橡膠模壓硫化工藝中的排氣方法

橡膠模壓硫化是橡膠制品制造中極為重要的工藝之一。在模壓硫化過程中，橡膠混合料通過模具的壓力和熱量發生流動、填充和硫化反應。硫化過程中，模腔內的氣體排出效率直接影響制品的外觀質量、內部密實性以及機械性能。因此，如何設計合理的排氣方法，減少氣體滯留，是模壓硫化工藝優化的重點。本文將從硫化過程的機理、模具設計、排氣方法及優化措施等方面，深入探討橡膠模壓硫化排氣方法的原理和實踐。

一、橡膠模壓硫化的基本原理

橡膠模壓硫化的基本過程包括橡膠混合料在模腔中的流動填充、氣體排除以及硫化反應。硫化過程中，橡膠在高溫和壓力的作用下逐步發生交聯反應，形成具備一定性能和尺寸的橡膠制品。然而，氣體的滯留可能破壞這一過程，導致以下缺陷：

1. 氣孔：滯留氣體會形成氣泡或孔洞，破壞制品的密實性。

2. 欠硫：局部滯留氣體可能導致熱量傳遞不均，造成硫化不足。

3. 外觀問題：氣體導致制品表面缺陷，如凹陷或裂紋。

因此，有效的氣體排除對于提高制品質量至關重要。

氣體來源分析

模壓硫化過程中氣體的主要來源包括：

1. 混煉料的夾帶空氣：混煉過程中混入的空氣是主要氣體來源。

2. 揮發性物質分解：某些助劑在加熱時產生揮發性氣體。

3. 模具裝料不當：裝料過量或不足會導致氣體不均勻分布。

為了解決這些問題，需要在模具設計和操作工藝上優化排氣方法。

二、模具設計對排氣的影響

模具的設計是排氣效率的核心要素。合理的模具設計能夠為氣體排出提供通道，并減少氣體滯留。

1. 排氣槽設計

排氣槽是模具中專門用于排除氣體的通道，其設計需要綜合考慮材料流動性、模具結構以及制品形狀。

位置選擇：排氣槽通常設置在模腔內氣體最容易滯留的區域，例如型腔的最高點或末端。

尺寸設計：

深度：通常為0.02~0.1 mm，過深會導致膠料外溢，過淺則排氣不暢。

寬度：一般為0.5~2 mm，根據膠料的粘度和制品要求調整。

形式設計：可以采用直線槽、環形槽或分段式槽，根據型腔幾何形狀靈活布置。

2. 分型面間隙

模具分型面的間隙也是重要的排氣路徑。設計合理的分型面間隙可以輔助氣體排出。

分型面間隙通常設計為0.01~0.05 mm。

需要避免間隙過大，防止膠料流出形成飛邊。

3. 模具動態配合

在模壓硫化過程中，模具的動態配合（即動模與定模的開合）可以提高排氣效率。適當控制模具的開合時間和閉合壓力，可有效排出滯留氣體。

三、模壓硫化工藝中的排氣方法

1. 初始排氣

原理：初始排氣是在模具完全閉合前，利用模腔未完全密封的狀態，通過分型面或排氣槽釋放初始空氣。橡膠材料在模具中流動時會擠出模腔內的氣體。

操作步驟：

1. 模具部分閉合，保留一定間隙（0.1~0.3 mm），使氣體通過間隙釋放。

2. 隨著模具繼續閉合，膠料逐漸流動并填充型腔，進一步擠出氣體。

3. 完全閉合模具，完成初始排氣。

適用范圍：適合于簡單結構、氣體滯留較少的制品，例如平板硫化制品。

優缺點：

優點：操作簡單，工藝成本低。

缺點：對復雜型腔效果不佳，容易形成局部氣體滯留。

2. 動態排氣

原理：通過模具的反復開合操作，動態排氣將滯留在模腔深處的氣體逐步排出，特別適用于復雜型腔或厚壁制品。

操作步驟：

1. 模具部分閉合，橡膠開始流動。

2. 模具稍微打開一定間隙（0.5~2 mm），釋放模腔內的氣體。

3. 重新閉合模具并重復上述開合過程，通常排氣2~4次。

4. 最后閉模完成硫化。

關鍵參數：

排氣次數：通常2~4次，可根據制品復雜程度調整。

開合時間：每次開模1~3秒。

開模間隙：一般為0.5~2 mm。

適用范圍：適用于復雜結構制品或厚壁制品，例如汽車橡膠零件、防振墊等。

優缺點：

優點：適應性強，可顯著減少氣泡問題。

缺點：操作復雜，增加了工藝時間。

3. 自動排氣

原理：自動排氣通過專門設計的排氣閥或真空系統，結合硫化機的程序控制，自動釋放模腔內氣體，適用于高精度橡膠制品。

實現方式：

1. 排氣閥設計：模腔關鍵位置安裝排氣閥，通過壓力差自動排氣。

2. 程序化控制：硫化機通過程序控制模具的開合，實現自動排氣。

3. 真空排氣：在模壓前利用真空系統抽取模腔內空氣。

適用范圍：適用于高精度、高要求制品，例如醫療橡膠件、航空航天零件。

優缺點：

優點：排氣高效均勻，適合自動化生產。

缺點：模具設計復雜，設備成本較高。

四、排氣工藝的優化措施

1. 優化膠料準備：

提高混煉工藝質量，減少膠料含氣量。

使用預熱工藝，提高材料流動性并提前排出部分氣體。

2. 模具預熱：

在硫化前將模具加熱至工藝溫度，減少溫差引起的氣體滯留。

3. 調整壓力與速度：

控制模具閉合速度和壓力遞增曲線，防止氣體因閉模過快而被困。

真4. 空輔助排氣：

在復雜制品生產中，結合真空系統抽取模腔內氣體，達到更徹底的排氣效果。

5. 優化排氣次數與間隔：

針對不同制品設置最佳的排氣周期，如增加厚壁制品的排氣次數。

橡膠模壓硫化中的排氣方法對于制品質量的提高至關重要。從初始排氣到動態排氣，再到高度自動化的排氣技術，各種方法的選擇取決于制品結構、模具設計和工藝要求。通過合理設計排氣槽、優化模具結構、采用先進的排氣技術，可以有效減少氣泡、欠硫和其他缺陷問題。在實際生產中，應根據制品需求靈活組合和調整排氣工藝，以實現高質量的橡膠制品制造，同時提高生產效率和經濟效益。