气泡点测定以附硫化模拟应用.docVIP

气泡点的测定以及硫化模拟的应用 结合BPA气泡点测定与 硫化模拟确定轮胎材料硫化时间 株式会社 上岛制作所 开发企划室 主任研究员 北田 知幸 2010年11月25－27日 The 10th International Exhibition on Rubber Technology Shanghai New International Expo Center, Pudong Shanghai, China 摘要 一般情况下在确定或管理橡胶制品的硫化条件时，会使用到硫化试验仪。但因橡胶的比热大，特别是轮胎等体积相对较大的制品，硫化时内部升温需要花一定时间，并且，脱模后因后硫化的影响，橡胶内部的硫化仍在进行。所以一般在决定硫化时间时，通常使用的方法就是在未硫化时残存气泡（VOID）的消失时间的基础上粗略地加上安全率。在轮胎行业，这种方法运用的尤其普遍。今天，我将就上岛制作所的气泡点分析仪（BPA）以及具备硫化模拟功能的硫化试验仪（FDR）进行讲解，并且还将说明这些产品在实际确定轮胎硫化时间时的应用。 1． 绪言 橡胶要通过硫化这一工序才能成品，而此硫化操作中最重要的因素为（硫化）温度、（硫化）时间和压力。虽然不同的材料有各自适合的温度条件，但说到如何正确确定和管理硫化条件，还是几乎取决于制造工序和生产效率等。此外，硫化试验仪被称作硫化仪，通常以tc（90）即90%硫化点为基准来确定硫化时间。毋庸置疑，此硫化时间与生产效率有着密切关系，因此如何缩短生产工序时间也是现在需要考虑的重要课题。 然而，橡胶比热大，其内部温度如果上升，即使脱模后也不能很快降温。特别是在决定轮胎等较大体积制品的硫化时间时，考虑到轮胎在取出模具后（因后硫化）仍在继续硫化，在试料放入模具开始硫化时，设定一个使之尽量达到适当的硫化状态的硫化时间。一般情况下硫化反应结束点大约为100℃，设定橡胶在模具内部的硫化时间，使其硫化结束后的硫化度与橡胶内部的温度下降到100℃的硫化度等同。若不考虑到这点的话，卡车、巴士及建设用大型轮胎等可能会过硫化近3倍，这与使用材料的适当硫化时间范围相差甚大。 因此，目前参考气泡点状态设定硫化时间的方法使用最为普遍。所谓气泡点消失时间是指“硫化轮胎的时候，因硫化未熟而出现的气泡消失临界点”，轮胎硫化的专利或论文等经常用到。 此次，我将带领大家用上岛制作所的气泡点分析仪（BPA)，实验性地测得轮胎材料的气泡临界点，结合此试验结果，利用上岛制作所的硫化试验仪（FDR)的硫化模拟功能（即程序温调功能），研究气泡点分析仪测得的最佳硫化条件与实际轮胎硫化工序中硫化条件的不同之处。 2．试验装置 1）硫化试验仪（FDR） MODEL:VR-3110 图1为上岛制作所制硫化仪示意图。国际标准（ISO)中规定了多种不同模具形状的硫化试验仪，但近年为大众普遍使用的方法为如Fig.2所示的2种模具形状。两者各有其优缺点。 此次实验中所使用的硫化仪，其模具形状为图左所示全封闭式平板型模具形状，与另一种模具形状的硫化仪相比，模具表面平整，试样温度分布更均匀。这一特点对此次实验中进行的硫化模拟起到更为重要的作用。 硫化模拟是指，预先获得或估计硫化实际制品时的温度上升（以及/或者下降）曲线，设定硫化仪的试验温度为与其温度曲线在同样的条件下能进行跟踪的温度，通过进行试验使实际制品硫化时的模拟成为可能。上岛制作所生产的硫化试验仪，可将此温度设定方法分为10个步骤，因此可以很方便地绘制（设定）温度上升（以及/或者下降）曲线。（请参照Fig.3） Fig.3 Cure Simulation Software for FDR 2）气泡点分析仪（BPA） MODEL:VR-9110 图4为上岛制作所生产的气泡点分析仪示意图。气泡点分析仪（BPA)主要针对轮胎等体积相对较大的制品，利用脱模后橡胶内部的后硫化确定硫化条件。本机使用楔形模具通过测得硫化中内部温度，可以很容易知道处于轮胎成型工序前阶段时的材料热扩散常数、等价硫化时间、气泡临界点等，成为轮胎材料硫化度管理上必要的材料试验机。 Fig. 4 Blow-Point Analyzer (BPA) MODEL:VR-9110 ①气泡点分析仪的原理 如上所述，气泡点分析仪使用楔形模具，通过硫化配方好的橡胶，模具中橡胶厚度不同，导热速度也不同，可以得到硫化后（试验后）