橡膠制品二次硫化收縮率問題

1. 橡膠的二次硫化也叫后硫化或二段硫化

是指橡膠制品達到一定硫化程度,繼續進行加熱硫化的工藝。從廣義上講,橡膠制品硫化到一定程度,即使不加熱,它仍可在余熱的作用下,或在制品儲存過程中, 繼續加深硫化程序,或在動態作用下產生繼續交聯現象。當然也包括繼續加熱進行二段硫化的加工工藝;

二次硫化目的是橡膠制品進一步交聯, 改善橡膠制品的力學性能和壓縮永久變形性能等綜合性能;

二次硫化的方法是烘箱熱空氣硫化或者采用硫化罐熱空氣二次硫化;

某些品種的橡膠制品(如硅膠 .氟膠)一段硫化后,殘留有一些低分子物質,影響制品性能。會導致制品在高溫狀態下發生裂解, 物理機械性能下降嚴重, 喪失使用價值。這些制品必須經過二段硫化(或稱二次硫化) 以除去上述低分子物質, 以保證產品質量。二段硫化可能會增加交聯密度,但這完全不是二段硫化的目的所在。烤箱(準確說應該是烘箱) 的作用就是提供一個敞開 (相對于一段模具硫化而言 )的高溫環境,以便于低分子物質從制品中揮發出來。

2、影響模壓橡膠制品收縮率的因素

橡膠制品收縮率受很多因素影響, 其中最主要的是金屬模具與硫化膠的熱膨脹系數之差和硫化溫度。模具所用金屬材料的熱膨脹系數與硫化膠的熱膨脹系數之差越大、 硫化溫度越高,收縮率越大, 由此引起的制品尺寸收縮率為熱收縮率。膠料配方組分及其用量均會影響膠料的熱膨脹系數, 一般來說含膠量越大, 膠料熱膨脹系數越大。炭黑和無機材料與模具材料熱膨脹系數屬于同一數量級, 因此填充劑含量越大,膠料熱膨脹系數越小。促進劑、 增塑劑、樹脂、油類和硫黃等也會影響膠料的熱膨脹系數,所起的作用和生膠相同。

膠料硫化時由于交聯反應生成網狀結構, 使膠料聚集收縮, 此種收縮稱為化學收縮, 但通常橡膠硫化時的化學收縮對制品收縮率的影響很小, 只是在膠料含有大量的硫化劑而制備硬質橡膠時,才能顯示出來。

橡膠的線膨脹系數 α橡與鋼的線膨脹系數 α鋼的差別是 α橡比 α鋼約大 20 倍,這就是制品經模壓硫化、啟模直至冷卻至室溫后,橡膠產生收縮的主要原因。

3、膠料收縮率的一般規律

橡膠收縮率的規律和計算方法

膠料收縮率:膠料在壓制、加熱硫化過程中,膠料內部發生變形和交聯,由此產生熱膨脹力,硫化膠料在冷卻過程中,應力趨于消除。膠料的線性尺寸成比例縮小。因此,在模具設計中,成型部分的尺寸需相應地加大。收縮率比例一般采用百分比表示。

膠料收縮率的一般規律

①影響膠料收縮率的因素:硫化溫度越高(超過正硫化溫度),收縮率越大。在一般情況下,溫度每升高10°C,其收縮率就增加0.1%~0.2%。

②膠料壓延方向和在模具中流動方向的收縮率大于垂直方向的收縮率;流動距離越長,收縮率越大。

③半成品膠料量越多,制成品致密度越高,其收縮率越小。

④膠料的可塑性越大,收縮率越小;膠料的硬度越高,收縮率越小。(高硬度例外,據實驗測定,膠料硬度超過邵氏90度以上,其收縮率有上升的趨勢)

⑤填充劑用量越多,收縮率越小;含膠量越高,收縮率越大。

⑥多型腔模具中,中間模腔壓出制品的收縮率比邊沿模腔制品的收縮率略小。

⑦注射法制品比模壓法制品的收縮率小。

⑧薄形制品(斷面厚度小于3mm)比厚制品(10mm以上)的收縮率大0.2%~0.6%.

⑨一般制品的收縮率隨制品內外徑和截面的增大而減小。不同類型橡膠的收縮率大小依次為氟橡膠、硅橡膠、三元乙丙膠、天然膠、丁晴膠、氯丁膠 。(以上橡膠類型按膠種而言,不是按膠種配方牌號)。

⑩常用的橡膠制品的收縮率

?棉布經涂膠后與橡膠分層貼合的夾布制品,其收縮率一般在0~0.4%;

?夾滌綸線制品,其收縮率一般在0.4~1.5%;

?夾錦綸絲、尼龍布制品,其收縮率一般在0.8~1.8%;

?夾層織物越多,收縮率越小。

?襯有金屬嵌件的橡膠制品收縮率小,且朝金屬方向收縮,其收縮率一般在0~0.4%;

?單向粘合制品其收縮率一般在0.4~1.0%;(如骨架油封結構中嵌件粘合部分其收縮率一般在0~0.4%;唇口部分(純膠部分)收縮率為階梯形式,離嵌件一端越近,其收縮率越小,反之越大。)

?硬質橡膠(邵氏硬度大于90度),含膠量約在20%時,制品其收縮率一般在1.5%;

?橡膠與塑料拼用像塑制品的收縮率一般在1.1%~1.6%;約比同類橡膠制品小0.1%~0.3%;

?帶槽方形制品,由于橡膠壓制時擠壓方向關系,B向比A向收縮率大0.2%~0.4%。

膠料收縮率的計算方法

膠料收縮率隨膠種、模具、工藝條件等因素的不同而不同,現在還沒有一個準確的、完美且具有實用價值的計算公式。有經驗的設計人員常憑經驗數據估計和積累實際測定數據為參考。

常用的橡膠收縮率計算公式如下:

1.橡膠制品與模腔相應尺寸計算公式:

C=(L2—L1)/ L1  X  100%

C—制品膠料的收縮率:

L1—室溫時測得的橡膠制品尺寸;

L2—室溫時測得的模具型腔尺寸。

2.以邵氏硬度計算制品膠料收縮率的經驗公式:

C=(2.8---0.02K)X  100%

K—橡膠的邵氏硬度。(查《橡膠模具設計制造與使用》,虞福榮編。)

3.以橡膠硫化溫度計算制品膠料的收縮率的一般公式:

C=(α—β)ΔT ·R X  100%

α—橡膠的線形膨脹系數;

β—模具材料的線形膨脹系數,

ΔT—硫化溫度與測量溫度差,

R—生膠、硫磺、有機配合劑在橡膠中的體積百分數(%)。

我廠宜采用方案:降低硫化溫度;增加填充劑用量;調整所用膠料門尼粘度。

4、二段硫化工藝產品質量的保證問題

1、橡膠配方設計與硫化橡膠物理性能的關系中,橡膠的高彈性是由卷曲大分子的構象熵變化而造成的。隨交聯密度增加,硫化膠的彈性增大并出現最大值,隨后交聯密度繼續增大,彈性則呈下降趨勢。因為適度的交聯可減少分子鏈滑移而形成不可逆形變, 有利于彈性提高,交聯過度會造成分子鏈的活動受阻,而使彈性下降,可見硫化劑和促進劑的用量要適宜。

2、二段硫化后,會出現制品變硬,手感不佳,彈性下降的現象,原因如上 1 所述,此處應該開展系列實驗,考察二段硫化制品性能指標及手感情況,確定硫化體系及用量。

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