Faktorer som påverkar krympningen av gummiföreningar

1. Introduktion

1.1 Betydelsen av krympningshastigheten för gummiprodukter

Ett avgörande prestandamått för gummivaror är deras krympningshastighet. Det har en direkt inverkan på föremålens prestanda, utseende och dimensionella korrekthet. En hög krympningshastighet kan resultera i ytfel, produktstorleksvariationer och andra problem som negativt påverkar produktens kvalitet. Följaktligen är en av de viktigaste teknologierna i gummitillverkningsprocessen att hantera och maximera krymphastigheten för gummivaror.

1.2 Översikt över de viktigaste faktorerna som påverkar krympningshastigheten

• Gummiformel: Krympningshastigheten kommer att variera beroende på vilken typ och mängd av fyllmedel, mjukgörare och råmaterial som används i gummit.
• Formningsförfarande: Krympningsbeteendet varierar beroende på vilken typ av formning som används, såsom formsprutning eller formpressning.
• Formningsförhållanden: Krympningshastigheten påverkas avsevärt av valet av processparametrar, inklusive temperatur, tryck och hålltid.
• Efterbearbetning: Den slutliga krympningshastigheten kommer också att påverkas av senare processsteg såsom urtagning, kylning och värmebehandling.

2. Inverkan av formelfaktorer på krympningshastigheten

2.1 Olika gummitypers inverkan på krympningshastigheten

2.1.1 Naturgummi, styren-butadiengummi, kloroprengummi, etc.

En av nyckelfaktorerna som påverkar krympningshastigheten är gummityp. Krympbeteendena hos olika gummislag varierar på grund av variationer i deras molekylära strukturer, polaritet, tvärbindningsdensiteter och andra egenskaper.

• Eftersom naturgummi (NR) har en längre molekylkedja och en lägre tvärbindningsdensitet - vanligtvis mellan 10 och 15 procent - krymper det snabbare.
• Styrenmonomer tillsätts styren-butadiengummi (SBR), vilket resulterar i ökad molekylär polaritet, en större tvärbindningsdensitet och en minskad krympningshastighet (vanligtvis 5–10 %) jämfört med naturgummi.
• Kloroprengummi (CR) kännetecknas av närvaron av kloratomer, en högre tvärbindningsdensitet, en starkare molekylär polaritet och en lägre krympningshastighet (ofta 3-8%).
• Andra, inklusive nitrilgummi (NBR) och eten-propengummi (EPDM), har distinkta krympegenskaper på grund av deras olika molekylära polariteter och strukturer, vilket kräver mer undersökning.

2.2 Effekt av fyllmedelsinnehåll på krympning

2.2.1 Oorganiska fyllmedel vs. organiska fyllmedel

Gummiproduktens krympningshastighet påverkas också avsevärt av typen och mängden fyllmedel som används. Vanligtvis är de uppdelade i två grupper: oorganiska och organiska fyllmedel.

• De vanligaste typerna av oorganiska fyllmedel inkluderar talk, dolomitpulver, vitt kolsvart och kolsvart. Eftersom de är styvare och har en högre modul, kan denna typ av fyllmedel vanligtvis begränsa mängden som gummimatrisen krymper.
• Eftersom organiska fyllmedel som cellulosa och träpulver krymper mer än andra fyllmedel, kan för mycket av dem göra att den totala krympningen ökar.

2.2.2 Samband mellan fyllmedelsinnehåll och krympning

Generellt sett kommer gummiprodukten att krympa mindre ju mer fyllmedel det finns. Detta beror på att styva fyllmedel kan förhindra att gummimatrisen deformeras på grund av krympning.

Å andra sidan skulle en för hög fyllmedelshalt försämra produktens mekaniska egenskaper och formbarhet. Som ett resultat är det avgörande att optimera och balansera krympkontroll med andra prestandabehov.

Att kontrollera fyllmedelshalten mellan 30 och 50 procent är ofta ett klokt beslut eftersom det framgångsrikt kan minimera krympningen utan att onödigt påverka andra prestandaparametrar. Det är nödvändigt att filtrera och ändra fyllmedelstyp och innehåll i enlighet med produktens särskilda behov.

2.3 Inverkan av andra tillsatser

2.3.1 mjukgörare, stabiliseringsmedel, färgämne, etc.

Mjukmedel:

Gummi kan förlängas och bli mer plastigt med mjukgörare, men krympningen ökar också. I allmänhet ökar krympningen med ökande mjukningsmedelskoncentration.

Stabilisator:

Genom att höja tvärbindningsdensiteten hos gummi kan stabilisatorer såsom vissa antioxidanter och antiozonanter tillsättas för att minska krympningen. Ändå kan försprödning också uppstå på grund av överbelastning.

Tillsats:

Om inte tillsatsmängden är mycket hög har införandet av färgämnen som pigment och färg typiskt ingen märkbar inverkan på krympningen.

Övriga:

En liten mängd vulkaniseringsmedel, vulkaniseringsaccelerator, skumningsmedel etc. kan också ha viss inverkan på krympningen.

3. Processfaktorers inverkan på krympningen

3.1 Blandningsförhållandenas inverkan på krympningen

3.1.1 Hastighet, temperatur, tid, etc.

Blandningshastighet:

En hastighet som är för hög kommer att bryta gummimolekylkedjan, sänka molekylvikten och öka krympningen. Att styra den mellan 30 och 60 rpm är ofta att föredra.

Blandningstemperatur:

All för hög temperatur kan påskynda gummimolekylernas termiska försämring och orsaka ytterligare krympning. Blandningstemperaturen hålls vanligtvis mellan 110 och 160 grader.

Tid tillbringad blandning:

En alltför lång blandningsperiod kan orsaka krympning och ytterligare molekylviktsminskning. Men för kort tid hindrar fyllmedel från att spridas helt. Att kontrollera det i tre till tio minuter är ofta tillräckligt.

Blandningsordning:

För att minimera krympning och förhindra agglomerering av fyllmedel, är det lämpligt att applicera hårda fyllmedel först, följt av mjukt gummi.

3.2 Effekt av vulkaniseringsförhållanden på krympning

3.2.2 Vulkaniseringstemperatur, tid, tryck, etc.

Vulkaniseringstemperatur:

En alltför hög temperatur kan påskynda gummikedjornas tvärbindning och termiska försämring, vilket kommer att öka krympningen. Det är regelbundet att föredra att hålla den mellan 150 och 180 grader.

Vulkaniseringstid:

En alltför lång tid kan påskynda krympningen och uppmuntra tvärbindningsreaktionen. Vulkanisering uppnås dock inte helt på för kort tid. Vanligtvis inom 10 till 30 minuter.

Tryck under vulkanisering:

Gummits volym kommer att komprimeras av för högt tryck, vilket kommer att påskynda krympningen. Att upprätthålla tryckhantering mellan 5 och 15 MPa är lämpligt.

3.3 Effekt av formningsprocessen på krympning

3.3.1 Formsprutning vs extrudering

Snabba injektions- och kylningsprocedurer vid formsprutning kommer att orsaka mer krympning. Extruderingsformning krymper mindre snabbt och är jämförelsevis trög.

3.3.2 Kylhastighet

Krympningshastigheten ökar med kylhastigheten. Det är därför viktigt att kontrollera kylningshastigheten för att förhindra överkylning.

4. Miljöfaktorers inverkan på krympning

4.1 Temperaturens inverkan på krympningen

Gummits termiska expansionskoefficient kommer att stiga med temperaturen, vilket påskyndar krympningshastigheten.

Gummimolekylkedjor kommer också att uppleva tvärbindning och termisk nedbrytning vid höga temperaturer, vilket kommer att förvärra krympningen.

Gummi med varierande sammansättning är också temperaturkänsliga. Vissa typer av gummi är mer mottagliga för temperaturvariationer.

För att minimera krympning bör höga temperaturinställningar undvikas när det är möjligt för användning och förvaring av gummiprodukter. Passiva eller aktiva temperaturhanteringstekniker kan användas för viktiga komponenter.

4.2 Effekt av fukt på krympning

Generellt sett har fukt liten inverkan på gummikrympningen. Å andra sidan kommer fuktabsorption att göra att vissa gummivaror som innehåller absorberande fyllmedel expanderar, vilket ökar den totala volymen och minskar krympningen.

Gummi absorberar lätt fukt och mjuknar i miljöer med hög luftfuktighet, vilket kan leda till instabila produktstorlekar. Övertorkning kan också påverka krympningen och leda till att gummit blir spröda.

Sålunda är det viktigt att upprätthålla den rätta luftfuktigheten, vanligtvis mellan 40 och 70 procent relativ fuktighet, när man använder och lagrar gummiprodukter. Vid behov kan fuktsäkra åtgärder användas.

5. Omfattande optimering och kontroll

5.1 Optimering av formuleringsfaktorer

1. Välj gummiråvaror med liten krympning, till exempel silikon eller nitrilgummi.
2. För att minska krympningen, bestäm och kombinera olika fyllmedel - som talk, vit kolsvart och kolsvart - rimligt.
3. Lägg till vissa krympningskontrollerande ämnen, såsom polyeten, lågmolekylär polypropen, etc.
4. Förbättra tvärbindningssystemet genom att tillsätta användbara kemikalier, modifiera svavelhalten, etc.

5.2 Optimering av processparametrar

• Reglera blandningstakt, timing och temperatur för att förhindra övernedbrytning.
• För att reglera nivån av tvärbindning, justera vulkaniseringstemperatur, tid och tryckparametrar.
• Bestäm en lämplig formningsteknik, såsom extrudering eller formsprutning, och reglera kylningshastigheten.
• Övervakning och justering av processparametrar i realtid bör göras i samband med onlinedetektering och andra tekniker.

5.3 Kontroll av miljöförhållanden

1. Undvik varma miljöer och vidta lämpliga temperaturkontrollåtgärder om det behövs.
2. En måttlig luftfuktighet bör upprätthållas för att undvika övertorkning eller fuktupptagning.
3. Hjälpåtgärder som fuktbeständighet och värmeisolering kan användas för viktiga komponenter.