注射成型金剛石繩鋸硫化工藝優(yōu)化

朱飛雷

(桂林特邦新材料有限公司,廣西桂林 541004)

注射成型金剛石繩鋸硫化工藝優(yōu)化

朱飛雷

(桂林特邦新材料有限公司,廣西桂林 541004)

考察 “硫化三要素”對金剛石繩鋸中橡膠與串珠之間的固定強(qiáng)度的影響,結(jié)果表明橡膠繩鋸的極限硫化溫度為165℃;不同溫度在相同硫化時間節(jié)點(diǎn)對固定強(qiáng)度無明顯影響;如果按tc90的時間來硫化繩鋸,固定強(qiáng)度達(dá)不到最佳;在相同溫度點(diǎn),tc90+1/2ts2時間節(jié)點(diǎn)在硫化平坦時間節(jié)點(diǎn)的前半段,tc90+1/ 2ts2為最佳硫化時間點(diǎn);合模力對固定強(qiáng)度有顯著影響,合模力可采用設(shè)備能承受的最大壓力。

金剛石繩鋸;橡膠注射成型;橡膠與串珠固定強(qiáng)度

由于橡膠黏度大,流動性差,不易注射,高溫時易焦燒,所以橡膠繩鋸制作多采用模壓成型法生產(chǎn)。但是隨著繩鋸產(chǎn)品的發(fā)展,傳統(tǒng)的模壓成型技術(shù)已很難滿足目前繩鋸生產(chǎn)的需求。注射成型技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):成型的制品質(zhì)地密實、尺寸精確、物理化學(xué)性能好;自動化程度高、操作簡單、勞動強(qiáng)度低、生產(chǎn)效率高,從而在國內(nèi)各個繩鋸廠家得到運(yùn)用[1-2]。

橡膠繩鋸由模壓成型轉(zhuǎn)化為注射成型,橡膠配方、模具結(jié)構(gòu)等變化較大,那么硫化工藝也必須做相應(yīng)優(yōu)化[3-4]。時間、溫度和壓力是構(gòu)成橡膠硫化工藝的三個主要因素,它們對橡膠繩鋸質(zhì)量有著決定性影響,通常稱為“硫化三要素”,硫化工藝的設(shè)計是對這些硫化條件(因素)的確定和優(yōu)化。繩鋸橡膠與串珠之間的固定強(qiáng)度對繩鋸使用性能有直接影響,如果固定強(qiáng)度較低,使用時易竄珠、斷繩導(dǎo)致無法正常使用,過高則橡膠易開裂、串珠松動(轉(zhuǎn)動)、鋼絲繩進(jìn)水生銹而導(dǎo)致斷繩而無法使用[5]。本文通過考察 “硫化三要素”對繩鋸中橡膠與串珠之間的固定強(qiáng)度的影響,來確定繩鋸硫化三要素基本工藝。

1 試驗

1.1 試驗配方

NR 100、N220炭黑45、促進(jìn)劑NS 1.8、不溶性硫磺HS-7020 3.5、硼?；?.3、氧化鋅8.0、防老劑4020 2.5、防老劑RD 1.5、其他7.4。

1.2 主要試驗設(shè)備

GT-AI-7000S電子拉力試驗機(jī)和GT-M2000AN無轉(zhuǎn)子硫變儀(東莞高鐵檢測儀器有限公司)橡膠注射機(jī)(佛山伊之密精密橡膠機(jī)械有限公司)。

1.3 檢測方法

橡膠與串珠固定強(qiáng)度按GB/T30470-2013檢測,橡膠物理機(jī)械性能和硫變性能按相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)檢測。

2 結(jié)果與討論

2.1 膠料硫化特性(不同溫度下的穩(wěn)定性對比)

測試同種橡膠在不同溫度下的硫化特性,測試時間為30min,試驗結(jié)果見圖1和表1。

圖1 同種橡膠不同溫度下的硫化曲線Fig.1 The vulcanization curves of the same kind of rubber at different temperatures

表1 同種橡膠不同溫度下的硫化特性Table 1 The cure characteristics of the same kind of rubber at different temperatures

從表1和圖1可以看出,隨著硫化溫度的提高,膠料的最小轉(zhuǎn)矩ML和最大轉(zhuǎn)矩MH都呈減小趨勢;焦燒時間也縮短,硫化速度變快,每提高10℃硫化時間縮短約一半;硫化平坦時間在提高溫度后急劇減少,在170℃以上時已很短,在實際生產(chǎn)時很難控制,同時溫度高于165℃后,膠粘劑在此溫度下開始發(fā)生降解,出現(xiàn)與金屬表面和橡膠表面脫離的現(xiàn)象[6],所以橡膠繩鋸的極限硫化溫度為165℃。

2.2 不同溫度點(diǎn)時不同時間點(diǎn)固定強(qiáng)度測試

硫化壓力保持不變,不同溫度、不同硫化時間對橡膠與串珠之間固定強(qiáng)度的影響如表2所示。

從表2可以看出,相同溫度在3個不同時間點(diǎn)測得的固定強(qiáng)度相差較小,標(biāo)準(zhǔn)偏差在60～80N之間,不同溫度在相同硫化時間節(jié)點(diǎn)測得的粘接力相差也較小,最大值標(biāo)準(zhǔn)偏差為50.11N,可以認(rèn)為不同溫度在相同硫化時間節(jié)點(diǎn)對固定強(qiáng)度無明顯影響。

從表2還可以看出最大值一般出現(xiàn)在tc90+ 1/2ts2和tc90+ts2的時間點(diǎn)上,可能原因為硫化注射時,橡膠進(jìn)入模腔時的溫度比模具溫度小很多,需要增加一定的時間升溫,這說明如果按tc90的時間來硫化繩鋸,固定強(qiáng)度則達(dá)不到最佳。

表2 不同溫度點(diǎn)時不同時間點(diǎn)固定強(qiáng)度測試Table 2 Fixation strength test at different time nodes under different temperature points

從表1和表2綜合可以看出在相同溫度點(diǎn)tc90 +1/2ts2,tc90+ts2兩個時間點(diǎn)比在tc90時間性能略高;tc90+1/2ts2在硫化平坦時間節(jié)點(diǎn)前半段, tc90+ts2時間一般在硫化平坦時間節(jié)點(diǎn)的后半段,工藝操作時平坦時間前半段節(jié)點(diǎn)比后半段節(jié)點(diǎn)更易控制(時間超過后半段節(jié)點(diǎn)橡膠性能開始下降),所以tc90+1/2ts2為最佳硫化時間點(diǎn)。

2.3 合模力對固定強(qiáng)度的影響

在硫化溫度、時間不變的條件下,合模力分別為19、20、21、22MPa,這些變量對橡膠與串珠之間固定強(qiáng)度的影響如表3所示。

表3 合模力對固定強(qiáng)度的影響Table 3 Influence of mold clamping force on the fixation strength

從表3可以看出合模力對固定強(qiáng)度有顯著影響,隨著合模力的提高,固定強(qiáng)度提高,穩(wěn)定性也越高(標(biāo)準(zhǔn)偏差越小),合模力可采用設(shè)備能承受的最大壓力。

2.4 采用優(yōu)化工藝注射測試結(jié)果

從表4可以看出,采用優(yōu)化工藝(時間取整數(shù)便于實際操作)制作的繩鋸測定固定強(qiáng)度高,且穩(wěn)定性好。

表4 優(yōu)化工藝后測定固定強(qiáng)度Table 4 Fixation strength test after process optimization

3 結(jié)論

(1)溫度高于165℃后,膠粘劑在此溫度下開始發(fā)生降解,出現(xiàn)與金屬表面和橡膠表面脫離的現(xiàn)象,所以橡膠繩鋸的極限硫化溫度為165℃。

(2)不同溫度在相同硫化時間節(jié)點(diǎn)對固定強(qiáng)度無明顯影響。

(3)如果按tc90的時間來硫化繩鋸,固定強(qiáng)度達(dá)不到最佳。

(4)在相同溫度點(diǎn),tc90+1/2ts2時間節(jié)點(diǎn)在硫化平坦時間節(jié)點(diǎn)的前半段,tc90+1/2ts2為最佳硫化時間點(diǎn)。

(5)合模力對固定強(qiáng)度有顯著影響,隨著合模力的提高,固定強(qiáng)度提高,穩(wěn)定性也越高(標(biāo)準(zhǔn)偏差越小),合模力可采用設(shè)備能承受的最大壓力。

[1] 黃娜斌,江波.橡膠注射成型技術(shù)及其設(shè)備[J].橡塑技術(shù)與裝備,2007,33(7):32-37.

[2] 張慧敏.橡膠注射成型技術(shù)[J].特種橡膠制品,2005,26(5):33-36.

[3] 魏榮梅,嚴(yán)宏洲,張福智,等.天然橡膠注射成型工藝研究[J].特種橡膠制品,2011,32(4):34-37.

[4] 鄭洪喜,毛智琛.橡膠注射模的設(shè)計程序[J].模具制造,2006 (10):70-72.

[5] 朱飛雷,江文佳,等.金剛石串珠繩鋸橡膠配方設(shè)計研究初探[J].超硬材料工程,2012(4).

[6] 陳國棟,滿敬國,錢偉國,等.硫化溫度對橡膠和金屬粘接力的影響[J].世界橡膠工業(yè),2009,36(9):40-42.

Optimization of the Vulcanization Process of Diamond Wire Saw Prepared by Injection Molding

ZHU Fei-lei
(Guilin Tebon Superhard Material Co.,Ltd,Guilin,Guangxi,china 541004)

The influence of the three parameters of vulcanization on fixation strength between the rubber and beads of diamond wire saw has been studied.Result shows that the vulcanization temperature limit of the rubber wire saw is 165℃;temperature has little influence on the fixation strength under the same vulcanization time node;if the wire saw is vulcanized under time of tc90,the optimal fixation strength can not be obtained;under the same temperature,tc90+1/2ts2 time node locates at the anterior half segment of the plateau cure and the best curing time points is tc90+1/2ts2;mold clamping force has significant influence on fixation strength and the maximum pressure capacity of the equipment can be adopted as the mold clamping force.

diamond wire saw;rubber injection molding;fixing strength between rubber and beads

TQ164

A

1673-1433(2015)06-0027-03

2015-10-13

朱飛雷(1984-),男,江西南城縣人,桂林特邦新材料有限公司工程師,主要從事金剛石串珠繩鋸固定材料配方設(shè)計和工藝管理工作。63208016@qq.com。

朱飛雷.注射成型金剛石繩鋸硫化工藝優(yōu)化[J].超硬材料工程,2015,27(6):27-29.