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        橡膠制品成型技術

        文章出處深圳市澳佛特橡膠制品有限公司 人氣:-發表時間:2019-01-15

        橡膠制品成型技術

        橡膠:使用溫度處于高彈態的高分子材料,橡膠具有良好的彈性,其彈性模量僅為10MPa,伸長率可達100%~1000%,同時還具有良好的耐磨性、隔音性、絕緣性等。成為重要的彈性材料、密封材料、減震防震和傳動材料。

        應用:國防、交通運輸、機械制造、醫藥衛生、農業和日常生活等各個方面。
        常用的橡膠有天然橡膠和合成橡膠。天然橡膠是由天然膠乳經過凝固、干燥、加壓等工序制成的片狀生膠。合成橡膠主要有丁苯橡膠、順丁橡膠、聚氨酯橡膠、氯丁橡膠、丁腈橡膠、硅橡膠、氟橡膠等。

        成形:將生膠經塑煉和混煉后才能使用。橡膠制品是以生膠為基礎加入適量配合劑(硫化劑、硫化促進劑、防老劑、填充劑、軟化劑、發泡劑、補強劑、著色劑等),然后再經過硫化成形獲得。橡膠制品的成形方法與塑料成形方法相似,主要有壓制成形、注射成形和傳遞成形等。

        一、橡膠的壓制成形
        (一)壓制成形工藝流程
        橡膠的壓制成形是將經過塑煉和混煉預先壓延好的橡膠坯料,按一定規格和形狀下料后,加入到壓制模中,合模后在液壓機上按規定的工藝條件進行壓制,使膠料在受熱受壓下以塑性流動充滿型腔,經過一定時間完成硫化,再進行脫模、清理毛邊,最后檢驗得到所需制品的方法。
        (1)塑煉  在一定的溫度下利用機械擠壓、輥軋等方法,使生膠分子鏈斷鏈,使其由強韌的彈性狀態轉變為柔軟、具有可塑性的狀態,這種使彈性生膠轉變為可塑狀態的加工工藝過程稱為塑煉。
        (2)混煉  為了提高橡膠制品的使用性能,改進橡膠的工藝性能和降低成本,必須在生膠中加入各種配合劑。將各種配合劑混入生膠中,制成質量均勻的混煉膠的工藝過程稱為混煉。
        (3)制坯  制坯是將混煉膠通過壓延或擠壓的方法制成所需的坯料,通常是片材,也可為管材或型材。
        (4)裁切  在裁切坯料時,坯料質量分數應有超過成品質量分數5%~10%的余量,結構精確的封閉式壓制模成形時余量可減小到1%~2%,一定的過量不僅可以保證膠料充滿型腔,還可以在成形時排除型內的氣體和保持足夠壓力。裁切可用圓盤刀或沖床按型腔形狀剪切。
        (5)模壓硫化  模壓硫化是成形的主要工序,它包括加料、閉模、硫化、脫模和模具清理等步驟,膠料經閉模加熱加壓后成形,經過硫化使膠料分子交聯,成為具有高彈性的橡膠制品。脫模后的橡膠制品經修邊和檢驗合格后即為成品。

        (二)壓制工藝
        橡膠壓制成形工藝的關鍵是控制模壓硫化過程。
        硫化是指橡膠在一定壓力和溫度下,坯料結構中的線性分子鏈之間形成交聯,隨著交聯度的增加,橡膠變硬變韌的過程。
        硫化過程的主要參數:硫化溫度、壓力和時間等。
        (1)硫化溫度  硫化溫度直接影響硫化速度和產品質量。硫化溫度高,硫化速度快,生產效率就高。但是硫化溫度過高會使橡膠高分子鏈裂解,從而使橡膠的強度、韌度下降,因此硫化溫度不宜過高。橡膠的硫化溫度主要取決于橡膠的熱穩定性,橡膠的熱穩定性愈高則允許的硫化溫度也愈高。
        (2)硫化時間  硫化時間是和硫化溫度密切相關的,在硫化過程中,硫化膠的各項物理、力學性能達到或接近最佳點時,此種硫化程度稱為正硫化或最宜硫化。在一定溫度下達到正硫化所需的硫化時間稱為正硫化時間,一定的硫化溫度對應有一定的正硫化時間。當膠料配方和硫化溫度一定時,硫化時間決定硫化程度,不同大小和壁厚的橡膠制品通過控制硫化時間來控制硫化程度,通常制品的尺寸越大或越厚,所需硫化的時間越長。
        (3)硫化壓力  為使膠料能夠流動充滿型腔,并使膠料中的氣體排出,應有足夠的硫化壓力。通常在100~140℃范圍壓模時,必須施用20~50MPa的壓力,才能保證獲得清晰復雜的輪廓。增加壓力能提高橡膠的力學性能、延長制品的使用壽命。試驗表明,用50MPa壓力硫化的輪胎的耐磨性能,較壓力在2MPa硫化的輪胎的耐磨性能高出10%~20%。但是,過高的壓力會加速分子的降解作用,反而會使橡膠的性能降低。
        通常,對硫化壓力的選取應根據膠料的配方、可塑性、產品的結構等因素決定。在工藝上應遵循的原則為:制品塑性大,壓力??;制品厚、層數多、結構復雜,壓力大;薄制品壓力低。生產中采用的硫化壓力多在3.5~14.7MPa之間,模壓一般天然橡膠制品常用壓力為4.9~7.84MPa之間。

        (三)壓制模具
        橡膠壓制模與一般塑料壓塑模結構相同,如圖5-27所示。
        橡膠模在設計時注意如下問題:
        (1)測溫孔  為保證橡膠制品的質量,硫化溫度的誤差應控制在±2℃范圍,因此,在壓制模型腔附近必須設置測溫孔。在壓制過程中,利用水銀溫度計通過測溫孔控制溫度。測溫孔應設置在型腔附近約5~10mm處。
        (2)流膠槽  由于在加料時一般有5%~10%的余量,為保證制品精度,在型腔周圍設置流膠槽,流膠槽多為R1.5~2mm的半圓形,在流膠槽與型腔之間開設一些小溝,使多余的膠料排出。

        二、注射成形工藝條件
        注射成型工藝條件主要有料筒溫度、注射溫度(膠料通過噴嘴后的溫度)、注射壓力、模具溫度和成型時間。
        (1)料筒溫度  膠料在料筒中加熱塑化,在一定溫度范圍內,提高料筒溫度可以使膠料的粘度下降,流動性增加,有利于膠料的成形。
        一般柱塞式注射機料筒溫度控制在70~80℃;螺桿式注射機因膠溫較均勻,料筒溫度控制在80~100℃,有的可達115℃。
        (2)注射溫度  一般應控制在不產生焦燒的溫度下,盡可能接近模具溫度。
        (3)注射壓力  注射壓力是注射時螺桿或柱塞施于膠料單位面積的力,注射壓力大,有利于膠料充模,還使膠料通過噴嘴時的速度提高,剪切摩擦產生的熱量增大,這對充模和加快硫化有利。采用螺桿式注射機時,注射壓力一般為80~110MPa。
        (4)模具溫度  在注射成形中,由于膠料在充型前已經具有較高的溫度、充型之后能迅速硫化,表層與內部的溫差小,故模具溫度較壓制成形的高,一般可高出30~50℃。注射天然橡膠時,模具溫度為170~190℃。
        (5)成形時間  成形時間是指完成一次成形過程所需時間,它是動作時間與硫化時間之和,由于硫化時間所占比例最大,故縮短硫化時間是提高注射成形效率的重要環節。硫化時間與注射溫度、模具溫度、制品壁厚有關。

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