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硫化橡胶制品缺陷和改进措施
硫化橡胶制品常见缺陷成因及改进措施(一)
硫化橡胶制品常见的缺陷一般表现为橡胶-金属粘接不良、气泡、局部橡胶硫化不足、缺胶、缩孔、喷霜、分层、撕裂等。
1 橡胶-金属粘接不良
橡胶与金属的粘结是减震器一个重要环节,橡胶与金属的粘结原理,普遍认为在低模量的橡胶与高模量的金属之间,胶粘剂成为模量梯度,以减少粘结件受力时的应力集中。常用双涂型胶浆的底涂或单涂型胶粘剂与金属表面之间主要通过吸附作用实现粘结。底涂型和面涂型胶粘剂之间,以及胶粘剂与橡胶之间通过相互扩散作用和共交联作用而实现粘结。
表3-1 脱胶的原因分析及解决方法
原因分析 |
解决方法 |
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1 |
胶浆选型不对 |
①参考具体使用手册,选择合适的胶粘剂 |
2 |
金属表面处理失败,以致底涂的物理吸附不能很好的实现 |
①粗化金属表面,保证金属粘结表面一定的粗糙度。常用的处理方法,显微镜观察表面粗糙度从大到小依次是喷砂、抛丸>磷化>镀锌 ②金属表面不能有锈蚀,不能粘到油污、灰尘、杂质等 |
3 |
胶浆涂刷工艺稳定性差,胶浆太稀、漏涂、少涂、残留溶剂等 |
①注意操作,防止胶浆漏涂、少涂 ②涂好胶浆的金属件应注意充分干燥,让溶剂充分挥发,防止残留溶剂随硫化时挥发,导致粘结失败 ③要保证一定的涂胶厚度,特别是面涂胶浆。这样一方面可以有充足物质使相互扩散和共交联作用充分进行;另一方面可以实现一定的模量梯度层 |
4 |
配方不合理,胶料硫化速度与胶浆硫化速度不一致 |
①改进配方以保证有充足的焦烧时间 ②模具、配方改进,保证胶料以最快的速度到达粘结部位 ③尽量采用普通、半有效硫化体系,提高硫黄用量,以实现多硫交联键 ④改进硫化条件(温度、时间和压力) ⑤减少易喷霜物和增塑剂的使用,防止其迁移到橡胶表面,从而影响粘结 ⑥胶料停放时间太长,改用新鲜的胶料 |
5 |
压力不足 |
①增大硫化压力 ②注意溢料口、抽真空槽的位置、尺寸,防止局部与大气过多沟通以至压力不足 ③保证模具配合紧密,防止局部压力 |
6 |
胶浆有效成分挥发或固化 |
①硫化前需预烘的金属件,应注意预烘的时间和温度控制,过度预烘会导致反应性物质挥发和胶浆的熟化。 ②操作时注意防止金属件在模具内停留时间过长 |
7
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有已硫化的胶皮、胶屑等异物混入混炼胶,随橡胶一起硫化,由小面积脱胶,引起制品大面积剥离 |
①加强物料管理 |
2气泡
1大气泡
大气泡表现为减震器橡胶体表面存在体积较大的气泡。气泡产生的原因及解决方法如下表所示。
表3-2 大气泡产生的原因及解决方法
原因分析 |
解决方法 |
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1 |
制品硫化不充分,导致橡胶制品表面有大气泡,割开其内部呈蜂窝海绵状 |
①延长硫化时间,提高硫化温度 ②保证硫化时有足够的压力 ③调整配方,提高硫化速度 |
2 |
脱胶会引起粘结部位残留大量气体,加压时气体收缩。一旦撤去压力,气体扩散,橡胶层较薄且面积较大的橡胶和金属之间会出现气泡 |
①以1中所述方法解决 |
3 |
有气体裹入胶料,气体不易排除,随胶料一起硫化,从而在制品表面出现气泡 |
①增加模具合模后回松次数 ②对模具进行抽真空 ③提高混炼胶硬度 ④采用门尼粘度较高的橡胶 ⑤入料前挑破胶料上的气泡 ⑥改进开炼机混炼工艺尽量避免气体混入胶料 ⑦改进注射条件,使胶料能较慢的进入模具型腔 ⑧改进模具的排气槽、溢料槽等 |
4 |
胶料配方中有易挥发物 |
①注意调节适当的硫化条件,温度不宜太高 ②使用的各种原料应注意使用前的防潮工作,必要时可以进行干燥 ③减少使用硫化时产生气体等小分子物质的原料 ④减少使用低沸点的增塑剂、填充油、软化剂 |
2薄皮气泡
薄皮气泡表现为减震器橡胶体表皮浅层存在一定数量的小气泡。薄皮气泡产生的原因及解决方法如下表所示。
表3-3 薄皮气泡产生的原因及解决方法
原因分析 |
解决方法 |
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1 |
硫化条件,硫化剂配合不恰当 |
①注意调节适当的硫化条件,温度不宜太高 ②调节适当的促进剂比例,不宜过高 |
2 |
胶料配方中有易挥发物 |
同前 |
3 |
混炼中部分装橡胶原辅材料的塑料袋,未彻底融化,并均匀分散在混炼胶中 |
①提高混炼温度 ②尽量去掉塑料包装袋 |
3胶瘤
胶瘤(俗称烂肉)表现为减震器橡胶体表面存在海绵状或明显的粘性突起物。胶瘤产生的原因及解决方法如下表所示。
表3-4 胶瘤产生的原因及解决方法
原因分析 |
解决方法 |
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1 |
模具型腔局部滞留气体,从而影响传热和胶料受热硫化
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①对模具进行抽真空,保证胶料进入型腔处于真空状态。确保抽真空完好,以抽出模具内的气体 ②增加模具合模后放气次数 ③在模具上设置排气槽或溢胶槽 |
2 |
模具型腔不对称,有死角,传热不均导致硫化不均匀 |
①调整胶料配方,使用硫化曲线平坦期长的胶料 ②调节硫化条件,延长硫化时间或提高硫化温度 |
3 |
胶料压出或压延夹入气体 |
①改进压出、延压条件和工艺 |
4 缺胶
缺胶表现为减震器橡胶没有充满整个型腔。缺胶产生的原因及解决如下表所示。
表3-5 缺胶产生的原因及解决方法
原因分析 |
解决方法 |
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1 |
用胶量太少 |
① 增加用胶量 ② 调节注胶孔,保证注胶充足 |
2 |
溢料口太大,以致胶料不能充满型腔,从溢料口溢出 |
① 改小溢料口的尺寸或减少溢料口数量 |
3 |
脱模剂用量太多,以致胶料在型腔内汇合处不能合拢 |
① 减少脱模剂的用量 ② 注意胶料使用前不能沾油污 |
4 |
胶料硫化速度太快,以致未挤满型腔便已硫化,不能流动 |
① 调整胶料配方,延长焦烧时间 ② 加大入料口的尺寸或增加入料口数量 |
5 |
模具入料口设计不合理,胶料流不满型腔 |
① 改进模具 |
6 |
胶料太硬或流动性不好,未流满型腔就已硫化,不能流动 |
① 改善胶料流动性 |
5 缩孔夹层
缩孔、夹层表现为减震器橡胶表面入料口、溢料口、分型面或橡胶与金属粘接处等部位出现体积较大的空洞、沟槽状物。
缩孔和夹层现象的原因和解决方法如下表。
表3-6 缩孔、夹层产生的原因及解决方法
原因分析 |
解决方法 |
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1 |
胶料焦烧时间不足,易形成硫化胶粒和胶屑 |
① 延长胶料焦烧时间 ② 调整硫化时间(降低温度延长硫化时间) ③ 避免使用停放时间太长的胶料 |
2 |
工艺不合理,胶料过多无法溢出,硫化时先于制品表面硫化使之夹于分型面等部位之间 |
① 尽量采用注胶系统 ② 胶料应准确称量,给料 |
3 |
模具污染,胶料不清洁 |
① 清洁模具和胶料 |
4 |
模具分型面配合不紧密,设计不合理,溢料口太大 |
① 改进模具,分型面尽量避免出现在制品的粘接部位等敏感位置 |
5 |
胶料传热速度较慢,硫化时胶料内外层升温不一致,外层胶料已硫化,内层胶料却受热膨胀,强制溢料引起缩孔夹层 |
① 改进胶料配方 |
6 喷霜
喷霜表现为减震器橡胶放置一段时间后,橡胶表面形成一层类似霜雾的白色物质。喷霜的原因及解决方法如下表。
表3-7 喷霜产生的原因及解决方法
原因分析 |
解决方法 |
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1 |
硫化剂、促进剂、活性剂等原料用量过多,在橡胶中的溶解已饱和,便慢慢迁移到橡胶表面 |
① 通过试验合理控制各种原料的用量
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2 |
产品硫化不充分,欠硫 |
① 充分硫化 |
7 分层
分层表现为减震器橡胶体不能形成一个整体,呈现出一层一层的现象。分层的原因和解决方法如下表。
表3-8 分层产生的原因及解决方法
原因分析 |
解决方法 |
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1 |
胶料表面污染,特别是油污 |
① 清洁胶料表面或换用干净的胶料 |
2 |
喷霜 |
① 同前4.6 |
3 |
相容性差的不同橡胶混合不均匀 |
① 在配方设计时选用相容性好的胶种 |
8 撕裂、拉毛
撕裂、拉毛表现在减震器橡胶体被扯断或橡胶体表面不光滑平整。撕裂、拉毛的原因和解决的方法如下表。
表7-9 撕裂、拉毛产生的原因及解决方法
原因分析 |
解决方法 |
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1 |
脱模方式不合理,硬脱模,导致制品被扯断或拉毛 |
① 改进脱模方式,改进模具结构 ② 喷脱模剂 |
2 |
制品过度硫化,导致橡胶强度等物理性能下降而被撕裂、扯断 |
① 调整硫化条件到正硫化 |
3 |
硫化温度太高 |
① 调整胶料配方,降低硫化温度 |
常见的金属和橡胶黏合缺陷和原因(二)
序号 |
常见缺陷 |
原因分析 |
1. |
分型处开裂 |
① 胶料可塑度不足 ② 胶料过软 ③ 胶料成熟不够 ④ 硫化速度过快 ⑤ 硫化操作不当。 |
2. |
硫痕 |
① 胶料量不足 ② 胶料放入方法不当 ③ 胶料的可塑度过低 |
3 |
产品有融接痕 |
① 胶料已经发生焦烧 ② 预成型件不合理 ③ 模具设计不当 ④ 隔离剂使用不当 ⑤ 胶料表面喷霜 ⑥ 胶料表面污染 |
4 |
表面不光滑,有麻点 |
① 胶料预热不好 ② 胶料内有水份 ③ 配合剂分散不均 ④ 模型内压力不足 ⑤ 硫化操作不当 ⑥ 模具腐蚀 |
5 |
气泡 |
① 模具设计不当,不易排气 ② 胶料预热不好 ③ 胶料过软 ④ 胶料硫化不足 ⑤ 胶料内有水份 ⑥ 配合剂分散不均 ⑦ 模型内装入胶料不足 ⑧ 模型内压力不足 |
6 |
裂口 |
① 模局设计不当 ② 过硫化 ③ 模型表面隔离剂不足 ④ 配合剂分散不均 ⑤ 配方设计不当(硫化剂用量过大) |
7 |
脱胶 |
见后表 |
脱胶的形式及定义
序号 |
破坏形式 |
定义 |
1 |
R破坏 |
指橡胶自身在受力过程中破坏,这种状况说明橡胶与骨架粘接良好 |
2 |
CR破坏 |
指橡胶与粘合剂面胶之间产生脱离的现象 |
3 |
CP破坏 |
指粘合剂底胶与面胶之间产生脱离的现象 |
4 |
M破坏 |
指粘合剂底胶与骨架之间产生脱离的现象 |
脱胶原因分析及对策
破坏形式 |
原因分析 |
对策 |
CR破坏 |
橡胶硫化速度过快 |
调整胶料的硫化速度; |
低硬度胶,含油量过高 |
调整胶料配方; 更换长效型粘接剂; |
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粘接剂反应过快 |
降低硫化温度或更换长效型粘接剂; |
|
硫化压力不足 |
减少模穴数和承压面; 模具结构应避免胶料外流; 检修设备避免设备掉压; |
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粘接剂涂层太薄 |
控制好粘接剂的涂层厚度 |
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粘接剂表面不干净 |
注意保管好涂后的骨架 |
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骨架受热粘接剂自身反应失效 |
缩短骨架加入时间; 减慢胶料硫化速度; 更换长效型粘接剂; |
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成型时粘接剂表面有气体(有放射状的破坏痕迹) |
改变注料点的位置,使之远离骨架粘接面; 采用抽真空或减慢注料速度,避免入料时胶料裹藏气体; 调整胶料,避免胶料受热分解过多气体聚集在粘接界面; 采用快速水冷抑制气体扩展; |
|
欠硫 |
调整硫化工艺; 控制炼胶工艺,减少胶料的波动; |
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脱模时有强制力 |
改进模具结构或骨架尺寸,使骨架和模具配合良好; |
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M破坏 |
骨架处理不完全 |
调整骨架处理工艺 |
粘合剂涂布前骨架污染 |
控制骨架处理到涂粘接剂的时间间隔和停放环境; 涂粘接剂时应戴手套,避免手污染骨架; |
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底层粘接剂膜厚不足 |
控制底层粘接剂膜厚; |
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底层粘接剂干燥不足 |
粘接剂涂布后应充分干燥; |
|
粘接剂涂层吸附有水份 |
注意保管好涂后的骨架,避开水分和湿气; |
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胶料中含有水份或易分解出气体 |
控制炼胶和预成型工艺,避免胶料藏有水份; 调整胶料配方; |
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硫化时间过长 |
调整硫化工艺; |
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硫化温度过高 |
根据粘接剂和产品结构调整硫化温度 |
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产品结构形状不合理(缓冲块类产品) |
橡胶与骨架过渡处应考虑R连接和强制飞边; 采用低温硫化; |
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硫化后受热过高 (如后道涂装) |
降低涂装时的干燥温度和时间; |
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后道压缩量过大 |
合理设计后加工压缩量; 改变骨架前处理工艺; 采用分段压缩工艺,降低一次压缩量; |
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