NR/EPDM并用在粘性乒乓球膠皮中的應用

張怡華 王艷 于勇 田萬輝

（1天津七二九體育器材開發(fā)有限公司，天津，300384）

（2天津市質量監(jiān)督檢驗站第四十二站，天津，300384）

NR/EPDM并用在粘性乒乓球膠皮中的應用

張怡華1王艷2于勇2田萬輝1

（1天津七二九體育器材開發(fā)有限公司，天津，300384）

（2天津市質量監(jiān)督檢驗站第四十二站，天津，300384）

研究了NR/EPDM并用制造粘性乒乓球反膠的“蓋膠”，并提出了一種評價膠皮粘性的方法。測試結果表明這種方法可以準確評價和區(qū)分乒乓球膠皮的粘性。優(yōu)選出了一種粘性強并且耐侯穩(wěn)定的“蓋膠”配方。

天然橡膠；三元乙丙橡膠；橡膠并用；乒乓球膠皮；粘性；摩擦系數(shù)

前言

乒乓球運動在中國擁有深厚的群眾基礎，得到全國上下各界的喜愛和支持。天津橡膠工業(yè)研究所1972年發(fā)明了世界第一款粘性乒乓球反膠膠皮“友誼729”， 1979年榮獲國產優(yōu)質產品金質獎章[1]，并幫助中國乒乓球隊三十八位運動員獲得世界冠軍。

粘性乒乓球膠皮采用雙層復合結構，表層稱為“蓋膠”，底層稱為“底膠”?！吧w膠”層利用天然橡膠不充分硫化時發(fā)粘的特性，產生粘附摩擦力，大幅度提高膠皮的表面摩擦系數(shù)，使球拍擊球時產生強烈的旋轉[2]。

隨著ITTF（國際乒乓球聯(lián)合會）對規(guī)則的修改，2014年7月起國際比賽開始使用更安全環(huán)保的新材質制造的乒乓球，賽璐珞乒乓球逐漸退出了歷史舞臺。新型乒乓球以醋酸纖維素制造，與橡膠之間的表面摩擦系數(shù)下降，運動員擊球旋轉下降明顯，迫切需要一種高表面摩擦系數(shù)的粘性反膠。

本文研究了NR/EPDM并用制造粘性乒乓球反膠的“蓋膠”層，利用天然橡膠與三元乙丙橡膠共硫化不同步的特性，增強“蓋膠”層的粘性。

1 實驗部分

1.1 主要原材料

SCRWF標準天然橡膠，云南農墾集團有限責任公司；3960Q三元乙丙橡膠，德國朗盛公司；促進劑DM，天津市有機化工一廠；其它助劑均為橡膠工業(yè)市售工業(yè)級。

1.2 儀器與設備

XK-160型開煉機，大連橡膠塑料機械股份有限公司；G52-L230壓延機，上海茶陵機器廠；YX-100型平板硫化機，上海西瑪偉力橡塑機械有限公司；電子拉力強度試驗機，臺灣高鐵科技有限公司；M-2000無轉子硫化儀，臺灣高鐵科技有限公司。

1.3 實驗配方及測試

1.3.1 試驗配方

表1 “蓋膠”試驗變量配方

1.3.2 性能測試

由于粘性乒乓膠皮的特殊性，目前并無明確統(tǒng)一的表面粘性測試標準[3]。本文參照HG/T 2729-2012《硫化橡膠與薄片摩擦系數(shù)的測定 滑動法》和ITTF Technical Leaflet T1 Chapter 4.8[4]相關測試方法，設計方法如下：

將三只乒乓球以間距20mm，等邊三角形固定在環(huán)狀金屬夾具上制成專用測試滑塊，滑塊總質量m約100g，以300mm/min的速度在粘性乒乓膠皮表面拖動，使用電子拉力試驗機測量拖動拉力F的大小。

其它測試按照國家相關標準測試。

1.4 試樣制備

在XK-160開煉機上進行混煉，在G52-L230型壓延機上以160×90×1.2mm壓延裁切成半成品片，在平板硫化機上硫化。硫化條件150℃×10min。

混煉加料順序：NR包輥→EPDM→顏料→碳酸鋅→硬酯酸→促進劑→硫磺→薄通→下片。

2 結果與討論

2.1 硫化特性

硫化儀在150℃下測各膠料的硫化曲線，硫化特性參數(shù)見表2。

表2 “蓋膠”膠料硫化特性

從表2中可以看出，隨著配方中并用EPDM比例的提高，膠料的tc10、tc90不斷延長。研究表明[5]，EPDM在NR的連續(xù)相中是以分散的微區(qū)狀態(tài)存在的，并且在硫化過程中有大量的交聯(lián)劑從EPDM向NR遷移。這導致NR/EPDM并用膠硫化不同步，硫化膠整體交聯(lián)程度較低，表面發(fā)粘。

2.2 膠皮表面粘性

表3 賽璐珞乒乓球在膠皮表面的摩擦系數(shù)

由表3可以看到，粘性膠皮（1#～5#）的表面摩擦系數(shù)明顯高于非粘性膠皮（6#）；隨著“蓋膠”層中EPDM并用比例的提高，膠皮表面摩擦系數(shù)不斷提高；最大靜摩擦系數(shù)CoFmax相比滑動摩擦系數(shù)CoFn能更好地區(qū)分不同粘性的膠皮，這與膠皮實際使用條件吻合：膠皮在擊球時不存在滑動摩擦的情況；“蓋膠”層中EPDM并用比例的超過5%后，表面摩擦系數(shù)不再大幅度增加，但“蓋膠”層硫化速度過慢，4#配方開始出現(xiàn)起泡、表面出現(xiàn)條狀紋路的現(xiàn)象，5#配方表面起泡較嚴重，制品外觀難以得到保證，因此3#配方綜合性能較佳。

表4 醋酸纖維素乒乓球在膠皮表面的摩擦系數(shù)

由表4可以看出，醋酸纖維素乒乓球（下文稱新球）較之賽璐珞乒乓球（下文稱老球）與膠皮之間的摩擦系數(shù)降低；“蓋膠”不含EPDM的1#配方對新球的表面摩擦系數(shù)明顯低于對老球的表面摩擦系數(shù)，難以滿足運動員比賽的需要；“蓋膠”應用了NR/EPDM并用膠的3#配方對新球的表面摩擦系數(shù)高于1#配方對舊球的表面摩擦系數(shù)，能夠很好地滿足運動員的需求。

2.3 膠皮表面粘性的耐侯性

表5 自然老化對賽璐珞乒乓球與膠皮的表面最大靜摩擦系數(shù)的影響

由表5可以看出，傳統(tǒng)“蓋膠”的粘性反膠耐侯性不佳，在一個月后幾乎完全失去粘性；采用NR/EPDM并用體系“蓋膠”的粘性反膠耐侯穩(wěn)定性較好，兩個月后仍然保持著非常強的粘性。

3 結論

（1）隨著配方中并用EPDM比例的提高，膠料的tc10、tc90不斷延長。

（2）隨著“蓋膠”層中EPDM并用比例的提高，膠皮表面摩擦系數(shù)不斷提高。

（3）最大靜摩擦系數(shù)CoFmax相比滑動摩擦系數(shù)CoFn能更好地區(qū)分不同粘性的膠皮。

（4）醋酸纖維素乒乓球較之賽璐珞乒乓球與膠皮之間的摩擦系數(shù)降低。

（5）采用NR/EPDM并用體系“蓋膠”的粘性反膠耐侯穩(wěn)定性較好，其中3#配方綜合性能最佳。

[1] 天津橡膠工業(yè)研究所.友誼牌反膠粒球拍為國爭光[J].現(xiàn)代化工,1980.01.013；

[2] 王紅梅，張景亮，翟祥國.乒乓球拍中膠皮的使用性能及其影響因素[J].橡塑資源利用，2013.01.003；

[3] 鐘愛升，李立明，王麗萍.乒乓球拍覆蓋物（膠皮、海綿）的測試方法[J].天津橡膠，2001,01(42～45);

[4]ITTF Technical Leaflet T1 [EB/OL]. http://www.ittf.com/stories/ pictures/ T1_Table_BoD_2016_changes.pdf

[5] W.Von Hellens等.EPDM特性對NR/EPDM并用膠料的硫化速度和共硫化的影響[J].橡膠譯叢，1995，5（2～7）；

張怡華（1982～），男，天津七二九體育器材開發(fā)有限公司研發(fā)工程師，主要從事乒乓球套膠配方設計及加工工藝設計。