mélange mis en feuille en parfaite connaissance du sens de calandrage.
Les empreintes qui vont jusqu’à 6 mm des bords doivent avoir une profondeur comprise entre 1,9 mm et
2,0 mm. Les coins des empreintes peuvent être arrondis, avec un rayon maximal de 6 mm.
Les surfaces de moulage doivent être propres et finement polies. Les moules construits en acier trempé
sont préférables, mais l’acier doux chromé ou l’acier inoxydable sont également admis. Le couvercle du
moule doit être constitué par une plaque plane d’au moins 10 mm d’épaisseur et de préférence muni de
charnières pour éviter tout glissement des surfaces du moule.
Au lieu d’un moule séparé muni d’un couvercle, les empreintes peuvent être usinées directement dans
le plateau de la presse.
Normalement, un agent de démoulage ne doit pas être utilisé sur la surface du moule. Cependant, si un
agent de démoulage est nécessaire, seul un type n’affectant pas les plaques vulcanisées doit être utilisé.
L’excès doit pouvoir être enlevé par vulcanisation et rejet d’au moins une série de plaques. Un agent de
démoulage de type silicone ou une solution de savon doux se sont avérés satisfaisants, mais les silicones
ne doivent pas être utilisées lors du moulage de caoutchoucs silicones.
8.3 Méthode de vulcanisation
8.3.1 Chauffer le moule à la température de vulcanisation ± 0,5 °C, la presse étant fermée, le maintenir
à cette température durant au moins 20 min avant d’introduire les ébauches. Vérifier la température du
moule au moyen d’un thermocouple, ou de tout autre appareil de mesure de température, en l’insérant
dans l’une des rainures de débordement et en le maintenant en contact étroit avec le moule.
8.3.2 Ouvrir la presse, introduire les ébauches dans le moule, et refermer la presse aussi rapidement
que possible. Si nécessaire, ouvrir et fermer la presse à plusieurs reprises pour éliminer l’air piégé. Le
temps nécessaire pour ce processus ne doit pas faire partie de la durée de vulcanisation. Lorsque le moule
est retiré de la presse pour mettre en place les ébauches, prendre toutes les précautions nécessaires en
vue d’éviter un refroidissement excessif du moule par contact d’une surface métallique froide ou par
exposition aux courants d’air.
8.3.3 La durée de vulcanisation doit être considérée comme étant le laps de temps écoulé entre l’instant
où la pression est totalement appliquée et l’instant où la pression est supprimée. Maintenir le moule sous
une pression minimale de 3,5 MPa pendant la vulcanisation.
Aussitôt après l’ouverture de la presse, retirer les feuilles vulcanisées du moule et les refroidir dans l’eau
(à la température ambiante ou en dessous) ou sur une surface métallique (pour les pièces destinées à
des mesurages électriques) durant 10 min à 15 min. Sécher ensuite, en les essuyant, les plaques qui ont
été refroidies dans l’eau et les laisser reposer avant les essais. Pendant les deux opérations précédentes,
prendre soin d’éviter toute traction ou déformation.
Les moules peuvent aussi être enlevés de la presse et refroidis à l’eau avant que les feuilles vulcanisées
ne soient retirées.
NOTE Cette dernière variante peut donner des résultats différents.
8.3.4 Conserver les vulcanisats à l’une des températures normales de laboratoire spécifiées dans
l’ISO 23529. Séparer les vulcanisats à l’aide d’une feuille d’aluminium ou de tout autre matériau adéquat
afin d’empêcher la contamination pendant le stockage.
8.3.5 Pour tous les essais, le temps minimal de repos entre la vulcanisation et les essais doit être de
16 h.
8.3.6 Le temps maximal entre la vulcanisation et les essais doit être de 96 h. Pour obtenir des résultats
comparables, les essais doivent être effectués, autant que possible, après le même intervalle de temps.
On peut choisir des temps plus longs entre la vulcanisation et les essais après accord entre le fournisseur
et l’acheteur.
8.3.7 Un rapport doit être rédigé pour chaque mélange, mentionnant
a) la température de vulcanisation,
b) la durée de vulcanisation,
c) la pression dans le moule,
d) le type d’agent de démoulage utilisé, le cas échéant, et
e) la référence de la Norme internationale spécifiant la méthode d’évaluation avec laquelle le mélange
d’essai est à utiliser.
9 Préparation des disques vulcanisés normalisés pour éprouvettes en anneaux
9.1 Conditionnement des mélanges et préparation de l’ébauche
9.1.1 Conditionner les mélanges comme spécifié en 8.1.1.
9.1.2 Placer le mélange tiré en feuille sur une surface métallique plane, propre et sèche. Découper à
l’emporte-pièce dans la feuille des ébauches circulaires de 63 mm à 64 mm de diamètre qui entreront
facilement dans les empreintes cylindriques du moule représenté à la Figure 2.
Un nouveau mélangeage doit être évité dans la mesure du possible. Lorsque celui-ci est nécessaire, la
méthode décrite en 7.3.2.6 doit être utilisée.
9.2 Matériel de vulcanisation
9.2.1 Presse
Telle que spécifiée en 8.2.1.
9.2.2 Moule
Il convient que le moule ait des empreintes de dimensions similaires à celles indiquées à la Figure 2, soit
des disques ayant un diamètre de 65 mm et une épaisseur de 4 mm pour la préparation d’éprouvettes
annulaires tel que spécifié dans l’ISO 37. Le moule est constitué par un couvercle et une plaque munie
d’empreintes de moulage, reliés par une charnière. Les charnières ont des trous oblongs afin de préserver
le parallélisme des surfaces de pression, empêchant de ce fait les déformations du couvercle lorsque la
presse est fermée sur le moule chargé de disques épais.
Les parties creuses contiennent plusieurs groupes d’empreintes cylindriques pour le moulage de
trois disques reliés entre eux. À l’extrémité de chaque groupe d’empreintes, un évidement de 10 mm
de largeur peut être utilisé pour l’identification des différents mélanges. Pour des raisons techniques,
la profondeur de cet évidement est inférieure à celle des empreintes. En vue de l’identification, des
languettes en aluminium gravées peuvent être placées dans ces évidements qui laisseront au moulage
une marque d’identité attachée à chaque groupe de trois disques.
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Le nombre d’empreintes dépend de la taille des plateaux de la presse disponible. Des alliages durs
d’aluminium peuvent convenir pour la fabrication du moule représenté à la Figure 2. Des moules plus
minces (par exemple: couvercle de 4 mm, partie creuse de 8 mm) peuvent être construits en acier, mais
les charnières sont plus difficiles à réaliser.
Les empreintes doivent être de profondeur uniforme à 0,05 mm près. Les coins des empreintes peuvent
être arrondis, avec un rayon maximal de 0,5 mm.
Les surfaces de moulage doivent être propres et finement polies.
9.3 Méthode de vulcanisation
Elle est telle que spécifiée en 8.3.
10 Fidélité
Voir les Annexes A à C.
Dimensions en millimètres
Légende
1 profondeur 3,8 mm
2 évidement pour l’identification
NOTE Les évidements pour l’identification sont facultatifs.
Figure 2 — Moule pour la vulcanisation de disques pour éprouvettes en anneaux
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Annexe A
(informative)
Déclaration de fidélité pour mélangeur à cylindres et mélangeur
interne
A.1 Historique
A.1.1 Généralités
Cette déclaration relative à la fidélité est le résultat de trois programmes d’essais interlaboratoires (ITP)
destinés à déterminer la fidélité pour des mélanges obtenus sur un mélangeur à cylindres de laboratoire
et dans des mélangeurs internes de différentes tailles. Les essais interlaboratoires ont été conduits pour
1) 1)
le caoutchouc SBR 1500 (Europrène 1500 EST8) en 2003, pour le caoutchouc BR [Neocis BR40 –
catalysé par Nd, teneur
...
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