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(xù)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(xù)加深硫化程序,或在動態(tài)作用下產生繼續(xù)交聯(lián)現(xiàn)象。當然也包括繼續(xù)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(lián), 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(tài)下發(fā)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(lián)密度,但這完全不是二段硫化的目的所在??鞠洌蚀_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(huán)境,以便于低分子物質從制品中揮發(fā)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(shù)之差和硫化溫度。模具所用金屬材料的熱膨脹系數(shù)與硫化膠的熱膨脹系數(shù)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(shù), 一般來說含膠量越大, 膠料熱膨脹系數(shù)越大。炭黑和無機材料與模具材料熱膨脹系數(shù)屬于同一數(shù)量級, 因此填充劑含量越大,膠料熱膨脹系數(shù)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(shù),所起的作用和生膠相同。
膠料硫化時由于交聯(lián)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(shù) α橡與鋼的線膨脹系數(shù) 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(guī)律
橡膠收縮率的規(guī)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(fā)生變形和交聯(lián),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(guī)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??;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(xiàn)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(shù)據估計和積累實際測定數(shù)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。
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(shù);
β—模具材料的線形膨脹系數(shù),
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(shù)(%)。
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(lián)密度增加,硫化膠的彈性增大并出現(xiàn)最大值,隨后交聯(lián)密度繼續(xù)增大,彈性則呈下降趨勢。因為適度的交聯(lián)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(lián)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(xiàn)制品變硬,手感不佳,彈性下降的現(xiàn)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。