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            橡膠的收縮和收縮率

             在橡膠硫化過程中,成品脫模后,其幾何尺寸都會產生不同程度的收縮。在橡膠行業習慣于把這種現象稱為“收縮”。模具尺寸與硫化后成品同一部位的尺寸差異之比(用百分率表示則被稱為收縮率(橡膠的收縮率一般在1%~3%之間)。例如,某圓形制品的模具直徑為150mm,硫化后成品的直徑為147mm,則收縮量為3mm,收縮率為2%。

                在日常生產中,確切掌握收縮率的意義在于:

               一,使產品尺寸符合要求,即各部位尺寸應在公差范圍之內,以便制訂出外形尺寸驗收標準;

              二,便于提出模具精加工圖紙的數據。

            影響橡膠收縮率的因素很多,但總體上可歸納為兩大方面。

            一、原材料方面

                 生膠品種     不同膠種由于分子結構不同其收縮率也有不同程度的差異。橡膠的大分子鏈相互糾纏,網絡間存在自由空間,所以收縮余地也大。當膠料中的其它組分進入后,就填充到空隙中去,壓縮了自由空間,使收縮率下降。不同膠種的收縮率可通過它們的線膨脹系數來反映排列順序(從大到小)如下所示。

            膠種及其他               天然橡膠   丁苯橡膠   氯丁橡膠  丁腈橡膠  丁基橡膠  鋼      填充劑

            線膨脹溫度系數            216        216          200            196          194          5          11


                  由上可見,各膠種的線膨脹系數雖不等,但都處于同一數量級;而填充劑和鋼(模具材料的收縮率都比橡膠小一個數量級,這是因為未硫化橡膠具有一定的可塑性,其尺寸隨溫度而變化。在硫化過程中,成品受熱而膨脹,反之,出模后隨冷卻而收縮。金屬雖也有熱脹冷縮但冷縮程度較小,與之相比,橡膠的收縮量比鋼大得多。

              助劑    影響收縮率的另一主要因素為配合量大的填充劑,它們的品種和填充量都會影響收縮率。

               品種   一般以大劑量配合的補強劑、填充為主(其它小劑量助劑可忽略不計)。不同填充物的收縮率也不等。當以100份等量填充時,收縮率的大小循序為,硫酸鋇(1.95%)>碳酸鈣(1.72%)>炭黑(1.4%)>碳酸鎂(1.1%)。 

               填充量    收縮量與填充量有關。以碳酸鈣填入天然橡膠為例,填充量與收縮率關系如下:

              填充量                     收縮率%

               0                                     2.49

            50                                      2.07

            100                                    1.72


            二、工藝方面

                 交聯密度      隨著硫化程度的加深,交聯密度也提高,網絡結構的空間受壓縮,使收縮率減小。這與硫黃用量有關。例如,天然橡膠配用3份硫黃時,收縮率為1.5%~2%,而硬質膠中的硫黃量達到35份以上時,收縮率大幅度下降。

               可塑度和膠料停放期     膠料的可塑度越大,停放時間越久,則收縮率越大。



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