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关于橡胶模具设计以及模具污染问题!
来源: | 作者:上海福庆橡塑科技有限公司 | 发布时间: 2021-11-01 | 496 次浏览 | 分享到:

随着我国橡胶制品工业的发展,橡胶制品的种类日益增多,产量日益扩大,促使着橡胶模具设计与制造由传统的经验设计到理论计算设计。尤其是橡胶生产设备的不断提高与生产工艺的不断改进,橡胶模具越来越多,模具的制造水平与模具复杂程度也越来越高越精致。高效率、自动化、精密、长寿命已经成为橡胶模具发展的趋势。


    一、橡胶模具的分类


    橡胶模具根据模具结构和制品生产工艺的不同分为:压制成型模具、压铸成型模具、注射成型模具、挤出成型模具四大常用模具,以及一些生产特种橡胶制品的特种橡胶模具,如充气模具、浸胶模具等。


    1.压制成型模具


    又称为普通压模。它是将混炼过的、经加工成一定形状和称量过的半成品胶料直接放入模具中,而后送入平板硫化机中加压、加热。胶料在加压、加热作用下硫化成型。


    特点:模具结构简单,通用性强、使用面广、操作方便,故在橡胶模压制品中占有较大比例。


    2.压铸成型模具


    又称传递式模具或挤胶法模具。它是将混炼过的、形状简单的、限量一定的胶料或胶块半成品放入压铸模料腔中,通过压铸塞的压力挤压胶料,并使胶料通过浇注系统进入模具型腔中硫化定型。


    特点:比普通压模复杂,适用于制作普通模压不能压制或勉强压制的薄壁、细长易弯曲的制品,以及形状复杂、难以加料的橡胶制品。采用这种模具生产的制品致密性好、质量优越。


    3.注射成型模具


    它是将预加热成塑性状态的胶料经注射模的浇注系统注入模具中定型硫化。

    特点:结构复杂、适用于大型、厚壁、薄壁、形状复杂的制品。生产效率高、质量稳定、能实现自动化生产。


    4.挤出成型模具


    通过机头的成型模具制成各种截面形状的橡胶型材半成品,达到初步造型的目的,而后经过冷却定型输送到硫化罐内进行硫化或用作压模法所需要的预成型半成品胶料。


    特点:生产效率高、质量稳定、能实现自动化生产。


    二、橡胶模具结构:


    1、余料槽(或称流胶槽)


    为保证填入型腔的胶料充满压实,胶料必须稍微过量,因此必须在型腔周围开置沟槽储存余胶,这种用来排除余料的沟槽称为余料槽,又称流胶槽。


    2、排气孔


    气体封在型腔内就会产生气泡、明疤、缺胶等缺陷,因此一定要使型腔排气流畅。一般情况下,气体可以从分型面的空隙中排出,但在某些情况下,往往有些部位不易排气,这就必须开置小孔以利排气。这些小孔称为排气孔,在图13-29中,包围在“O”型密封圈中的气体不易排出,因此可在中间开孔以排出气体和流出余胶,孔的直径为响1~3mm,当O型圈内径小于15mm时,中间不用钻孔。


    3、启模口(又称撬口)


    启模口不要太深、不要大倒角,若是成对的启模口,则每对启模口应与  模板中心对称,并且应尽量靠近定位销。通常不用斜口,但对薄制品模具因其型腔较浅,启模不用很大力,多用斜口,用扁形撬凿插入斜撬口,模板即分开,如热水袋模、拖鞋带模的启模口都可用斜口。


    4、手柄


    橡胶压模,有固定式和移动式两种,固定式操作时不必将模具移出平板硫化机,一般采用机械操作。移动式普通压模多采用手工操作,硫化完毕后将模具搬出平板硫化机,因此当模具较大时,劳动强度很大,为了搬动方便,较重的模具(一般在6公斤以上)需要安装手柄,这样既方便又安全,但占用平板面积增加,所以较小模具不装手柄。


关于模压橡胶制品模具污染的探讨


    在模压橡胶制品生产加工中,模具是控制和保证产品几何形状、装配尺寸和满足产品公差要求的重要工具。模具的好坏直接决定着橡胶产品的尺寸精度和外观质量。众所周知,橡胶产品是由生胶与众多不同性质的配合剂加以混炼好,在高温高压下,把胶料送入一定形状的模具模腔内,并使其流动,使配合胶料充滿设计好的形腔沟槽内,经过交联反应,使之成为有使用价值的硫化胶产品。由于模具多是以中碳钢P20或45号钢加工而成,在高温下使用,属于热作性模具,存在着几种不同被损现象,首先模具内因热氧作用,会出现一些氧化污染斑点,,如是非极性橡胶,则会软化降解,粘在模具型腔表面,若是极性橡胶,则会出现硬化斑点。还有的是混炼胶中的某些配合剂和低分子物质在热硫化反应过程中的生成物逐渐产生沉积,还有一种是某些胶种如氯丁橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、氟橡胶等,在硫化反应时产生的有害气体及鹵元素及其化合物如HCl,金属氯化物,H2S,等对模腔的腐蚀。污染和腐蚀模具,都对硫化的橡胶产品外观和内在质量有很大影响,并导致不能完成生产作业。造成模具被污染和腐蚀,存在着诸多因素。除上述橡胶材料及配合剂的因素外,还有硫化条件、模具镀层材料,模具表面光洁度,表面处理,胶料放置的温湿度及连续硫化作间长短有关。


    如果以权重观点分析,模具被污染和腐蚀的重点还是要从配合剂方面去查找分析。


    模具型腔表面被污染和被腐蝕过程,普遍认为有三个阶段。第一阶段,引起模具型腔表面污染的各种橡胶硫化助剂,在高温条件作用下,与橡胶进行硫化反应,这些反应生成物开始从胶料内部向模具型腔表面转移:第二阶段,这些能夠对模具产生污染的物质,通过粘附和沉积的机理对金属模具表面产生污染,这些生成物,经高温和氧作用,会产生坚硬的氧化物很难去除。第三阶段,这些污染物,随着模具的连续长期使用,受热氧化而变质,有的附着在模具上,有的会被粘在硫化橡胶产品上,导致产品杂质,断裂。从实践中发现,在聚合反应生成合成橡胶过程,将具有防护功能的单体与橡胶共聚或接枝在橡胶上,这些非橡胶低分子物质,经热反应,也容易析出污染模具。非鹵素系橡胶腐蚀污染性轻些,在丁腈橡胶中,高丙烯腈含量,对模具型腔污染大。在丁苯橡胶中,用松香系聚合的1500系列对模具污染大。而在橡胶配合助剂中,以硫化体系配合剂对模具型腔造成的污染最大,其中如硫黄,氧化锌和一些溶解度低的促进剂最易产生污染。还有一些迁移性防老剂,硫化活性剂硬脂酸,以及外隔离剂如聚硅氧烷系[溶剂型,,乳液型,气溶胶型,复合型,烘烤型,]滑石粉、石蜡系[天然,合成],氟系[溶剂型,水溶性型,粉末型,薄膜型]等,对模具型腔污染也大。尤其是石蜡系对模具型腔污染非常严重。在模具方面,光洁度高的,经过电镀的不易被污染,一些要求哑光或经喷砂达到麻面效果的模具,极易容留污染物。在硫化工艺过程中,工作环境气温高或工作环境相对湿度大,以及硫化温度过高,都会对造成模具被污有一定影响。


    当我们知道了模具型腔被污染的原因后,就可以采取应对措施。如在配方设计上,采用与橡胶相容性好的,低分子物质少的,不易迁移析出的配合剂,就能使模具型腔污染情况得到改善。在防止二烯烃类橡胶被污染的有效配合剂有巯基苯并-1,3-噻唑的钙盐、铝盐:8-羟基-1-萘硫醇;二甲基二硫代氨基甲酸以及与有机磷酸酯铝盐的并用物:和8-羟基喹啉及其与脂肪羧酸钙盐的并用物等。


  在模具型腔结构设计方面,一定要考虑流胶槽通畅,即使出现污染点,也会在其硫化过程中被剝离掉。另外还要注意对模具型腔各处进行喷砂处理时,也会造成模具型腔表面有凹凸条纹,当橡胶胶料在硫化定型流入凹下条纹时会产生"投锚"效果,导致出现与橡胶粘接的现象,造成对模具型腔的污染。针对此种现象,可采用对模具型腔的表面进行镀铬处理、钨铬镀层处理、钒钴合金镀层处理等方法去改善模具型腔汚染。


    综上所述,模压制品的模具型腔污染问题,是常见性的。时有发生。除上采用上述的一些对策尽量减少模具污染程度和出现频次外,只有对被污染的模具型腔进行因地制宜,量力而行的清洗了。目前的清洗方法有机械清洗,[湿式、干式、手工研磨抛光]。化学清洗,超声波清洗。最普遍常用的是化学清洗[包括酸洗法和碱洗法],但是要注意环保和操作人员的个人防护。目前市场上还有各种类型的洗模液,洗模胶出售,不妨一试。对于模具型腔因硫化反应而被污染的问题,人们还在不断去研究探索更好的方法去改善。