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【行業】橡膠模壓硫化方法和工藝過程介紹

發表時間:2016-02-18 08:57【

模壓硫化方法和工藝過程簡介

  1、硫化方法簡介

  使橡膠分子交聯起來,成為網絡結構,因而改進了橡膠的使用性能,這種變化叫做“硫化”。天然膠起初是用硫磺硫化的,“硫化”這個名詞就是由此而來。按硫化方法的不同分為熱硫化、冷硫化、高頻硫化、高能射線輻射硫化等。

  (1)熱硫化

  熱硫化是橡膠用電或蒸汽加熱硫化。用于硫化各種模型制品,各種膠帶、膠板、輪胎、膠布等。

  (2)冷硫化

  冷硫化是橡膠在常溫下硫化,多用于自然硫化膠漿粘合的制品。膠漿內配有活性強的超促進劑,使用這種膠漿粘合的制品,于室溫停放一段時間即達到硫化的目的。特別是大型的膠布制品,如橡膠水管、膠囊等多采用這種方法。也可以制造快速自然硫化膠漿,使其在短時間內,得到相當高的粘合強度。

  還有一種冷硫化方法是用2%-5%的一氯化硫稀溶液浸漬不含硫磺的制品進行硫化。因只能用于薄膜制品,同時一氯化硫毒性較大,所以航空工業中很少采用。

  (3)高頻硫化

  在均勻的高頻交變電場作用下,橡膠分子隨電場的變化而運動,由于分子間的運動、互相摩擦及位移,使膠料本身產生熱量,從而達到硫化的目的。

  (4)高能射線輻射硫化

  用Co60放射γ射線作為能源,在常溫下,輻射能將橡膠分子的氫原子脫離,在橡膠鏈上生成游離基,產生交聯作用,使橡膠的直鏈分子生成網狀結構,完成硫化過程。高能射線輻射可使不含硫化劑、促進劑的橡膠進行硫化,獲得優良的物理性能。由于成本高昂,只用于特殊制品。但是它可以簡化工藝、加速生產,有發展前途。

  2、模壓硫化工藝過程簡介

  (1)熱煉

  膠料在硫化前應進行熱煉,以便破壞其在停放時產生的凝膠,提高膠料的塑性和均勻程度。

  方法是將膠料切成小塊,用抹布浸航空汽油或苯洗去膠料上的臟物、灰塵和有關標記。在室溫下晾干10-15分鐘。然后在煉膠機上熱煉3-5分鐘,薄通數次,使膠料表面柔軟、光滑。再按規定尺寸切片。

  經熱煉的膠料應在12小時內使用為宜。過時的膠料可按30%的量摻入同牌號、同批次的膠料中,重新熱煉后使用。

  經熱煉的膠料應柔軟、光滑,無大的褶皺、麻面和氣泡等缺陷。

  (2)下料

  用沖子、剪刀或預成型機等將膠料制成一定形狀和尺寸的坯料。其形狀應與模腔相似,重量要準確(一般比零件凈重重5%-10%)。

  (3)金屬件的準備和涂膠

  吹砂

  為了增加橡膠與金屬的附著力,模壓用的金屬件表面必須無銹、無油污、無氧化層,并經過吹砂。經吹砂處理后零件表面應粗糙、均勻、無金屬光澤,并浸入干凈的汽油中備用。使用期以48小時內為宜。當非加工表面不允許吹砂時應有專用的夾具保護。吹砂時,石英砂顆粒的大小和壓縮空氣的壓力,應視零件的規格及金屬件的表面情況而定。所使用的石英砂必須經過篩選、干燥、且不得含有油污。吹砂機必須附加隔油器,清除壓縮空氣內的油質(定期檢查分析)。

  鍍黃銅

  鍍黃銅的目的是增加橡膠與金屬件的結合力。鍍黃銅時須嚴格控制鍍液的成分、pH值和溫度。鍍黃銅后的金屬件存放不宜過久,否則會影響其與橡膠的結合,故要求鍍黃銅后即用。黃銅層應無氣泡、斑點和油污。鍍黃銅后的零件立即放入航空汽油中保存待用(其保存時間應符合工藝規程規定)

  涂膠液

  (4)硫化

  橡膠的模壓過程包括裝料、閉模、硫化、脫模及模具清理等操作步驟。如前所述,膠料在硫化前應進行熱煉,并將坯料切成適當的形狀和尺寸,然后裝入預熱至規定的溫度的模具中進行硫化。坯料在受熱受壓下呈現塑性狀態,充滿模腔,經保持一定的時間后即為硫化制品。在模壓橡膠制品時,為排除模腔內的空氣及膠料中的揮發物,以避免制品發生悶氣等缺陷,可進行連續2-3次預壓,此種操作稱為“放氣”。是否需要放氣,應試所使用的膠料、制品的形狀及模具的結構等情況而定。

  影響硫化質量的主要因素有硫化時間、溫度和壓力。

  硫化時間 當含有硫磺的生膠加熱硫化時,硫磺與生膠將發生化學反應而產生結構上的變化。結合硫磺的量與硫化時間有關。當溫度一定時,游離硫磺隨反應時間加長而減小,即結合硫磺的量逐漸增加。如果時間不夠,便會造成制品欠硫;時間過長,則出現過硫。這二者對制品都不利,應力求避免。

  硫磺的實際用量要根據制品的特性來決定。用量過多將成為硬質膠,用量過少則硬度和強度不夠。對軟質膠來說,用量在5%以下為宜。事實上加入的硫磺總有一部分要殘留在硫化膠中,殘留的硫磺不宜過多,否則超過一定的溶解度,就會發生結晶或者滲透到硫化膠表面而產生噴硫(在硫磺用量合適而硫化條件不當時,也會出現噴硫現象)。噴硫將直接影響制品質量。有時也會出現噴霜的現象。噴霜的出現將降低膠料與零件的結合力,為多層制品成型帶來不便。當產生噴霜后,可用溶劑洗去噴霜物。如果噴霜嚴重,還可用橡膠溶劑濕潤橡膠表面,然后再加工。但是,在某些情況下,噴霜是有利的,噴霜所形成的薄膜可使橡膠表面不受日光和空氣的侵蝕,尤其是加入過量防老劑后引起的噴霜更具有耐老化性。

  一般來說,造成制品噴霜的問題不大,而造成制品噴硫則要引起警覺,要查明原因(是膠料中硫磺過多,還是沒有嚴格控制硫化條件),迅速予以排除。

  硫化溫度 溫度的變化對硫化反應速度的影響是很大的,硫化溫度平均增加10℃,硫化的速度可提高一倍左右,即硫化時間大約可縮短一半。硫化溫度提高,硫化速度加快,設備的生產能力就會增加。但是,硫化溫度也不能過高,因為高溫硫化時,溶于膠料的氧容易造成橡膠的氧化反應,使制品耐老化性能下降。如果橡膠制品中有纖維狀物(棉紗、人造絲等)受高溫后會被破壞,使制品強度大大降低。同時,由于橡膠的導熱性很差,使制品均勻的達到高溫也是很困難的。

  硫化壓力 在硫化過程中,硫化劑與生膠分子作用是非氣相反應,壓力對反應速度影響不大。但是在膠料中常含有水分、吸附的空氣和溶解的氣體等,在硫化過程中由于膠料受熱使水分蒸發,部分配合劑的分解及硫化副反應放出的硫化氫等氣體,都會使硫化制品產生氣孔或脫膠缺陷。在加壓下進行硫化,可免除這些缺陷,同時由于加壓使制品密度提高,從而耐磨性和耐老化性也隨之提高。當然,壓力不宜過大,應為過大時,硫化膠的性能提高不大,反而要耗費較大的設備功率。應注意的是,硫化壓力如果波動過大,就會影響制品尺寸的同一性。一般橡膠制品硫化時所需要的比壓為:厚制品15MPa-25Mpa,薄制品5MPa-15MPa。

  硫化過程中,發現問題的處理:a)硫化開始后,若溫度能在零件硫化時間的15%以內升到規定的低硫化溫度,則該模零件的硫化時間不需增加。b)硫化開始后,若溫度不能在零件硫化時間的15%以內升到規定的低硫化溫度,則該模零件應增加硫化時間(增加實際升溫時間二分之一)。c)硫化開始后,若溫度不能在零件硫化時間的50%以內升到規定的低溫度,則該模零件報廢。

  (5)去毛刺

  橡膠制品檢驗標準

  1、外觀檢驗

  硫化工序每工作班的首模零件進行外觀檢驗,而成品驗收則100%的零件進行外觀檢驗。

  外觀檢驗的方法一般采用目視檢查法。

  檢查零件工作表面的光潔度時,一般以模具圖紙上規定的光潔度為標準。

  2、尺寸檢驗

  硫化工序進行首模檢驗;成品驗收一般進行抽檢,但對尺寸要求嚴格的零件或需要機械加工的零件以及需要在工作介質中進行穩定處理的零件,原則上其主要尺寸應100%的檢驗。

  經硫化并去除毛邊的零件需停放6小時后,才進行尺寸檢驗。橡膠零件彈性變形較大,如果測量方法或量具選擇不當,都會影響測量的準確性。一般試模鑒定和試生產應選用通用量具和儀器,而成批生產則選用專用量具。

  3、性能試驗

  a)紹爾A型硬度試驗,試樣的厚度應不小于6mm,寬度不小于15mm,長度不小于40mm。如厚度達不到要求時,可用同樣的試樣重疊起來測定,但不準超過四層,并要上下面平行。

  b)耐油溶脹試驗,將試樣浸入油、酸、堿或其它液體介質中,在規定的溫度下經過一定時間測量尺寸、體積或重量的變化。

  c)橡膠金屬結合強度的試驗,剖視法,一般用?3的鋼針挑撥金屬件上的橡膠,如果橡膠挑撥而斷裂后的金屬件表面上有均勻的橡膠結合痕跡,則認為粘接強度合格。對每個工作班的零件一般在首模檢驗和成品驗收時各抽1-3件做結合強度檢驗。


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