《橡胶技术网 - 橡胶制品注射成型气泡产生原因探讨》由会员分享，可在线阅读，更多相关《橡胶技术网 - 橡胶制品注射成型气泡产生原因探讨（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二届全国橡胶制晶技术研讨会论文集橡胶制品注射成型气泡产生原因探讨黄良平,刘刚,崔泽龙,宋春华,江光辉,陈孟平?株洲时代新材料科技股份有限公司,湖南株洲,? ? ? ?办法口? 日?摘要?从配方和工艺两方面对注射法生产拉杆橡胶圈气泡产生的原因进行了探讨?并找到了相应的解决?由此确定了合适的胶料配方和最佳的工艺条件,按该配方在该工艺条件下可生产出合格的拉杆橡胶圈产关健词?注射橡胶气泡拉杆橡胶圈是用于电力机车轴箱牵引拉杆上的橡胶弹性元件,主要起减振作用?虽然其结构较简单,但对胶料性能要求较高,要求产品有较好的弹性、较高的强度和伸长率?该产品原来用模压法生产,但存在生产效率低、产品质量不稳定等问题?
2、为了解决上述问题,选择了注射成型工艺进行了产品试制。因为注射成型工艺和模压成型工艺相比具有明显的优点?工艺简单?操作方便,机械化、自动化程度高,劳动强度低,产品硫化时间短、飞边少、性能稳定及合格率高川?在注射法产品试制过程中最大的问题是产品易产生气泡?其实,气泡问题是橡胶制品加工过程中经常碰到的问题,但深入分析其起因与影响的文献极少 ?为此,本文对注射成型气泡产生的原因进行了初步探讨?实验?原材料天然橡胶,?材烟片,泰国进口?半补强炭黑 ? ?,工业一级,重庆垫江炭黑厂产品?其它配合剂均为市售工业品?签本配方基本配方为? ?盯? ?防老剂?硬脂酸?古马隆?硫化体系? ?防焦剂?。?试验仪盈与设
3、备? ?邢? ?型开炼机? ?一? ?型密炼机? ? ?型无转子流变仪? ?型橡胶硬度计? ? ?材料试验机?韩国产? ?一? ? ? 型注射机?胶料准备及注射试验胶料用密炼机混炼,停放? ?后再进行试验。注射模压试验在韩国产? ?一?一? ?型注射机上进行?注射模具为每模? ?腔。?结果与讨论?胶料的影晌橡胶注射成型对胶料的要求与模压成型有所不同?注射成型要求胶料有良好的焦烧性、适宜的流动性、较好的硫化平坦性和较快的硫化速度?按此要求设计了相应的配方,胶料性能满足上述要求,且达到产品的技术指标?但在注射试验过程中,发现产品易产生气泡?为解决气泡问题,从胶料的角度进行了多方分析及试验。从胶料的
4、角度分析,气泡产生的原因往往有以下几种可能? ? 胶料中挥发物含量过高? ? 胶料配料和混炼工艺问题?如混炼不充分造成分散不匀、胶料混炼时卷入空气等?黄良平等?橄胶制品洼射成型气泡产生原因操讨? ?胶料的硫化速度与模腔压力建立时间不匹配?本试验在排除上述? 、? ? 二方面原因后,对胶料硫化速度与气泡产生的关系进行了研究?为此,选用了三种不同硫化速度的硫化体系?、?、?进行了试验,结果如表?所示。结果表明,硫化体系?适合注射成型,产品没有气泡?经分析,认为主要是硫化速度的快慢影响了气泡的形成。在弹性体里孔隙形成的过程中,橡胶开始处于熔融状态,而在硫化过程中,橡胶向固体转化。气泡的形成是因为橡胶
5、里挥发物过饱和产生的。当挥发物的蒸发压力超过橡胶的外部压力时发生气泡成核。一旦成核发生,挥发物就会 向核扩散使得气泡长大。硫化过程中?气泡的成长取决子气泡的内压和外压?当气泡的内压大于外压时,气泡长大?当气泡的内压小于外压时,气泡会收缩?当气泡的内外压力达到平衡时,气泡成长停止。在硫化过程中,气泡的内压和外压随硫化程度的改变而变化。因此,如果橡胶硫化速度与模腔压力建立不匹配,则可能产生气泡?胶料在焦烧阶段有很好的流动性,当模腔内压力增大时,模腔内的气体和多余的胶料在此阶段溢出?在焦烧阶段结束时,胶料停止流动,并形成致密结构,此时模腔内的气体和胶料就很难溢出。模腔内的压力是由多投入模腔的橡胶热膨
6、胀产生的,模腔内胶料充分膨胀产生压力需要一定的时间,这个时间就是模腔压力建立时间。在模腔内压力的作用下,气体随胶料的流动跑向四壁,可从分型面及跑料孔排出?如果胶料硫化速度过快,在模腔内还未达到需要的压力时,在气体尚未排出前,胶料己经硫化,则在表层胶形成一个储气结构,硫化完成后,就成为气泡?这正是硫化体系?产品有气泡的原因。此外,若硫化速度太慢,也会产生气泡?因为在硫化过程中胶边没有硫化,橡胶膨胀并溢出来,使得施加在橡胶上的外压力小,挥发物的内压导致气泡的形成。硫化体系叭正是这种情况。而硫化体系?硫化速度适中,与模腔压力建立时间相匹配,故产品无气泡。可见,在注射模压工艺中,胶料的硫化速度要与模腔
7、压力建立时间相匹配,则能消除气泡的产生?这要求配方设计时注意调节硫化速度,使之与产品、模具相适用,避免产生气泡。裹?硫化体系对气泡的形晌项目?,?,硫化仪数据? ?,? ?,? ?如,而?硫化速率? ?硫化胶性能?一? ?邵氏?型硬度,度? ?既定伸强度,?拉伸强度,? ?扯断伸长率,? 注射试脸结果产品有小气泡? ?个产品完好? ? 产品有小气泡?工艺条件的影响注射成型工艺过程产生气泡的主要原因有?注射过程中高的剪切速率产生剪切稀化,导致气泡成核率升高?注射量不足?硫化不充分?保持压力小或保持时间短,使模腔的压力不足于抑制挥发物蒸汽压力而形成微孔?注射胶料时卷入空气,如果保持压力不足以使其在
8、橡胶里溶解,它将会以气泡形式保持在成品里。注射模压工艺中可调工艺参数主要有温度、压力、时间、速度、容量五大类?可控“温度”有螺杆温度、注射筒温度和硫化温度?可调“压力”是注射压力和硫化压力?可变“时间”有注射时间和硫化时间?可调“速度”有螺杆转速和注射速度?可调“容量”是指注射量。上述参数中,有的参数比较稳定,如螺杆温度一般设置在? ? ?注射压力和硫化压力一般设定在最高值的?一? ?,留有一 定的调整余量,不经常变化?螺杆转速一般设定在? ? ? ?,注射速度是根据注射时间和注射量来确定的?注射量是根据产品、模具、胶料等条件确定的,确定后一般不再改变。由此可见,在实验操作中,可改变? ?第二
9、届全国株胶制品技术研讨会论文集的参数主要有温度和时间两类,包括注射简温度、硫化温度、注射时间和硫化时间?以下针对这四个因素进行讨论?注射筒温度表?列出了注射筒温度对注射试验气泡的影晌。衰?注封蔺皿度对气饱的形晌注射筒沮度?注射试脸结果其他工艺今数?产品有小气泡塑化沮度? ? ?产品有小气泡注射压力? ? ? ? 个产品有气泡硫化压力? ? ? ?产品完好注射? ? ? ? ?产品完好采用 抽 ? 空 方式? ?胶料焦浇排气由表?可 知,在其它工艺参数不变的情况下,随着注射筒温度的提高,产品的气泡问题逐渐减少,当然,胶料焦烧的危险性也增大。因此,在注射成型工艺中,为减少气泡现象,应在保证胶料不至
10、 于焦烧的前提下尽 可能提高胶料的注射温度?亦即减小注射胶料与模腔的温度差。因为进入模腔的胶料温度高,则模腔压力建立时间短,可以抑制气泡成核和成长?在此,最适宜注射简温度为? ?一? ? ?注射时间在注射量一定时,注射时间表征了注射速度?表?为注射时间对气泡的影响?可以看出,注射时间过短即注射速度过快易产生气泡,可能因为注射速度过快时易卷入 空气?注射时间 长也有个别气泡,其原因尚不清楚。试验结果表明最适宜注射时间为? ? ?。斑?注封时闷对气泡的形晌注射时间? ?注射试脸结果 产品有小气泡其他工艺参数产品完好产品完好?一?个产品有气泡塑化沮度? ?注射压力?芦硫化压力巧? ?注射? ? ?用
11、抽真空方式排 气?硫化沮度硫化温度是橡胶制品成型的最重要工艺要素之一,它既影响制品的质重?又决定生产效率。表?列出了硫化温度对气泡的影响。结果表明,硫化温度越高,越容易产生气泡,可用硫化速度与模腔压力建立相匹配的原理来解释?而硫化温度过低,则出现欠硫现象,虽然可通过延长硫化时间来解决,但明显降低了生产效率?故确定最适宜硫化温度为?一? ?裹?硫化皿魔对气泡的形晌硫化温度?注射试脸结果产品欠硫产品完好 产品完好 ?一?个产品有气泡产品有气泡产品有气泡其他工艺今数 塑化沮度? ? 注射压力?翎, 硫化压力?出? ? 注射? ? ?用抽真空方 式 排气? ? ? ? !? ? ? ? ? ? ? !
12、 ?硫化时间对于每种特定的产品,都有适宜的硫化时间,若硫化时间太短,产品欠硫,则会出现气泡现象?当然?硫化时间过长?也会影响制品的性能,并降低生产效率。在拉杆橡胶圈的注射模压试验中?综合上述因素,得到的最适宜硫化时间为? ?下一一一一彭迁赵丝鲤退塑燮业哗原因探讨?结语橡胶制品注射成型气泡的产生是多方原因,解决气泡问题的方法也应是多方面的。降低胶料中挥发物含量、适宜的胶料硫化速度、适宜的注射时间对避免气泡的产生十分重要,而提高注射筒温度、降低硫化温度、改进模具的排气结构等是消除气泡的有效措施?实践表明,综合采用上述方法,可有效解决注射成型气泡 问题。参考文献 ? ?徐建华译?注射成型工艺用硫化体
13、系 【 ? ?橡胶参考资料? ? ? ?,?一? ?【?雷选民译?橡胶中的气孔【?橡胶参考资料? ? ?,? ?一? ?【 ? ?邱伯华等?复合橡胶表面气泡产生机理及消除方法研究 【? ?噪声与振动控制? ?,?一? ?。【 ? ?胃振芹?注射模压法胶帽的配方研究 ? ?橡胶工业? ? ?,? ?一? ?【? ?唐国政?注射法生产轮胎硫化胶囊的效果、机理与展望【?弹性体? ?,? ? ? ?一? ?。?等?注射棋压试验 ?橡胶参考资料? !, 24(3):43一5 3. 7 橡胶工业手册.第三分册【M北京:化学工业出版社, 1 992.1 2。 8 橡胶工业手册.第六分册【Ml北京:化学工业出版社,1992.1 2.323
