橡胶成型技术

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橡胶成形技术

    橡胶：使用温度处于高弹态的高分子材料，橡胶具有良好的弹性，其弹性模量仅为10MPa，伸长率可达100%～1000%，同时还具有良好的耐磨性、隔音性、绝缘性等。成为重要的弹性材料、密封材料、减震防震和传动材料。
    应用：国防、交通运输、机械制造、医药卫生、农业和日常生活等各个方面。
    常用的橡胶有天然橡胶和合成橡胶。天然橡胶是由天然胶乳经过凝固、干燥、加压等工序制成的片状生胶。合成橡胶主要有丁苯橡胶、顺丁橡胶、聚氨酯橡胶、氯丁橡胶、**橡胶、硅橡胶、氟橡胶等。
' A: l: O; J0 f6 q, S* |2 I- \" T    成形：将生胶经塑炼和混炼后才能使用。橡胶制品是以生胶为基础加入适量配合剂（硫化剂、硫化促进剂、防老剂、填充剂、软化剂、发泡剂、补强剂、着色剂等），然后再经过硫化成形获得。橡胶制品的成形方法与塑料成形方法相似，主要有压制成形、注射成形和传递成形等。
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一、橡胶的压制成形
: G& Q4 T& A! _3 w- |8 O+ E（一）压制成形工艺流程
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) e( G* s6 b" g3 z8 u- ]  a( |1 u& A    橡胶的压制成形是将经过塑炼和混炼预先压延好的橡胶坯料，按一定规格和形状下料后，加入到压制模中，合模后在液压机上按规定的工艺条件进行压制，使胶料在受热受压下以塑性流动充满型腔，经过一定时间完成硫化，再进行脱模、清理毛边，最后检验得到所需制品的方法。

% a+ }3 b* \! t2 f/ Q（1）塑炼  在一定的温度下利用机械挤压、辊轧等方法，使生胶分子链断链，使其由强韧的弹性状态转变为柔软、具有可塑性的状态，这种使弹性生胶转变为可塑状态的加工工艺过程称为塑炼。
（2）混炼  为了提高橡胶制品的使用性能，改进橡胶的工艺性能和降低成本，必须在生胶中加入各种配合剂。将各种配合剂混入生胶中，制成质量均匀的混炼胶的工艺过程称为混炼。
（3）制坯  制坯是将混炼胶通过压延或挤压的方法制成所需的坯料，通常是片材，也可为管材或型材。
（4）裁切  在裁切坯料时，坯料质量分数应有超过成品质量分数5%～10%的余量，结构精确的封闭式压制模成形时余量可减小到1%～2%，一定的过量不仅可以保证胶料充满型腔，还可以在成形时排除型内的气体和保持足够压力。裁切可用圆盘刀或冲床按型腔形状剪切。
* |$ {* ?5 P  o4 o. d% Q（5）模压硫化  模压硫化是成形的主要工序，它包括加料、闭模、硫化、脱模和模具清理等步骤，胶料经闭模加热加压后成形，经过硫化使胶料分子交联，成为具有高弹性的橡胶制品。脱模后的橡胶制品经修边和检验合格后即为成品。

（二）压制工艺
    橡胶压制成形工艺的关键是控制模压硫化过程。
    硫化是指橡胶在一定压力和温度下，坯料结构中的线性分子链之间形成交联，随着交联度的增加，橡胶变硬变韧的过程。
+ N# ~& c( q  W7 ~; }1 z    硫化过程的主要参数：硫化温度、压力和时间等。
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（1）硫化温度  硫化温度直接影响硫化速度和产品质量。硫化温度高，硫化速度快，生产效率就高。但是硫化温度过高会使橡胶高分子链裂解，从而使橡胶的强度、韧度下降，因此硫化温度不宜过高。橡胶的硫化温度主要取决于橡胶的热稳定性，橡胶的热稳定性愈高则允许的硫化温度也愈高。表5-11是常见胶料的最适宜硫化温度。

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表5-11  常见胶料的最宜硫化温度（℃）

胶料类型	最适宜硫化温度	胶料类型	最适宜硫化温度
天然橡胶胶料	143	丁基橡胶胶料	170
丁苯橡胶胶料	150	三元乙丙胶料	160～180
异戊橡胶胶料	151	**橡胶胶料	180
顺丁橡胶胶料	151	硅橡胶胶料	160
氯丁橡胶胶料	151	氟橡胶胶料	160 & F& ?& c$ L+ N! X

（2）硫化时间  硫化时间是和硫化温度密切相关的，在硫化过程中，硫化胶的各项物理、力学性能达到或接近最佳点时，此种硫化程度称为正硫化或最宜硫化。在一定温度下达到正硫化所需的硫化时间称为正硫化时间，一定的硫化温度对应有一定的正硫化时间。当胶料配方和硫化温度一定时，硫化时间决定硫化程度，不同大小和壁厚的橡胶制品通过控制硫化时间来控制硫化程度，通常制品的尺寸越大或越厚，所需硫化的时间越长。

/ G' d" z3 e1 I" U4 g+ o4 i（3）硫化压力  为使胶料能够流动充满型腔，并使胶料中的气体排出，应有足够的硫化压力。通常在100～140℃范围压模时，必须施用20～50MPa的压力，才能保证获得清晰复杂的轮廓。增加压力能提高橡胶的力学性能、延长制品的使用寿命。试验表明，用50MPa压力硫化的轮胎的耐磨性能，较压力在2MPa硫化的轮胎的耐磨性能高出10%～20%。但是，过高的压力会加速分子的降解作用，反而会使橡胶的性能降低。
    通常，对硫化压力的选取应根据胶料的配方、可塑性、产品的结构等因素决定。在工艺上应遵循的原则为：制品塑性大，压力小；制品厚、层数多、结构复杂，压力大；薄制品压力低。生产中采用的硫化压力多在3.5～14.7MPa之间，模压一般天然橡胶制品常用压力为4.9～7.84MPa之间。

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