Maximizar la longevidad de la suela exterior: evaluación de compuestos de caucho según el método de abrasión NBS ASTM D1630

En el caso de botas de trabajo resistentes, calzado militar y zapatos de seguridad industrial, la suela exterior es el primer punto de contacto contra el hormigón rugoso, las rejillas de acero, la grava y los suelos de fábrica empapados de productos químicos. Cuando una suela exterior se desgasta prematuramente, el dibujo de la banda de rodadura pierde su canalización antideslizante , la amortiguación de la entresuela queda expuesta y el calzado deja de cumplir su vida útil prevista.

Para los fabricantes de compuestos de caucho y compradores de calzado que se abastecen en el mercado norteamericano, verificar la durabilidad de la suela exterior requiere más que una simple verificación de dureza. ASTM D1630 ( Método de prueba estándar para la propiedad del caucho: resistencia a la abrasión (abrasión del calzado) ), comúnmente conocido en la industria como prueba de abrasión NBS , sigue siendo el principal punto de referencia para cuantificar la vida útil del caucho vulcanizado, los elastómeros termoplásticos (TPE) y los materiales de suelas de poliuretano (PU) utilizando máquinas de prueba especializadas de caucho y plástico..

Comprensión de la mecánica de ASTM D1630 (abrasión NBS)

A diferencia de los abrasivos de tambor giratorio, como la máquina de prueba de resistencia a la abrasión DIN (modelo GW-008) , donde una muestra cilíndrica atraviesa un tambor giratorio, la máquina de prueba de abrasión de caucho NBS (modelo GW-006) utiliza una configuración de triple estación que somete simultáneamente tres especímenes de prueba cuadrados a fricción rotacional directa contra papel abrasivo de carburo de silicio estandarizado.

+------------------------------------------------------------------------------------+ | FLUJO DE TRABAJO DE DIAGNÓSTICO ASTM D1630 (ABRASIÓN NBS) | +------------------------------------------------------------------------------------+ | [Paso 1: Ejecución de calibración] ---> Ejecute 3 bloques de compuesto de referencia SRM para un desgaste de 2,54 mm | | [Paso 2: Montaje de la muestra] ---> Monte muestras de suela de prueba de 25,4 x 25,4 mm en los brazos | | [Paso 3: Abrasión cargada] ---> Aplique una carga de peso muerto de 22,2 N (5 lbf) a 45 ± 5 rpm | | [Paso 4: Cálculo del índice] ---> Calcular el índice de abrasión NBS (%) frente al estándar de referencia | +------------------------------------------------------------------------------------+

Durante la operación:

1. Contacto rotacional uniforme: tres tambores cilíndricos (150 mm de diámetro) envueltos con papel abrasivo de carburo de silicio de grano 40 giran a una velocidad controlada de 45 ± 5 rpm..

2. Carga de palanca independiente: cada muestra de prueba se monta en un brazo de palanca pivotante y se presiona directamente contra el tambor abrasivo bajo una carga estática constante de 22,2 N (5 lbf)..

3. Eliminación continua de desechos: un colector de succión de vacío o aire comprimido incorporado limpia continuamente el polvo de caucho desgastado de la pista de granate. Sin una extracción activa de polvo, el caucho derretido o en polvo obstruye la arena abrasiva, inflando artificialmente el recuento de revoluciones e invalidando el resultado de la prueba.

4. Monitoreo de calibre de precisión: cada estación está equipada con un indicador de cuadrante dedicado de 0,01 mm ubicado sobre el brazo de palanca. La prueba se realiza hasta que la muestra pierde exactamente 2,54 mm (0,100 pulg.) de espesor vertical, momento en el que el cuentarrevoluciones registra el total exacto del ciclo.

Calcular el índice de abrasión NBS

Debido a que el papel abrasivo se desgasta ligeramente con cada tirada y varía marginalmente entre los lotes de producción, la norma ASTM D1630 no se basa únicamente en el recuento de revoluciones en bruto. En cambio, normaliza los resultados con respecto a un compuesto de referencia estándar (SRM) certificado :

$$ ext{Índice de abrasión (%)} = left( rac{R_1}{R_2} ight) imes 100$$

• $R_1$ : El número promedio de revoluciones del tambor necesarias para desgastar 2,54 mm de la muestra de prueba..

• $R_2$ : El número promedio de revoluciones del tambor necesarias para desgastar 2,54 mm del compuesto de referencia (promediado de ejecuciones de calibración realizadas inmediatamente antes y después de la muestra de prueba).

¿Qué significan las cifras para el abastecimiento de calzado?

• Un índice NBS superior al 100% indica que el compuesto de la suela ofrece una mayor resistencia a la abrasión que el caucho de referencia estándar.

• Las botas de trabajo comerciales y el calzado de seguridad industrial suelen requerir un índice NBS que oscila entre el 120% y el 200+% , mientras que los contratos de calzado militar o maderero de alta especificación a menudo exigen umbrales aún más altos.

Especificaciones de equipos críticos para resultados de laboratorio repetibles

Para eliminar la variación del operador y garantizar que los resultados del laboratorio de fábrica se alineen con los organismos de inspección comerciales de terceros, el probador de abrasión de calzado debe mantener tolerancias mecánicas estrictas:

Errores comunes en la producción de compuestos para suelas

Cuando las fábricas de calzado dependen únicamente de los certificados de los proveedores de materias primas en lugar de probar las suelas terminadas internamente, con frecuencia tres cuestiones de fabricación pasan desapercibidas en el control de calidad:

1. Subvulcanización (deriva del estado de curado): si las temperaturas del plato de la prensa bajan o los tiempos del ciclo de moldeo se acortan para aumentar la producción diaria, la densidad de reticulación en el caucho de nitrilo (NBR) o estireno-butadieno (SBR) cae bruscamente. El monitoreo previo de las curvas de curado del caucho con un reómetro Vulkameter sin rotor (modelo GW-220) ayuda a evitar que los lotes poco curados pierdan entre un 30% y un 40% de su índice de abrasión NBS.

2. Carga excesiva de triturado o relleno: Agregar altas proporciones de carbonato de calcio o caucho reciclado triturado reduce el costo del compuesto, pero degrada gravemente la resistencia al desgarro y la abrasión. La combinación de comprobaciones de abrasión con una máquina de prueba de tracción universal digital para materiales de caucho expone inmediatamente una baja resistencia a la tracción y al desgarro causada por la sobrecarga del relleno.

3. Piel de la superficie frente a densidad del núcleo y agrietamiento por flexión: en las suelas de poliuretano microcelular (PU) y EVA/goma, el espesor de la piel moldeada puede enmascarar un núcleo demasiado poroso. Debido a que ASTM D1630 erosiona 2,54 mm de profundidad en la muestra, expone defectos de formación de espuma en el subsuelo, que también deben verificarse de forma cruzada para determinar el crecimiento del corte utilizando la máquina de prueba de flexión de suelas GW-003..

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