ISO 22941:2021主要檢測項目的技術性分析與國內橡膠奶牛墊標準展望

關鍵詞：橡膠牛欄墊，標準化研究，技術分析，ISO 22941： 2021

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2024.12.018

0 引言

奶牛福利不僅僅對奶牛的健康、生產效益有重大意義，還隱含了對公眾健康的影響。如今奶牛福利已成為大多數國家關注的主要問題[1]。為了提升奶牛福利，橡膠牛欄墊應運而生。牛欄墊是一種用于鋪設牛棚地面的橡膠材料，專門為奶牛設計的橡膠畜牧墊。優質的牛欄墊可以給奶牛提供舒適的行走或躺臥環境[2-3]，促進奶牛的身體健康和生產性能，保持牛舍的衛生和潔凈等。而牛欄墊在生產過程中則需要考慮其各項參數，以減少奶牛打滑、碰撞，降低其受傷風險等。目前國際上已經發布了文件ISO 22941： 2021[4]，里面詳細規范了奶牛用橡膠牛欄墊的各項參數，并區分了躺臥區和行走區橡膠牛欄墊的具體參數要求，填補了橡膠牛欄墊國際標準空白。本文基于牛欄墊生產企業調研情況，對ISO22941： 2021的檢測項目進行簡單介紹以及技術性分析，同時對國內橡膠牛欄墊標準化發展進行展望。

1 企業調研現狀

1.1 國外企業

國際牛欄墊市場相對國內市場更為成熟和穩定，橡膠牛欄墊產業發展目前有很大的潛力。歐美等發達國家養牛業歷史悠久，對牛欄墊的需求量大且品質要求高。國外市場主要包括有LoyalRoth Manufacturing、Animat、Shree Tirupati RubberProducts、TJP Rubber Industries、Glenrock RubberProducts Pvt Ltd、Kraiburg、Agriprom、Plastag、TheRubber Company、Rubber-Cal 等品牌企業。國際牛欄墊的優勢主要在于擁有規范的標準文件要求，具有較好的品質和領先的技術，對于奶牛舒適度更加關注，這些品牌有著嚴格的品質管理體系和生產標準，能夠提供高品質的產品，但是存在價格整體偏高，對國內奶牛墊需求了解較少的問題。

1.2 國內企業

國內比較領先的幾家企業有京東橡膠有限集團、三河市長城橡膠有限公司、滄州啟航橡膠制品有限公司、宣城博源橡塑有限公司、天津潤成橡膠制品股份有限公司等。部分企業擁有多項專利技術，創新研究成果，發展勢頭較強。國內企業優勢在于生產的牛欄墊適合國內國情，但是國內市場上大部分的牛欄墊依舊沒有統一的參考標準。

目前，國內企業自身進行的牛欄墊產品質量主要檢測項目包括硬度（參照GB/T 531.1—2008《硫化橡膠或熱塑性橡膠 壓入硬度試驗方法 第1部分：邵氏硬度計法（邵爾硬度）》、拉伸強度、拉斷伸長率（參照GB/ T 528—2009《硫化橡膠或熱塑性橡膠 拉伸應力應變性能的測定》、撕裂強度（參照GB/T 529—2008《硫化橡膠或熱塑性橡膠撕裂強度的測定（褲形、直角形和新月形試樣》、密度（參照GB/T 533—2008《硫化橡膠或熱塑性橡膠 密度的測定》、壓縮永久形變（參照GB/T 7759.1—2015《硫化橡膠或熱塑性橡膠 壓縮永久變形的測定 第1部分：在常溫及高溫條件下》、老化中質量變化情況（參照GB/T 3512—2014《硫化橡膠或熱塑性橡膠 熱空氣加速老化和耐熱試驗》、磨耗（參照GB/T1689—2014《硫化橡膠 耐磨性能的測定（用阿克隆磨耗試驗機》）、工作溫度范圍等。

調研中發現，部分企業牛欄墊的參考標準有GB/T 5574—2008《工業用橡膠》、GB/T 13460—2016《再生橡膠 通用規范》，并未擁有統一、專業的畜牧墊標準參考。

2 技術性分析

2.1 拉力測試

奶牛墊的拉力測試主要檢測拉伸強度與拉斷伸長率，涉及技術標準文件為ISO 37： 2017《硫化橡膠或熱塑性橡膠——拉伸應力應變性能的測定》（本土化文件為GB/T 528—2009）；牛欄墊在應用過程中會受到很多外力沖擊，設置拉力測試是為了評估牛欄墊的力學性能，考察實際應用中牛欄墊的產品質量。ISO 22941： 2021中明確規定了需要測試牛欄墊的拉伸性能，其中躺臥和行走區域奶牛墊參數具體要求相同，拉伸性能達到拉伸強度不得低于3 MPa，拉斷伸長率不低于80%。檢驗人員在操作取片時應注意避開橡膠有明顯劃痕、磨損等不好的位置，并且將有其他材質的夾層完全去除，保留橡膠層，選擇內部打磨平滑的試片，按照啞鈴Ⅰ型試片標準要求檢測。

2.2 硬度測試

奶牛墊硬度測試涉及技術標準文件為ISO 48-4： 2018《硫化橡膠或熱塑性橡膠——硬度測定——第4部分：使用硬度計測定壓痕硬度（邵氏硬度）》（本土化文件為GB/T 531.1—2008）；硬度測試主要是為了奶牛的舒適程度，橡膠墊的硬度不易過硬。奶牛喜歡較軟表面，太硬的奶牛橡膠墊會導致奶牛舒適度下降，蹄病加重，但是為了保證奶牛橡膠墊的質量也不宜過軟，否則可能導致產品如易形變、易損傷、易斷裂等。根據文件ISO 22941： 2021規定，躺臥和行走區域奶牛墊參數具體要求相同，牛欄墊合適的硬度范圍為50～80 shore A。詳細硬度要求可以供需雙方確定，產品硬度公差應不大于±5。

2.3 熱空氣老化試驗

耐老化性直接影響牛欄墊的使用性能和使用壽命，通過將牛欄墊置于熱空氣環境中進行測試，模擬實際使用條件下的老化過程，評估橡膠牛欄墊的老化程度和其是否適合繼續使用。根據引用文件ISO 188： 2011《硫化橡膠或熱塑性橡膠——加速老化和耐熱性能試驗》（本土化文件為GB/T 3512—2014），躺臥和行走區域奶牛墊參數具體要求相同，適宜的老化條件為方法A，老化溫度為（70±1）℃，（72±2） h，其中硬度變化不高于±5%，強度變化不高于±20%，拉斷伸長率變化不高于±30%。

2.4 耐磨性測試

耐磨性測試是用來評估奶牛墊抵抗磨損能力的實驗方法，在磨損試驗機上進行，對試樣施加一定的載荷，檢測奶牛墊的耐磨性能。根據文件ISO46 49： 2017《硫化或熱塑性橡膠——旋轉圓柱桶裝置法測定耐磨性》（本土化文件為GB/ T 9867—2008），方法A測試，磨耗量應不大于300 mm3。

2.5 壓縮永久形變試驗

奶牛行走、躺臥行為頻繁[5]，奶牛墊需要進行壓縮永久變形的測定，根據文件ISO 815-1： 2019，《硫化橡膠或熱塑性橡膠——壓縮永久變形的測定 第1部分：在常溫及高溫條件下》（本土化文件GB/T 7759.1—2015），推薦壓縮永久形變老化溫度為（70±1）℃，22～24 h，判斷橡膠的硫化程度；行走區橡膠板壓縮永久變形率不高于40%，而要求躺臥區壓縮永久變形率不高于25%，這是因為奶牛正常休息時間占50%以上才對產奶量有明顯的提升，奶牛大部分時間為躺臥狀態，所以對躺臥區奶牛墊質量要求加強。

2.6 耐液體試驗

合格的奶牛橡膠墊應該擁有足夠的耐液體性能，防止化學物質對奶牛橡膠墊造成侵蝕，延長奶牛橡膠墊使用壽命。尤其在實踐應用過程中，奶牛的糞便和尿液排出時可能會有積液在牛棚墊上，橡膠牛棚墊容易被損壞，這需要奶牛墊具有一定耐酸堿的性能。提高奶牛墊耐液體的性能的同時也提高了奶牛墊的物理性能的穩定性。奶牛尿液、糞便呈弱堿性（這與奶牛的飲食飼料有關）且會生成并排放沼氣、氨氣，所以需要對奶牛墊進行耐酸堿測試；同時日常清理牛欄墊需要進行消毒，消毒水會對牛欄墊的使用性能產生一定的影響，也需要進行耐液體試驗測試性能。文件中引用ISO 1817： 2015（注：最新發布版本為2022年）《硫化橡膠或熱塑性橡膠——耐液體試驗方法》（本土化文件GB/ T1690—2010），具體要求為化學試劑采用2%的氨水和畜牧欄消毒水，最終質量變化不得超過±20%（符合ISO 1817： 2015），硬度變化不得超過±20%（符合ISO 48-4： 2018）。

2.7 可變形性分析

奶牛不喜非彈性表面（如水泥、瀝青），偏好彈性表面[6]，所以奶牛墊的回彈性能、可變形性是關鍵檢測參數，觀察奶牛墊在受到外力作用時產生形狀改變的范圍和程度。壓力設備涉及文件ISO 5893：2019《橡膠和塑料試驗設備——抗拉、抗彎折和抗壓縮型（橫向恒定速率）——規范》，根據附錄B要求進行測試，要求行走區域形變量在1.0 mm至9.0mm，躺臥區域≥5.0 mm。

2.8 防滑——摩擦系數

奶牛墊的防滑性能是其最關鍵的實用特性。為了確保奶牛墊發揮其作用，奶牛墊表面的防滑摩擦系數應該是在0.3～0.6[7]，不得低于最低限度。在實際情況中，如果摩擦系數過低，奶牛容易滑倒，而摩擦系數過高，可能會導致奶牛站立困難或造成蹄部磨損。為了確保奶牛的安全和舒適，文件ISO 22941：2021增設摩擦系數檢測項。防滑摩擦系數包括干濕兩種情況，躺臥區與行走區牛欄墊摩擦系數均應不小于0.4，具體設備參照附錄C的試驗裝置。

3 標準化建議

為符合我國國情，可以酌情對牛欄墊技術要求進行調整，比如對于北方地區溫度低，可以增設低溫脆性試驗，對于一些帶有織物夾層的橡膠墊，進行黏合強度標準設定，其他的譬如撕裂強度、耐臭氧、抗疲勞、抗菌性[8]、有害物質限定等也應該酌情考慮。

4 結語

目前國際牛欄墊市場發展逐漸完善，未來幾年，中國牛欄墊市場可能會迎來新的發展機遇。隨著國內養牛業的規模化、集約化發展，對高品質、高性能的牛欄墊的需求也將不斷增加，這將進一步推動牛欄墊市場的快速發展。文件ISO 22946： 2021為奶牛橡膠墊的生產者和使用者提供了一個統一的評估標準。各個畜牧奶牛墊生產廠家應認真研讀文件ISO 22941： 2021，進行嚴格的質量檢測之后再流通市場，同時國內也需要盡快制修訂相應標準規范，將國際標準本土化，制定符合中國特色社會主義國情適合國內的養殖環境的標準，提高標準要求，建立完善的標準準則和生產秩序，促進市場公平競爭。國內企業需不斷提高產品品質和技術水平，淘汰劣質產品，以提升在全球市場的競爭力，進一步開拓國際市場。

作者簡介

陳君雪，碩士研究生，研究方向為橡膠標準化和質量監督檢驗。

（責任編輯：張瑞洋）