橡胶的收缩和收缩率

 在橡胶硫化过程中,成品脱模后,其几何尺寸都会产生不同程度的收缩。在橡胶行业习惯于把这种现象称为“收缩”。模具尺寸与硫化后成品同一部位的尺寸差异之比(用百分率表示则被称为收缩率(橡胶的收缩率一般在1%~3%之间)。例如,某圆形制品的模具直径为150mm,硫化后成品的直径为147mm,则收缩量为3mm,收缩率为2%。

    在日常生产中,确切掌握收缩率的意义在于:

   一,使产品尺寸符合要求,即各部位尺寸应在公差范围之内,以便制订出外形尺寸验收标准;

  二,便于提出模具精加工图纸的数据。

影响橡胶收缩率的因素很多,但总体上可归纳为两大方面。

一、原材料方面

     生胶品种     不同胶种由于分子结构不同其收缩率也有不同程度的差异。橡胶的大分子链相互纠缠,网络间存在自由空间,所以收缩余地也大。当胶料中的其它组分进入后,就填充到空隙中去,压缩了自由空间,使收缩率下降。不同胶种的收缩率可通过它们的线膨胀系数来反映排列顺序(从大到小)如下所示。

胶种及其他               天然橡胶   丁苯橡胶   氯丁橡胶  丁腈橡胶  丁基橡胶  钢      填充剂

线膨胀温度系数            216        216          200            196          194          5          11

      由上可见,各胶种的线膨胀系数虽不等,但都处于同一数量级;而填充剂和钢(模具材料的收缩率都比橡胶小一个数量级,这是因为未硫化橡胶具有一定的可塑性,其尺寸随温度而变化。在硫化过程中,成品受热而膨胀,反之,出模后随冷却而收缩。金属虽也有热胀冷缩但冷缩程度较小,与之相比,橡胶的收缩量比钢大得多。

  助剂    影响收缩率的另一主要因素为配合量大的填充剂,它们的品种和填充量都会影响收缩率。

   品种   一般以大剂量配合的补强剂、填充为主(其它小剂量助剂可忽略不计)。不同填充物的收缩率也不等。当以100份等量填充时,收缩率的大小循序为,硫酸钡(1.95%)>碳酸钙(1.72%)>炭黑(1.4%)>碳酸镁(1.1%)。 

   填充量    收缩量与填充量有关。以碳酸钙填入天然橡胶为例，填充量与收缩率关系如下：

  填充量                     收缩率%

   0                                     2.49

50                                      2.07

100                                    1.72

二、工艺方面

     交联密度      随着硫化程度的加深,交联密度也提高,网络结构的空间受压缩,使收缩率减小。这与硫黄用量有关。例如,天然橡胶配用3份硫黄时,收缩率为1.5%~2%,而硬质胶中的硫黄量达到35份以上时,收缩率大幅度下降。

   可塑度和胶料停放期     胶料的可塑度越大,停放时间越久,则收缩率越大。