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，并在自行開發的動態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，從而節省能耗。

關鍵詞：橡膠；振動注射；注射壓力；能耗粘流態

橡膠在外力作用下流動可以實現壓延、擠出、注射成型等工藝。橡膠流動性差會使制品表面出現流痕、缺膠以及綜合物理性能下降等質量問題，同時帶來生產能耗高、設備要求高等問題[1-2]。提高橡膠流動性和膠料充填能力、降低生產能耗一直是橡膠行業亟需解決的問題。國內外學者已經對振動技術應用于塑料成型加工進行了系統研究[3]。受振動技術應用于塑料成型的研究[4-5]啟發，本研究提出了橡膠振動注射成型技術。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，與塑料成型有本質的區別，因此振動技術應用于橡膠成型加工有必要進行深入研究。本工作在自行開發的動態試驗平臺上，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試驗平臺和輔助設備橡膠動態試驗平臺結構如圖1所示，以UD-3600型動態疲勞測試機為基礎自行改造而成，可實現振動、靜態（傳統工藝）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，檢測系統對膠料填充過程壓力變化進行監測并輸出，從而可以直觀判斷出橡膠流動狀態的改變。其他輔助設備為：X（S）K-160型開煉機，上海橡膠機械廠產品；UM-2050型門尼粘度儀，優肯科技股份有限公司產品；VMA1000型膠料流動性分析儀，特拓（青島）輪胎技術有限公司產品；GT-7016-AB型氣壓式自動切片機，高鐵科技股份有限公司產品。

1. 2模具自行設計的測試用注射模具的上下模板結構如圖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，海南天然橡膠產業集團股份有限公司產品；順丁橡膠（BR），中國石化燕山石化公司產品；炭黑N375，武漢探新炭黑科技開發有限公司產品；氧化鋅，青島新源化工助劑有限公司產品。

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系曲線。

2. 3注射壓力與頻率的關系圖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系曲線。

2. 4振幅與充填長度的關系圖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系曲線。

3結論

采用自行開發的動態試驗平臺進行混煉膠模具充填試驗，得出以下結論。（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．輪胎膠料的動態力學性能研究[J]．橡膠工業，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性能研究[J]．橡膠工業，2017，64（1）：22-25.

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

作者：焦冬梅1；邊慧光1；王瑞松1；田曉龍1；楊衛民2 單位：1. 青島科技大學 機電工程學院，2. 北京化工大學 機電工程學院