橡膠振動注射試驗探究范文

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摘要：提出橡膠振動注射成型技術(shù)，并在自行開發(fā)的動態(tài)試驗平臺上研究橡膠振動注射工藝對膠料流動性的影響。結(jié)果表明：橡膠振動注射工藝是可行的；振動注射可以提高膠料的流動性，增大填充長度，大幅降低注射壓力，從而節(jié)省能耗。

關(guān)鍵詞：橡膠；振動注射；注射壓力；能耗粘流態(tài)

橡膠在外力作用下流動可以實現(xiàn)壓延、擠出、注射成型等工藝。橡膠流動性差會使制品表面出現(xiàn)流痕、缺膠以及綜合物理性能下降等質(zhì)量問題，同時帶來生產(chǎn)能耗高、設(shè)備要求高等問題[1-2]。提高橡膠流動性和膠料充填能力、降低生產(chǎn)能耗一直是橡膠行業(yè)亟需解決的問題。國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)對振動技術(shù)應(yīng)用于塑料成型加工進行了系統(tǒng)研究[3]。受振動技術(shù)應(yīng)用于塑料成型的研究[4-5]啟發(fā)，本研究提出了橡膠振動注射成型技術(shù)。橡膠和塑料雖同屬于高分子材料，但是橡膠作為一種高彈性材料，彈性效應(yīng)更加明顯，具有粘度高、流動性差、易焦燒[6-8]等特點，與塑料成型有本質(zhì)的區(qū)別，因此振動技術(shù)應(yīng)用于橡膠成型加工有必要進行深入研究。本工作在自行開發(fā)的動態(tài)試驗平臺上，利用試驗方法研究橡膠振動注射工藝對膠料流動性的影響。

1實驗

1. 1試驗平臺和輔助設(shè)備橡膠動態(tài)試驗平臺結(jié)構(gòu)如圖1所示，以UD-3600型動態(tài)疲勞測試機為基礎(chǔ)自行改造而成，可實現(xiàn)振動、靜態(tài)（傳統(tǒng)工藝）橡膠注射成型試驗，頻率范圍為0～100 Hz，振幅范圍為0～5. 0 mm，可以提供多種不同波形的振動。模具與振動臺連接，并與振動臺以同頻率、同振幅、同波形振動。混煉膠在絲桿柱塞作用下充填模腔，在膠料主運動方向上疊加振動場，檢測系統(tǒng)對膠料填充過程壓力變化進行監(jiān)測并輸出，從而可以直觀判斷出橡膠流動狀態(tài)的改變。其他輔助設(shè)備為：X（S）K-160型開煉機，上海橡膠機械廠產(chǎn)品；UM-2050型門尼粘度儀，優(yōu)肯科技股份有限公司產(chǎn)品；VMA1000型膠料流動性分析儀，特拓（青島）輪胎技術(shù)有限公司產(chǎn)品；GT-7016-AB型氣壓式自動切片機，高鐵科技股份有限公司產(chǎn)品。

1. 2模具自行設(shè)計的測試用注射模具的上下模板結(jié)構(gòu)如圖2所示，其中上模板中心部位開有注膠孔，下模板模腔采用阿基米德螺旋線形式，螺旋槽深為2 mm，半圓形截面半徑為2. 5  mm，中間凹槽型腔直徑為26 mm，深度為5 mm，型腔沿流動方向標有刻度，可以觀察膠料的流動長度。

1. 3主要原材料丁 苯 橡 膠（SBR），門 尼 粘 度[ML（1＋4）100 ℃]為44～45，海南天然橡膠產(chǎn)業(yè)集團股份有限公司產(chǎn)品；順丁橡膠（BR），中國石化燕山石化公司產(chǎn)品；炭黑N375，武漢探新炭黑科技開發(fā)有限公司產(chǎn)品；氧化鋅，青島新源化工助劑有限公司產(chǎn)品。

1. 4配方SBR70，BR30，炭黑N37560，氧化鋅4，硬脂酸2，防老劑4010NA1，硫黃1. 8，促進劑CZ0. 9。

2結(jié)果與討論

2. 1注射壓力曲線圖3示出了注射速度為100 mm•min-1時定量混煉膠在靜態(tài)和振動下（頻率為30 Hz，振幅為0.9 mm）注射過程中注射壓力實測曲線。由圖3可以看出，靜態(tài)注射的注射壓力最高為45. 5  k N，振動注射的注射壓力最高為32. 0  k N，注射壓力下降明顯，說明振動可以有效改變膠料的流動性。

2. 2注射壓力與振幅的關(guān)系出了注射速度為100 mm•min-1時定量混煉膠以不同振幅（頻率為30 Hz）注射過程中注射壓力與振幅的關(guān)系曲線。

2. 3注射壓力與頻率的關(guān)系圖5示出了注射速度為100 mm•min-1時定量混煉膠在不同頻率（振幅為0. 5 mm）下注射過程中注射壓力與頻率的關(guān)系曲線。

2. 4振幅與充填長度的關(guān)系圖6示出了混煉膠在最大注射壓力為40 MPa、固定頻率為10 Hz、不同振幅下對螺旋線模具進行注射時充填長度與振幅的關(guān)系曲線。

3結(jié)論

采用自行開發(fā)的動態(tài)試驗平臺進行混煉膠模具充填試驗，得出以下結(jié)論。（1）橡膠振動注射工藝是可行的。（2）振動注射可以提高橡膠的流動性，減小流動阻力，增大填充長度。（3）橡膠振動注射改變了橡膠的粘度，降低了注射壓力，可節(jié)省能耗。

參考文獻：

[1]  王若云，賀建蕓，胡永康，等．輪胎膠料的動態(tài)力學(xué)性能研究[J]．橡膠工業(yè)，2017，64（1）：14-18.

[2]  鞏麗，王海濤，董成磊，等．不同硫化體系天然橡膠膠料的動態(tài)性能研究[J]．橡膠工業(yè)，2017，64（1）：22-25.

[3]  謝宇玲．聚合物加工成型技術(shù)創(chuàng)新研究進展分析[J]．科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015（36）：101.

作者：焦冬梅1；邊慧光1；王瑞松1；田曉龍1；楊衛(wèi)民2 單位：1. 青島科技大學(xué) 機電工程學(xué)院，2. 北京化工大學(xué) 機電工程學(xué)院