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橡膠平板硫化流動模壓法

2018/10/25 11:20
導讀: 流動模壓 減少收縮性的另一種方法是采用流動模壓法。這種方法是根據塑料工業中常用的傳遞模壓法和注壓法用到橡膠工業中來的,而近幾年來顯得日益重要。 1.傳遞模壓法 流動模壓最簡單的
        流動模壓
        減少收縮性的另一種方法是采用流動模壓法。這種方法是根據塑料工業中常用的傳遞模壓法和注壓法用到橡膠工業中來的,而近幾年來顯得日益重要。
        1.傳遞模壓法
        流動模壓最簡單的方式是采用一個由三部分組成的模型,其頂部和底部固定在普通的起落式平板壓力機的平板上中間部分可以取下來,或者當模型相當大的時候,可以經過軌道將其從壓力機上拉出來。模型的頂部為柱塞式,中間部分為容納模壓膠料的罐或筒(傳遞室),底部才是真正的模型。
        然而用這種三部分或更多部分組成的模型有其一定缺點:模型從壓力機上移下來時浪費時間,而且往往有些較高的側壓難以吸收,致使注射膠料時,模型會稍許張開,因此在加總壓以前就已形成相當多的膠邊。
        為克服這一缺點,決定摒棄這種三部分構成的模型,而把柱塞移到平板壓力機上。這種特殊壓力機使用很方便。模型在柱塞開動前就被緊緊地關閉(平板硫化機施加的壓力),這樣就防止形成過多的膠邊。這種移模法所采用的壓力機和一般下落式平板壓力機很相似,只是其模型的下半部分和柱塞分別固定在下加熱板和上加熱板上。這種壓力機也可以作為普通的多層平板硫化機使用。
        “傳遞模壓”一詞可以這樣說明:壓力用來關閉模型并且把膠料從塑化罐內經過注膠口、進膠道、模型進膠口傳遞到模型腔穴內,模型在膠料進入時就已關閉。
誠然,傳遞模壓法比較浪費,已硫化的廢膠也比較多。因為在傳遞和模壓時,總有些膠料留在塑化罐、注膠口和進膠道內。
        2.注壓法
        流動模壓的其他形式都有一個橫向注壓筒。注射壓力由液壓柱塞或螺桿產生。這種螺桿注壓裝置與塑料工業中的裝置類同。塑料工業之所以廣泛采用螺桿注壓,主要是因為制造的產品質量優良,并且操作方便、經濟。因為橡膠工業也吸取了這一新的加工原理的優越性,所以現在關于這方面的文獻已發表不少。其中最重要的一些文獻已在參考文獻94~103中列出。
        最初試圖原樣不動地用螺桿式塑料注壓機制造橡膠模型制品,隨即發現塑料螺桿注壓機對橡膠不太合適。特別是橡膠膠料內摩擦高,使得機筒內生熱太大,因為橡膠與塑料流變性質截然不同。為此,曾經設計了一種特殊的螺桿注壓機,使橡膠生熱比在塑料注壓機內低。此外,機筒也加以改變,使膠料不但可以加熱,并當膠料摩擦升溫特別高時,也可以進行冷卻。方法是通過管道注入液體,用控制液體溫度的方法保持恒溫。這樣,起初液體用作熱源,隨后當溫度超過特定值時,它又起到冷卻劑的作用。最后,加料裝置也適合橡膠加工的需要。
        注壓的主要問題是膠料注入模型前應盡量降低其粘度。通常需要比較高的溫度,并不比硫化溫度低得很多。越接近硫化溫度,粘度也越低,注射時間也就越短。但各個部分膠料于模型腔穴中停止流動以前,不應產生硫化。
        現有的注壓機有兩種基本類型,即所謂“螺桿式”和“柱塞式”。它們是根據機身的設計區分的。在螺桿式注壓機中,注壓期間所需要的膠料總在通過螺桿喂料自身加熱。而柱塞式注壓機則有相當多的膠料在加熱之后,分批陸續通過柱塞加到模型中去。目前實際使用中這兩種注壓機數量幾乎相等,問題是究竟哪一種注壓機更好一些。
        注壓加工在經濟上的優越性(甚至比通用的平板硫化機模壓還要好)在于模壓周期的盡可能縮短。也就是說,在一定的注射和擠出時間下,硫化時間要盡量縮短。硫化時間的縮
短不僅取決于促進劑用量的增加和硫化溫度的升高,而且在很大程度上也取決于膠料進入模型腔穴時的溫度。這一因素隨制品厚度的增加而顯得更加重要。按照理想,膠料進入腔穴時最好已達模型溫度,這樣就不需要像通常硫化過程那樣由模型向膠料傳遞熱量。因而模型的唯一目的(除去給制品成型而外)就只是保持膠料原來的溫度而已。這樣,即使是厚制品也可以在短時間內達到均勻一致的硫化。由此可見,螺桿式注壓機較柱塞式注壓機更接近于這種理想的硫化條件。
        應該說明,若膠料在硫化溫度下進入模型腔穴,只有當在射出口處就達到比較高的溫度時方有可能。用螺桿式注壓機時,螺桿內的膠料約為120°C,從注射口出來的膠料溫度可上
升至140C。當膠料通過注射口和進膠道時,由于摩擦可以再上升至例如180°C。溫度的升高在一定程度上也取決于反壓。用柱塞式注壓機時,膠料在機身內停留的時間較長,因此只能預熱到70~80°C,否則有可能產生焦燒。盡管膠料離開注射口時比在機身內的溫度要高一些,但與螺桿式注壓機相比,仍低得多。所以在注壓過程中欲使溫度上升的水平與上述水平一樣是相當困難的。通常應用這種類型的注壓機時,有意選擇進膠道比較長、比較窄,所用膠料粘度也比較高。這樣可使膠料在注射過程中與熱的模型表面更加充分地接觸,摩擦也比較大,而有助于使膠料達到所需要的溫度。可是,由于注射時間增加,或者需要比較高的注射壓力,膠料必須有特別好的抗焦燒性能。所以,這也意味著注壓過程更加困難。此外,因為注壓壓力比較高,注壓部件和模型關閉部件的機械設計就要更加堅強。
        注壓膠料的配方原則一般是要求在離開注射口時枯度盡可能低,使膠料能夠迅速注射而又不至產生焦燒危險。尤其應該防止在機身開口處即注射口處的焦燒,因為這里的焦燒危險性最大。解決粘度又要非常低而又不焦燒這一矛盾時,比較好的方法是合理選用粘度低的生膠類型,所用的橡膠在注壓前能通過塑煉降低粘度使之適合注壓要求。也可以在相當大的程度上采用一些合適的膠料配方,配方中應有一些惰性或半惰性填充劑、增塑劑、大大遲延硫化的促進劑和防焦劑。還曾發現,給常用的各種橡膠(包括天然膠、丁苯膠、丁腈膠、異戊膠)加入有規立構聚丁二烯(如 Buna CB),就能使注射時間大大縮短。這不僅能使注壓生產既快又好,而且也特別保險。曾經講過,在注壓中采用高溫不宜加入作用很快的促進劑,同樣也不宜使用很高的硫化溫度。重要的是保證膠料具有足夠的操作安全性。為了盡可能提高注壓溫度,門尼焦燒應在十分鐘左右。為此,采用次磺酰胺類促進劑,或者使其與秋蘭姆(如二硫化四甲基秋蘭姆)、二硫代氨基甲酸鹽(如N-五次甲基二硫代氨基甲酸鋅)和胍類(如二苯胍)并用,已取得很好的成效。
        日前注壓機的發展方向著重于改善操作的經濟性,這對于在模型中停留時間相當長的模壓制品更加重要。一般只帶一個模型的注壓機可以很經濟地生產多種類型的制品。但是盡管硫化時間比用平板硫化短,也有些產品用這種方法生產并不經濟。已有一種帶有固定注射器的注壓機,它能向固定于一個轉盤上的幾副模型連續進行注射。每一副模具在被再次充滿膠料以前一段很短的時間內,膠料都保持承受閉合模型的壓力,因而能很好地進行硫化。這種注壓機大多有幾個關閉模型的機構裝于轉盤上,而這些機構的類型甚至不止一種。
        與平板模壓相比,H.杰凱爾(H. Jackel)曾經總結往壓機的優點和缺點如下:
        “準備工作少。平板模壓需要把輥筒或壓出機上取下的膠片進行裁剪。某些類型的柱塞式或螺桿式注壓機只要一些膠塊就能進行注壓。而螺桿注壓機只用壓出備料即可。
        “注壓不需要搬運和貯存裁剪好的膠坯。裁剪膠坯時還要剩下碎膠片,這些膠片雖不棄置,但必須再行混煉或重新壓出。
        “注壓模型的裝料不必用膠坯,并由此想到平板硫化裝模不合格常常增加廢品率。
        “注壓硫化時間相當短,因為膠料都已預熱到同一溫度。根據模型大小、形狀及所采用的膠料和設備不同,硫化時間可以降低70~90%。
        “一般平板模壓在成型過程中需要趕幾次氣泡,而注壓則不需要。
        “注壓制品可很快地脫模而不需要繁重的手工操作。在共他方法中這一工序既笨重又浪費時間,特別是用多層平板硫化機進行模壓時更是如此。
        “如果模型質量好,注壓制品全部或部分不要修邊。而且和模壓不同,注壓模型不需要使用脫模潤滑劑。
        “當用平板硫化機模壓時,次品率在20~40%之間。用注壓方法可降低至5~20%。兩種方法次品率之差往往很可觀。
        “注壓的缺點是模型和共他設備一般造價比較高。”
        平板模壓開始投資小,但生產成本高。注壓開始投資大,但生產成本低。這兩種方法哪一種更合算在很大程度上取決于生產規模的大小。
 
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