橡胶的收缩和收缩率

2022-03-12  来自: 西安方盛密封 浏览次数:182

在橡胶硫化过程中,成品脱模后,其几何尺 寸都会产生不同程度的收缩。在橡胶行业习惯 于把这种现象称为“收缩”。模具尺寸与硫化后 成品同一部位的尺寸差异之比(用百分率表示) 则被称为收缩率(橡胶的收缩率一般在1% ~ 3%之间)。例如,某圆形制品的模具直径为 150 mm,硫化后成品的直径为147 mm,则收缩量为3 mm,收缩率为2%。

   在日常生产中,确切掌握收缩率的意义在 于:一,使产品尺寸符合要求,即各部位尺寸应 在公差范围之内,以便制订出外形尺寸验收标准;,便于提出模具精加工图纸的数据。

影响橡胶收缩率的因素很多,但总体上可 归纳为两大方面。

1、原材料方面

生胶品种 不同胶种由于分子结构不同, 其收缩率也有不同程度的差异。橡胶的大分子 链相互纠缠,网络间存在自由空间,所以收缩余 地也大。当胶料中的其它组分进入后,就填充 到空隙中去,压缩了自由空间,使收缩率下降。不同胶种的收缩率可通过它们的线膨胀系数来 反映,排列顺序(从大到小)如下所示。

 

由上可见,各胶种的线膨胀系数虽不等,但 都处于同一数量级;而填充剂和钢(模具材料) 的收缩率都比橡胶小一个数量级,这是因为未 硫化橡胶具有一定的可塑性,其尺寸随温度而 变化。在硫化过程中,成品受热而膨胀,反之, 出模后随冷却而收缩。金属虽也有热胀冷缩, 但冷缩程度较小,与之相比,橡胶的收缩量比钢 大得多。

助剂影响收缩率的另一主要因素为配合 量大的填充剂,它们的品种和填充量都会影响 收缩率。

曲梢一般以大剂量配合的补强剂、填充 剂为壬(•其它小剂量助剂可忽略不计)。不同填 充物的收缩率也不等。当以100份等量填充 时,收缩率的大小循序为,硫酸®(1.95%) >碳 酸钙(1.72% ) >炭黑(1.4% ) >碳酸镁 (1.1%)。

填充量收缩量与填充量有关。以碳酸钙 橡胶为例,填充量和收缩率的关系如 下:

 

二、工艺方面

交联密度随着硫化程度的加深,交联密 度也提高,网络结构的空间受压缩,使收缩率减 小。这与硫黄用量有关。例如,橡胶配用 3份硫黄时,收缩率为1.5% ~2%,而硬质胶中 的硫黄量达到35份以上时,收缩率大幅度下 降。

可塑度和胶料停放期 胶料的可塑度越 大,停放时间越久,则收缩率越大。

胶料收缩率:

胶料在压制、加热硫化过程中,胶料内部发生变形和交联,由此产生热膨胀力,硫化胶料在冷却过程中,应力趋于消除。胶料的线性尺寸成比例缩小。因此,在模具设计中,成型部分的尺寸需相应地加大。收缩率比例一般采用百分比表示。

胶料收缩率的一般规律

①影响胶料收缩率的因素:硫化温度越高(超过正硫化温度),收缩率越大。在一般情况下,

温度每升高10°C,其收缩率就增加0.1%~0.2%。

②胶料压延方向和在模具中流动方向的收缩率大于垂直方向的收缩率;流动距离越长,收缩率越大。

③半成品胶料量越多,制成品致密度越高,其收缩率越小。

④胶料的可塑性越大,收缩率越小;胶料的硬度越高,收缩率越小。(高硬度例外,据实验测定,胶料硬度超过邵氏90度以上,其收缩率有上升的趋势)

⑤填充剂用量越多,收缩率越小;含胶量越高,收缩率越大。

⑥多型腔模具中,中间模腔压出制品的收缩率比边沿模腔制品的收缩率略小。

⑦注射法制品比模压法制品的收缩率小。

⑧薄形制品(断面厚度小于3mm)比厚制品(10mm以上)的收缩率大0.2%~0.6%.

⑨一般制品的收缩率随制品内外径和截面的增大而减小。不同类型橡胶的收缩率大小依次为氟橡胶、硅橡胶、三元乙丙胶、丁晴胶、氯丁胶。(以上橡胶类型按胶种而言,不是按胶种配方牌号)。

⑩常用的橡胶制品的收缩率

⑪棉布经涂胶后与橡胶分层贴合的夹布制品,其收缩率一般在0~0.4%;

⑫夹涤纶线制品,其收缩率一般在0.4~1.5%;

⑬夹锦纶丝、尼龙布制品,其收缩率一般在0.8~1.8%;

⑭夹层织物越多,收缩率越小。

⑮衬有金属嵌件的橡胶制品收缩率小,且朝金属方向收缩,其收缩率一般在0~0.4%;

⑯单向粘合制品其收缩率一般在0.4~1.0%;(如骨架油封结构中嵌件粘合部分其收缩率一般在0~0.4%;唇口部分(纯胶部分)收缩率为阶梯形式,离嵌件一端越近,其收缩率越小,反之越大。) 

⑰硬质橡胶(邵氏硬度大于90度),含胶量约在20%时,制品其收缩率一般在1.5%;

⑱橡胶与塑料拼用像塑制品的收缩率一般在1.1%~1.6%;约比同类橡胶制品小0.1%~0.3%;

⑲带槽方形制品,由于橡胶压制时挤压方向关系,B向比A向收缩率大0.2%~0.4%。

胶料收缩率的计算方法胶料收缩率随胶种、模具、工艺条件等因素的不同而不同,现在还没有一个准确的、且具有实用价值的计算公式。有经验的设计人员常凭经验数据估计和积累实际测定数据为参考

常用的橡胶收缩率计算公式如下

1.橡胶制品与模腔相应尺寸计算公式:

C=(L2—L1)/ L1 X 100% 

C—制品胶料的收缩率:

L1—室温时测得的橡胶制品尺寸;

L2—室温时测得的模具型腔尺寸。

 

2.以邵氏硬度计算制品胶料收缩率的经验公式:

C=(2.8---0.02K)X 100% 

K—橡胶的邵氏硬度。(查《橡胶模具设计制造与使用》,虞福荣编。)

3.以橡胶硫化温度计算制品胶料的收缩率的一般公式:

C=(α—β)ΔT ·R X 100% 

α—橡胶的线形膨胀系数;

β—模具材料的线形膨胀系数,

ΔT—硫化温度与测量温度差,

R—生胶、硫磺、有机配合剂在橡胶中的体积百分数(%)。

α、β常见值见表

1) 不同的生胶品种收缩率有所不同, 就胶种而言, 收缩率的大小顺序是: 氟橡胶>硅橡胶>丁基橡胶>丁腈橡胶>氯丁橡胶>丁苯橡胶>天然橡胶

( 2) 填充剂的配合量, 或反过来表示的橡胶的容积比率与收缩率是线性关系, 即填料越多, 含胶率越小, 收缩率越小。填料足够多时, 收缩方向性明显, 纵横收缩率之差较大。

( 3) 硫化促进剂的用量与硬度有关, 其用量大, 硬度高, 收缩率会大。

( 4) 软化增塑剂用量大, 硬度下降, 收缩率变小。

( 5) 硫化温度越高, 收缩率越大。

( 6) 硫化压力大, 产品致密度高, 收缩率大。

( 7) 硫化时间的长短, 会使产品造成欠硫、正硫和过硫现象, 收缩率会有或大或小或大的变化曲线。

( 8) 含有挥发性配合剂的胶料, 硫化温度越高, 硫化时间越长, 则收缩率增加。

( 9) 压延压出的产品, 收缩率有方向性, 顺方向收缩较大。

( 10) 橡胶与金属粘接时, 粘合面的橡胶几乎没有收缩, 其直角方向收缩异常, 在极端情况下, 是通常收缩率的3倍。

胶料在压延方向和在模具中流动方向的收缩率大于垂直方向的收缩率。

模具型腔半成品胶料重量 , 装入量越多 , 制品胶料致密度越高, 收缩率就越大


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