NR/EPDM并用在粘性乒乓球胶皮中的应用

张怡华 王艳 于勇 田万辉

（1天津七二九体育器材开发有限公司，天津，300384）

（2天津市质量监督检验站第四十二站，天津，300384）

NR/EPDM并用在粘性乒乓球胶皮中的应用

张怡华1王艳2于勇2田万辉1

（1天津七二九体育器材开发有限公司，天津，300384）

（2天津市质量监督检验站第四十二站，天津，300384）

研究了NR/EPDM并用制造粘性乒乓球反胶的“盖胶”，并提出了一种评价胶皮粘性的方法。测试结果表明这种方法可以准确评价和区分乒乓球胶皮的粘性。优选出了一种粘性强并且耐侯稳定的“盖胶”配方。

天然橡胶；三元乙丙橡胶；橡胶并用；乒乓球胶皮；粘性；摩擦系数

前言

乒乓球运动在中国拥有深厚的群众基础，得到全国上下各界的喜爱和支持。天津橡胶工业研究所1972年发明了世界第一款粘性乒乓球反胶胶皮“友谊729”， 1979年荣获国产优质产品金质奖章[1]，并帮助中国乒乓球队三十八位运动员获得世界冠军。

粘性乒乓球胶皮采用双层复合结构，表层称为“盖胶”，底层称为“底胶”。“盖胶”层利用天然橡胶不充分硫化时发粘的特性，产生粘附摩擦力，大幅度提高胶皮的表面摩擦系数，使球拍击球时产生强烈的旋转[2]。

随着ITTF（国际乒乓球联合会）对规则的修改，2014年7月起国际比赛开始使用更安全环保的新材质制造的乒乓球，赛璐珞乒乓球逐渐退出了历史舞台。新型乒乓球以醋酸纤维素制造，与橡胶之间的表面摩擦系数下降，运动员击球旋转下降明显，迫切需要一种高表面摩擦系数的粘性反胶。

本文研究了NR/EPDM并用制造粘性乒乓球反胶的“盖胶”层，利用天然橡胶与三元乙丙橡胶共硫化不同步的特性，增强“盖胶”层的粘性。

1 实验部分

1.1 主要原材料

SCRWF标准天然橡胶，云南农垦集团有限责任公司；3960Q三元乙丙橡胶，德国朗盛公司；促进剂DM，天津市有机化工一厂；其它助剂均为橡胶工业市售工业级。

1.2 仪器与设备

XK-160型开炼机，大连橡胶塑料机械股份有限公司；G52-L230压延机，上海茶陵机器厂；YX-100型平板硫化机，上海西玛伟力橡塑机械有限公司；电子拉力强度试验机，台湾高铁科技有限公司；M-2000无转子硫化仪，台湾高铁科技有限公司。

1.3 实验配方及测试

1.3.1 试验配方

表1 “盖胶”试验变量配方

1.3.2 性能测试

由于粘性乒乓胶皮的特殊性，目前并无明确统一的表面粘性测试标准[3]。本文参照HG/T 2729-2012《硫化橡胶与薄片摩擦系数的测定 滑动法》和ITTF Technical Leaflet T1 Chapter 4.8[4]相关测试方法，设计方法如下：

将三只乒乓球以间距20mm，等边三角形固定在环状金属夹具上制成专用测试滑块，滑块总质量m约100g，以300mm/min的速度在粘性乒乓胶皮表面拖动，使用电子拉力试验机测量拖动拉力F的大小。

其它测试按照国家相关标准测试。

1.4 试样制备

在XK-160开炼机上进行混炼，在G52-L230型压延机上以160×90×1.2mm压延裁切成半成品片，在平板硫化机上硫化。硫化条件150℃×10min。

混炼加料顺序：NR包辊→EPDM→颜料→碳酸锌→硬酯酸→促进剂→硫磺→薄通→下片。

2 结果与讨论

2.1 硫化特性

硫化仪在150℃下测各胶料的硫化曲线，硫化特性参数见表2。

表2 “盖胶”胶料硫化特性

从表2中可以看出，随着配方中并用EPDM比例的提高，胶料的tc10、tc90不断延长。研究表明[5]，EPDM在NR的连续相中是以分散的微区状态存在的，并且在硫化过程中有大量的交联剂从EPDM向NR迁移。这导致NR/EPDM并用胶硫化不同步，硫化胶整体交联程度较低，表面发粘。

2.2 胶皮表面粘性

表3 赛璐珞乒乓球在胶皮表面的摩擦系数

由表3可以看到，粘性胶皮（1#～5#）的表面摩擦系数明显高于非粘性胶皮（6#）；随着“盖胶”层中EPDM并用比例的提高，胶皮表面摩擦系数不断提高；最大静摩擦系数CoFmax相比滑动摩擦系数CoFn能更好地区分不同粘性的胶皮，这与胶皮实际使用条件吻合：胶皮在击球时不存在滑动摩擦的情况；“盖胶”层中EPDM并用比例的超过5%后，表面摩擦系数不再大幅度增加，但“盖胶”层硫化速度过慢，4#配方开始出现起泡、表面出现条状纹路的现象，5#配方表面起泡较严重，制品外观难以得到保证，因此3#配方综合性能较佳。

表4 醋酸纤维素乒乓球在胶皮表面的摩擦系数

由表4可以看出，醋酸纤维素乒乓球（下文称新球）较之赛璐珞乒乓球（下文称老球）与胶皮之间的摩擦系数降低；“盖胶”不含EPDM的1#配方对新球的表面摩擦系数明显低于对老球的表面摩擦系数，难以满足运动员比赛的需要；“盖胶”应用了NR/EPDM并用胶的3#配方对新球的表面摩擦系数高于1#配方对旧球的表面摩擦系数，能够很好地满足运动员的需求。

2.3 胶皮表面粘性的耐侯性

表5 自然老化对赛璐珞乒乓球与胶皮的表面最大静摩擦系数的影响

由表5可以看出，传统“盖胶”的粘性反胶耐侯性不佳，在一个月后几乎完全失去粘性；采用NR/EPDM并用体系“盖胶”的粘性反胶耐侯稳定性较好，两个月后仍然保持着非常强的粘性。

3 结论

（1）随着配方中并用EPDM比例的提高，胶料的tc10、tc90不断延长。

（2）随着“盖胶”层中EPDM并用比例的提高，胶皮表面摩擦系数不断提高。

（3）最大静摩擦系数CoFmax相比滑动摩擦系数CoFn能更好地区分不同粘性的胶皮。

（4）醋酸纤维素乒乓球较之赛璐珞乒乓球与胶皮之间的摩擦系数降低。

（5）采用NR/EPDM并用体系“盖胶”的粘性反胶耐侯稳定性较好，其中3#配方综合性能最佳。

[1] 天津橡胶工业研究所.友谊牌反胶粒球拍为国争光[J].现代化工,1980.01.013；

[2] 王红梅，张景亮，翟祥国.乒乓球拍中胶皮的使用性能及其影响因素[J].橡塑资源利用，2013.01.003；

[3] 钟爱升，李立明，王丽萍.乒乓球拍覆盖物（胶皮、海绵）的测试方法[J].天津橡胶，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特性对NR/EPDM并用胶料的硫化速度和共硫化的影响[J].橡胶译丛，1995，5（2～7）；

张怡华（1982～），男，天津七二九体育器材开发有限公司研发工程师，主要从事乒乓球套胶配方设计及加工工艺设计。