橡胶发泡中空类产品取消扎气孔工艺的研究

  橡胶发泡中空类产品取消扎气孔工艺的研究 赵振永1 刘洋 2 1，石家庄英利奧塑胶制品有限公司，河北 石家庄 050000； 2，诺博橡胶制品有限公司，河北 保定 071000 摘要：主要论述橡胶发泡中空类产品在挤出硫化生产的基本工艺过程中，产品中空部位易变形缘由分析及扎气孔工艺来维持产品形状稳定性带来一系列的难题。通过通过设计中控产品中空处的 U 型镶件并使用吹气装置，使中空产品内外气压一致维持产品产品形状稳定性，取消人工扎气孔工艺，简化工艺，提高生产效率，降低浪费。 关键词：橡胶挤出硫化；扎工艺气孔；吹气装置 中图分类号： TU831 文献标识码：A 文章编号：1671-5659(2018)...

  橡胶发泡中空类产品取消扎气孔工艺的研究 赵振永1 刘洋 2 1，石家庄英利奧塑胶制品有限公司，河北 石家庄 050000； 2，诺博橡胶制品有限公司，河北 保定 071000 摘要：主要论述橡胶发泡中空类产品在挤出硫化生产的基本工艺过程中，产品中空部位易变形缘由分析及扎气孔工艺来维持产品形状稳定性带来一系列的难题。通过通过设计中控产品中空处的 U 型镶件并使用吹气装置，使中空产品内外气压一致维持产品产品形状稳定性，取消人工扎气孔工艺，简化工艺，提高生产效率，降低浪费。 关键词：橡胶挤出硫化；扎工艺气孔；吹气装置 中图分类号： TU831 文献标识码：A 文章编号：1671-5659(2018)2-0335-02 引言 橡胶发泡中空类产品是未硫化的橡胶胶料由挤出机通过口型挤出、扎工艺气孔、经过微波、热风加热硫化，等工序成为符合图纸设计的产品[1] ，此类产品大多用于汽车密封系统及建筑用密封系统，最大的作用是密封（防水、防尘、隔音）、美观、减振、补偿误差等。 此类产品均为中空形式，在现有的生产的基本工艺过程中，在经过高温硫化箱之前，需通过人工在规定时间内对产品扎气孔来维持产品形状的稳定性，如果不扎气孔或在规定时间内未及时扎气孔，产品均会变形（凹陷、起鼓），作为不合格品处理。 扎气孔工艺带来以下三方面难题： 阻碍生产效率提升：如提升产品的生产挤出速度，则在相同时间内需增加扎气孔的频率； 不合格品多、报废量：扎气孔的部位需挑出，造成产品浪费。 存在不良品流出造成顾客抱怨的风险：扎气孔是依靠人员来执行，如员工忘记扎或扎孔不及时会导致产品变形，变形的产品或扎有气孔的不良品流出，影响产品的使用性能，造成顾客抱怨。 本文通过对橡胶发泡中空类产品在生产的全部过程中的研究，分析探究引起产品变形的原因，实验设计吹气装置，调整生产的基本工艺，用吹气装置通过挤出产品的口模将气体吹入中空产品内部，使中空内部气压与外界气压保持一致，来维持产品形状的稳定性。进而达到取消人工扎气孔工艺，简化工艺，减轻人工劳动强度、提高生产效率、减少浪费降低产品的成本、降低不良品流出的风险。 1 扎气孔工艺存在的原因 橡胶发泡中空类产品生产的基本工艺为胶料通过挤出机口模挤出一定形状的产品，再经过微波、热风高温硫化生成符合标准要求的产品。橡胶硫化是胶料通过生胶分子间交联，形成三维网络结构，制备硫化胶的基本过程，一般将硫化过程分为四个阶段[2] ，诱导－预硫－正硫化－过硫。为实现这一反应，必须外加能量使之达到一定的硫化温度，然后让橡胶保温在该硫化温度范围内完成全部硫化反应。 图一 硫化曲线图 ML最低转矩，Nm（kgfcm），表示胶料的流动性，ML 越低，流动性越好，反之，越差。 MH到达规定时间以后仍然不出现平坦曲线或最高转矩的硫化曲线，所达到的最高转矩 Nm（kgfcm），表征胶料的胶料的剪切模数、硬度、定伸强度和交联密度，一般 MH越低，硬度越低，MH 越高，硬度越高。 T10焦烧时间，表征胶料的操作安全性，T10 越短，表示胶料越容易发生死料，产品在生产时易产生缺料不良。反之，T10 越长，虽然操作安全性提高，但是产效会变低，成本会增加很多，故 T10 对胶料的加工、配方设计具有很重要的意义。 T90工艺正硫化时间，试样达到某一硫化程度所需要的时间，即试样转矩达到 ML+X（MH-ML）时所对应的时间，MIN（注：如 X 取值 0.5，即 T50，X 取.9，即 T90），实际生产中具备极其重大指导意义。主要用来评估胶料在成型生产时的一次加硫条件,T90 过长表示硫化速度偏慢，会导致产品硬度低，产效低。 硫化曲线上的参数、硫化的各个阶段及其它们之间的关系见图一。由此可见，在硫化温度下，开始转矩下降，也就是粘度下降，到最低点后又开始上升，这表示硫化的开始，随着硫化的进行，转矩一直上升并达到最大值。由硫化曲线可知橡胶在硫化时胶料的模量随时间的变化为先变小后变大。当在最小扭矩 ML 时胶料的模量最小，即产生相同的变形时所需的外力最小（也就是说此时产品最易变形），当中空产品内外气压不一致时产品的受力情况，当外界气压大于中空内部气压时（P1＞P2），则中空产品向内凹陷；当外界气压小于中空内部气压时（P1＜P2），则中空产品向内外鼓包；当外界气压等于中空内部气压时（P1＝P2），则中空产品维持正常形状。因此在产品在挤出机刚挤出时，在规定时间内对产品做扎气孔，扎气孔后产品中空内部与外部气体相同则保持气压一致来维持产品形状。 2 取消扎气孔工艺方案探究 橡胶发泡中空类产品生产的基本工艺为挤出机挤出后再进入微波、热风槽硫化[3] ，在产品未进入硫化箱之前产品外界温度为室温，但是产品进入高温（230℃）的微波和热风硫化炉 后 产 品 外 界 的 气 压 大 于 内 部 气 压 。 已 知 PV=nRT（T1=273+25），T2=273+230，R 为常数，V、n 挤出时=V、n硫化槽），所以 P1＜P2。能够增大中空产品内部气压的措施有：增大 T（中空内部温度），由于热量通过介质传递时会有温差，产品同一个截面在硫化槽内受热硫化时，硫化槽内的气体温度总是大于海中空内部的气体，因此无法通过提高温度增大海绵管内部的气压；增大 n（摩尔）即增大进入海绵管内部气体的量来保证产品在硫化过程中内外气压一致。 2.1 方案制定 通过对中空产品口模的镶件中间掏空（见图二），做成 U型管方式，让中空内部与外界空气相通。再设计吹气装置通过口模的镶件吹入产品中空内部，来增大气压，使中空产品内外气压一致维持产品产品形状稳定性。吹气装置的设计具有供气装置，供气管路。供气管路连接于供气装置上，对供气装置输出的气体进行输送至口模镶件的中空处，从而由镶M L M H 90%(M H -M L ) 10%(M H -M L ) t s1 E F G t c 90 D t c 10 A C B 硫化时间/min 转矩