1 前言

顆粒強度是評價橡膠制品及橡膠類顆粒材料物理機械性能的重要指標之一。橡膠球是以天然橡膠或合成橡膠為主要原料，經混煉、成型、硫化等工藝制成的球形彈性體顆粒，廣泛應用于密封件、減震器、研磨介質、玩具、醫療器械、運動器材等領域。橡膠球通常以球形顆粒形式供應和使用，在運輸、儲存及使用過程中，顆粒的抗壓能力直接影響其使用壽命和使用效果。若橡膠球顆粒強度不足，在受壓或沖擊條件下容易發生不可逆變形或破裂，導致密封失效、減震性能下降、研磨效率降低等問題；若顆粒硬度過高，則可能影響其彈性和緩沖性能。

橡膠球屬于典型的塑性顆粒。與脆性顆粒受壓后直接破碎不同，塑性顆粒在受力過程中先發生顯著形變，隨著壓力持續增加，顆粒逐漸被壓扁、變形，最終可能破裂。因此，橡膠球的顆粒強度測定需要采用塑性顆粒檢測模式，該模式能夠記錄顆粒在壓縮過程中的最大壓力值及形變特征，全面反映材料的抗壓性能?！禛B/T 14853.6-2013 橡膠用造粒炭黑 第6部分：單個顆粒破碎強度的測定》為橡膠用造粒炭黑顆粒的強度測定提供了方法依據。此外，ASTM D4179標準也適用于測定球狀、擠出狀和片狀固體顆粒（包括橡膠助劑等）的抗壓碎強度。

本方案基于HM-KD顆粒強度測定儀構建標準化檢測體系，依據GB/T 44750-2024通用顆粒強度檢測標準，結合橡膠球的塑性顆粒特性，詳細規定了樣品選取、測定步驟及結果計算方法，確保檢測結果準確可靠，滿足產品質量控制與合規性評價需求。本方法適用于各類橡膠球（天然橡膠球、合成橡膠球、硅橡膠球、聚氨酯橡膠球等）及橡膠類彈性體顆粒的強度檢測，滿足橡膠制品生產企業質量控制、加工企業來料檢驗、研發機構材料性能評價等應用場景。

2 儀器與試劑

2.1 儀器

HM-KD顆粒強度測定儀（全型號通用）；游標卡尺或電子數顯卡尺、鑷子等。

圖1：HM-KD顆粒強度測定儀外觀圖

2.2 耗材與輔助用品

橡膠球顆粒；無水乙醇（分析純）；無塵軟毛刷。

3 實驗方法

3.1 樣品準備

取樣：按照GB/T 41948《顆粒表征 樣品準備》的規定進行取樣。從批量產品中隨機采集具有代表性的橡膠球樣品，取樣量應足夠完成全部測試。

樣品挑選：用鑷子從篩分后的樣品中隨機選取30粒完整、形狀規整的橡膠球顆粒。

樣品預處理：測試前應用無水乙醇擦拭表面，自然晾干后備用。

3.2 樣品測試步驟

開機自檢：開啟儀器電源，選擇顆粒類型（橡膠球屬于塑性顆粒），儀器自動完成整機自檢。壓桿自動升降歸零，自檢完成后，界面顯示“待檢測"。

模式選擇：選擇球形顆粒檢測界面，清空歷史測試數據。

樣品放置：用鑷子夾取1顆橡膠球顆粒平穩放置于樣品托盤中心區域，保證顆粒居中無傾斜。

啟動測試：點擊“開始"進行測試。壓桿勻速向下運動，接觸樣品后將繼續向下運動對樣品進行一定壓縮，記錄壓縮過程中的最大壓力值。

數據采集：儀器持續實時采集壓力數值。橡膠球在受壓過程中先發生彈性形變，隨著壓桿繼續下壓，壓力逐漸增大，顆粒逐漸被壓扁。當達到設定的壓縮條件或顆粒發生破裂時，設備自動記錄壓縮過程中的最大壓力值，壓桿自動回升至初始位置，單次測試數據自動存入系統。

清理托盤：單次測試完成后，用毛刷清掃托盤內橡膠碎屑及殘余物，再進行下一粒測試。

平行測試：每組連續有效測試15粒，中途若顆粒打滑或出現異常，點擊“停止"舍棄本次數據，重新檢測。

測試原理說明：塑性顆粒在抗壓強度測量過程中，顆粒所受的最大壓力值需結合顆粒在測量過程中受力的大小和顆粒的相對形變量判斷。儀器自動識別并記錄壓縮全過程中的最大壓力值作為該顆粒的強度指標。

3.3 儀器操作說明

顆粒類型選擇：開機主界面選擇“塑性顆粒"（橡膠球屬于塑性顆粒）。

形狀選擇：選擇球形顆粒檢測界面

清零：如儀器不顯示“0"，點擊“清零"按鍵。

查看數據：點擊“查看"進入查看界面，可存儲15次測試數據，保存平均值及變異系數。

打?。狐c擊“打印"打印本輪測試數據。

清空：點擊“清空"清空本輪測試數據粒。

圖2：樣品測試過程

4 結果與討論

4.1 結果統計

儀器自動存儲15組單粒顆粒破碎壓力值，自動計算：

單粒顆粒強度：破碎瞬間最大壓力，單位N；

批次平均顆粒強度：15組數據算術平均值，單位N；

變異系數Cv：反應橡膠球顆粒強度均勻性，用于評價生產工藝穩定性。

無需額外換算公式，直接以儀器輸出平均壓力作為最終檢測結果。

4.2 測試結果

圖3：顆粒強度測試數據圖

4.3 精密度

變異系數越小，說明顆粒均勻性越好。顆粒的材質、硫化程度、尺寸大小及制備工藝的一致性會影響顆粒強度結果。

5 方案特點與優勢

5.1 HM-KD顆粒強度測定儀優勢

全型號適用：KD1-KD3均可執行本方案，操作方法一致。

操作簡便：觸摸交互界面，參數一鍵設定，自動計算并支持打印。

自動化程度高：設有自動超壓保護裝置，防止超大硬度顆粒損傷傳感器。

高分辨率：0.01N高分辨率，精準區分不同硫化工藝橡膠球的強度微小差異，便于工藝優化。

5.2 方案適用性

樣品類型：天然橡膠球、合成橡膠球、聚氨酯橡膠球、橡膠助劑顆粒、橡膠類彈性體顆粒等。

檢測范圍：顆粒直徑0.2 ~ 25 mm、0.5 ~ 25 mm（根據儀器型號）。

高效穩定：單個樣品檢測時間短，重復性好，滿足批量檢測需求。

5.3 質量控制要點

環境要求：工作環境溫度10 ~ 30℃，相對濕度≤ 70%的條件下使用。

樣品代表性：確保選取的顆粒具有代表性，能真實反映該批次樣品的整體質量狀況。

篩分規范：根據產品標準規定的粒度范圍進行篩分，確保測試顆粒的粒徑符合要求。

表面清潔：測試前應確保橡膠球表面清潔無油污，以免影響測試結果。

操作規范：測試過程中應保持儀器清潔干燥，檢測完成后使用毛刷清理碎屑。

定期校準：定期使用砝碼校準力值，保證數據準確度。

6 結論

本方案依據《GB/T 44750-2024 顆粒 抗壓強度的測量》國家標準，結合HM-KD系列顆粒強度測定儀的塑性顆粒檢測模式，提供了標準化的橡膠球顆粒強度測定方法。該方法針對橡膠球的塑性彈性變形特性，采用塑性顆粒專用測試模式，能夠準確記錄顆粒在壓縮全過程中的最大壓力值，操作簡便、自動化程度高、結果準確可靠。本方法可有效評價橡膠球顆粒在運輸、儲存和使用過程中的抗壓能力及形變特性，適用于橡膠制品生產企業質量控制、加工企業來料檢驗、研發機構材料性能評價等應用場景。

7 參考文獻

[1] GB/T 44750-2024 顆粒 抗壓強度的測量[S].

[2] GB/T 14853.6-2013 橡膠用造粒炭黑 第6部分：單個顆粒破碎強度的測定[S].

[3] GB/T 41948 顆粒表征 樣品準備[S].

山東恒美電子科技有限公司 應用研究部