در طی فرآیند قالب گیری فشرده سازی محصولات لاستیکی ، آلودگی حفره قالب (یعنی رسوب قالب) یک مشکل رایج و خار است. آلودگی حفره قالب می تواند منجر به کاهش کیفیت سطح محصولات ، کاهش راندمان تولید و افزایش هزینه های نگهداری قالب شود. در این مقاله به طور عمیق مورد بررسی قرار می گیرد که چگونه ترکیبات لاستیکی باعث آلودگی حفره قالب از جنبه های مختلف مانند اجزای ترکیب لاستیکی ، فرآیند Vulcanization و فناوری پردازش می شوند و یک تجزیه و تحلیل منظم از مکانیسم ، عوامل تأثیرگذار و اقدامات کنترل را انجام می دهند.
1. تظاهرات و تأثیرات آلودگی حفره قالب
1.1 تظاهرات اصلی آلودگی حفره قالب
آلودگی حفره قالب به طور عمده در اشکال زیر نشان می دهد:
رسوب کربن: باقیمانده های کک سیاه روی سطح حفره قالب تشکیل می شوند که معمولاً در اثر تخریب حرارتی دمای بالا از اجزای خاص در ترکیب لاستیکی ایجاد می شود.
رسوب شکوفه: برخی از عوامل ترکیب کننده (مانند شتاب دهنده ها ، داروهای ضد پیری ، پرکننده ها و غیره) در طی یا بعد از فرآیند Vulcanization رسوب می کنند و رسوب قالب سفید یا قهوه ای را تشکیل می دهند.
آلاینده های روغنی: پلاستیک سازها ، نرم کننده ها یا پلیمرهای با وزن مولکولی کم در فرمول لاستیکی از بین می روند و یک لایه آلودگی چرب تشکیل می دهند.
رسوب چسب: ترکیبات لاستیکی غیرقابل انکار یا جزئی که به سطح قالب چسبیده اند ، و باعث می شود که دلهره های بعدی دشوار شود.
1.2 تأثیر آلودگی حفره قالب
بر کیفیت سطح محصول تأثیر می گذارد: آلاینده ها می توانند نقصی در سطح محصول مانند لکه های سیاه ، لکه های روشن ، زبری و غیره ایجاد کنند که بر کیفیت ظاهر تأثیر می گذارد.
کاهش راندمان تولید: قالب مکرر قالب - عملیات تمیز کردن باعث کاهش خرابی و کاهش راندمان تولید می شود.
افزایش هزینه های تولید: تمیز کردن قالب نیاز به استفاده از مواد تمیز کننده شیمیایی یا درمان مکانیکی ، افزایش هزینه های نگهداری تولید دارد.
بر زندگی قالب: تمیز کردن مکرر ممکن است به پوشش سطح قالب آسیب برساند و سایش قالب را تسریع کند.
2. مکانیسم های اصلی آلودگی حفره قالب ناشی از ترکیبات لاستیکی
2.1 تخریب حرارتی و کربن سازی ترکیبات لاستیکی
هنگامی که مواد لاستیکی در دماهای بالا وولکانیزه می شوند ، تخریب حرارتی رخ می دهد. برخی از مؤلفه ها مانند زنجیره اصلی لاستیکی ، عوامل vulcanizing ، شتاب دهنده ها و پلاستیک سازها ممکن است برای تشکیل کاربیدها ، که روی سطح قالب قرار دارند ، تجزیه شوند. مکانیسم های اصلی عبارتند از:
تخریب حرارتی ماتریس لاستیکی: لاستیک مانند NR (لاستیک طبیعی) ، SBR (استایرن - لاستیک بوتادین) و NBR (لاستیک نیتریل - بوتادین) ممکن است به دلیل گرمای بیش از حد موضعی در دمای Vulcanization (درجه 2 درجه}}) تجزیه شود ، مانند کک - مانند مانده ها.
کک زدن به عوامل ترکیب آلی: برخی از عوامل Vulcanizing ارگانیک (مانند DTDM ، TMTD) و شتاب دهنده ها (مانند CBS ، TBBS) ممکن است در دماهای بالا تجزیه شوند تا توسط محصولات مانند گوگرد و اکسیدهای نیتروژن ناپایدار شوند. این مواد بیشتر کربن می شوند و به حفره قالب پایبند هستند.
2.2 بارش عوامل مرکب
ترکیبات لاستیکی حاوی عوامل مختلفی از جمله داروهای ضد پیری ، پلاستیک سازها و پرکننده ها هستند. آنها ممکن است در طی فرآیند ولکان سازی به دلیل کاهش حلالیت یا مهاجرت حرارتی رسوب کنند و باعث آلودگی شوند:
بارش عوامل ضد پیری کم و حلالیت: به عنوان مثال ، داروهای ضد پیری 4010NA و 4020 ممکن است از داخل ترکیب لاستیکی به سطح قالب در طی فرآیند ولکان سازی مهاجرت کنند و آلودگی زرد یا قهوه ای را تشکیل دهند.
بارش پرکننده ها: پرکننده هایی مانند کربنات کلسیم و سیلیس ممکن است در طی فرآیند Vulcanization از ماتریس لاستیکی در صورت عدم پراکنده شدن یا به مقدار بیش از حد اضافه شوند و باعث آلودگی شوند.
2.3 اگزوداسیون پلاستیکی های لاستیکی و نرم کننده ها
فرمولهای لاستیکی اغلب حاوی مقدار مشخصی از پلاستیک سازها (مانند روغن پارافین ، روغن نفتی) و نرم کننده ها (مانند آسفالت ، تار کاج) هستند. این مواد ممکن است به دلیل افزایش حرکت زنجیره مولکولی در دمای Vulcanization ، به سطح مهاجرت کنند و آلودگی روغنی را روی سطح قالب تشکیل دهند و بر روی دفع آن تأثیر بگذارند.
2.4 صلیب ناهموار - پیوند در طی فرآیند vulcanization
در طی فرآیند Vulcanization ، اگر چگالی اتصال در برخی از مناطق خیلی زیاد یا خیلی کم باشد ، ممکن است منجر به سوزش موضعی ترکیب لاستیکی یا چسبندگی به قالب شود:
محلی بیش از حد - Vulcanization: به دلیل توزیع دما ناهموار ، دمای محلی قالب بسیار زیاد است و در نتیجه اتصال بیش از حد از ترکیب لاستیکی و تشکیل آلاینده های کک.
محلی در زیر - ولکان سازی: اگر سرعت ولکان سازی فرمول ترکیب لاستیکی کند باشد ، برخی از قسمت ها ممکن است کاملاً ولکانیزه نشوند ، و باعث می شود ترکیب لاستیکی مرتبط با آن به قالب بچسبد و بر تولید بعدی تأثیر بگذارد.
3. تجزیه و تحلیل عوامل مؤثر بر آلودگی حفره قالب
تولید آلودگی حفره قالب توسط عوامل مختلفی تحت تأثیر قرار می گیرد ، عمدتاً شامل فرمولهای لاستیکی ، فرآیندهای Vulcanization ، طرح های قالب و محیط های تولید. در زیر ، تجزیه و تحلیل مفصلی از این عوامل است:
3.1 تأثیر طراحی فرمول
انتخاب فرمولهای لاستیکی تأثیر مستقیمی بر آلودگی حفره قالب دارد ، که عمدتاً در استفاده از مؤلفه هایی مانند سیستم های ولکان سازی ، شتاب دهنده ها ، پرکننده ها ، پلاستیک سازها و عوامل ضد پیری منعکس شده است.
سیستم ولکان دار
ولکان سازی گوگرد: سیستم های ولکان سازی سنتی گوگرد (مانند گوگرد + شتاب دهنده) بیشتر توسط محصولاتی مانند گوگرد رایگان و محصولات تخریب شتاب دهنده های ولکانیزاسیون تولید می کنند ، که احتمالاً آلودگی را در سطح حفره قالب تشکیل می دهند.
ولکان سازی پراکسید: در مقایسه با ولکان سازی گوگرد ، ولکان سازی پراکسید باعث بارش گوگرد نمی شود و می تواند به طور موثری آلودگی حفره قالب را کاهش دهد. با این حال ، سرعت vulcanization آن کند است و نیازهای خاصی برای انواع لاستیکی دارد.
Vulcanization Resin: برخی از لاستیک (مانند نیتریل - لاستیک بوتادین و استایرن - لاستیک بوتادین) می توانند از Vulcanization رزین استفاده کنند ، اما باقیمانده رزین ممکن است باعث آلودگی شود.
شتاب دهنده های Vulcanization: شتاب دهنده های ولکان سازی ممکن است در دماهای بالا تجزیه شوند و توسط محصولات تولید شوند ، که احتمالاً باعث ایجاد رسوب قالب می شوند.
TMTD (تترامتیل تیورام دی سولفید): برای تولید ترکیبات گوگرد و آمین آزاد می توان در دماهای بالا تجزیه شد و مستعد تشکیل رسوبات گوگرد است.
CBS (N - Cyclohexyl {1}} بنزوتیازول سولفنامید): این ثبات حرارتی خوبی دارد ، اما محصولات تخریب آن هنوز هم ممکن است باعث آلودگی شود.
TBBS (n - tert - butyl - 2 - بنزوتیازول سولفنامید): در مقایسه با CBS ، میزان تجزیه TBBS کندتر است و آلودگی سبک تر است.
تأثیر پرکننده ها
سیلیس: در طی فرآیند Vulcanization درجه حرارت بالا ، اگر سیلیس به طور مساوی پراکنده نشود یا در مقادیر بیش از حد مورد استفاده قرار گیرد ، برخی از پرکننده ها ممکن است رسوب و آلوده به حفره قالب شوند.
کربنات کلسیم: کربنات کلسیم دارای ذرات درشت است و به راحتی می توان روی سطح قالب حل و فصل کرد تا آلودگی ایجاد شود. این امر به ویژه مستعد ابتلا به مصرف در دمای بالا و فشار زیاد است.
کربن سیاه: به طور کلی ، باعث آلودگی حفره قالب نمی شود ، اما پراکندگی ضعیف ممکن است خطر آلودگی را افزایش دهد.
تأثیر پلاستیک سازها و نرم کننده ها
پلاستیک سازهای با وزن کم - مولکولی (مانند روغن پارافین ، روغن نفتی): آنها به راحتی از ماتریس لاستیکی به سطح قالب مهاجرت می کنند و یک فیلم روغنی تشکیل می دهند.
پلاستیک سازهای مولکولی بالا (مانند DOP ، TOTM): آنها مهاجرت کم دارند و می توانند آلودگی را کاهش دهند.
تأثیر عوامل ضد پیری
عوامل ضد پیری مبتنی بر آمین (مانند IPPD ، 6PPD): آنها در طی فرآیند Vulcanization به راحتی رسوب می شوند و ممکن است با اکسیدها واکنش نشان دهند تا آلودگی ایجاد کنند.
عوامل ضد پیری مبتنی بر فنل (مانند AO {2}} ، BHT): آنها مهاجرت کم دارند ، اما ممکن است در دماهای بالا تخریب شوند و در نتیجه آلودگی ایجاد شود.
3.2 تأثیر فرآیند Vulcanization
انتخاب پارامترهای فرآیند Vulcanization به طور مستقیم بر میزان آلودگی حفره قالب ، عمدتاً از جمله دمای Vulcanization ، زمان Vulcanization ، فشار Vulcanization و غیره تأثیر می گذارد.
دمای هوا
When the temperature is too high (>180 درجه): ممکن است باعث تجزیه مواد لاستیکی و ترکیب کننده شود و کاربیدها را تشکیل دهد و رسوب کند. پلاستیک سازها و نرم کننده ها به احتمال زیاد به سطح حفره قالب مهاجرت می کنند و باعث آلودگی روغنی می شوند. تخریب شتاب دهنده ها شتاب می گیرند و بیشتر توسط محصولات تولید می شوند.
وقتی درجه حرارت خیلی کم است (<140°C): The vulcanization is incomplete, resulting in unvulcanized rubber adhering to the product surface. Low temperatures are likely to cause local uneven cross - linking, affecting demolding.
زمان خون
اگر زمان ولکان سازی خیلی طولانی باشد: مواد لاستیکی ممکن است به دلیل تخریب اکسیداتیو ، باعث افزایش آلودگی شوند.
اگر زمان ولکان سازی خیلی کوتاه باشد: ترکیب لاستیکی به طور کامل Vulcanized نمی شود و در نتیجه مشکلات چسبندگی قالب و آلودگی شدید ایجاد می شود.
فشار
فشار کافی: باعث چسبندگی ناهموار بین لاستیک و سطح قالب می شود و بر روی آن تأثیر می گذارد. به راحتی می توان لاستیک غیرقابل انکار را روی سطح قالب بماند.
فشار بیش از حد: ممکن است باعث شود که ترکیب لاستیکی تمام شود - فشرده شده ، باعث می شود پرکننده ها و پلاستیک سازها بیشتر رسوب کنند.
3.3 تأثیر طراحی قالب
زبری سطح قالب: یک سطح بیش از حد - خشن باعث افزایش چسبندگی ترکیب لاستیکی و آلودگی شدید می شود. سطح قالب بسیار صیقلی (Ra <{1}}}. 2μm) می تواند تجمع آلودگی را کاهش دهد.
مواد قالب: استفاده از قالب های ساخته شده از فولاد ضد زنگ ، کروم - روکش شده یا نیترید تیتانیوم می تواند چسبندگی آلودگی را کاهش دهد.
سیستم اگزوز قالب: طراحی مناسب سوراخ های اگزوز می تواند تجمع مواد بی ثبات را کاهش دهد و در نتیجه آلودگی را کاهش دهد.
4. اقدامات برای کاهش آلودگی حفره قالب
در پاسخ به عوامل آلودگی ذکر شده در بالا ، می توان اقدامات زیر را برای کاهش آلودگی حفره قالب و بهبود کارایی تولید انجام داد.
4.1 بهینه سازی فرمول
شتاب دهنده ها را با بارش کم و پایداری حرارتی خوب مانند جایگزینی TMTD با TBBS انتخاب کنید.
پرکننده های مستعد بارش را کاهش دهید ، مانند کاهش استفاده از کربنات کلسیم و جایگزینی آن با سیلیس رسوبی.
از پلاستیک سازهای با وزن مولکولی بالا استفاده کرده و نسبت پلاستیک سازهای با وزن کم مولکولی را کاهش دهید.
داروهای ضد پیری را با مهاجرت کم انتخاب کنید ، مانند جایگزینی عوامل ضد پیری مبتنی بر آمین با عوامل ضد پیری مبتنی بر فنل.
4.2 بهینه سازی فرآیند تولید
دمای vulcanization را در یک محدوده معقول (150 - 170 درجه) کنترل کنید تا از تخریب ناشی از دمای بیش از حد جلوگیری شود.
برای جلوگیری از آلودگی کربن سازی ناشی از زمان خونریزی بیش از حد ، به طور مناسب زمان Vulcanization را تنظیم کنید.
برای کاهش تجمع آلاینده های فرار ، یک فرآیند اگزوز معقول اتخاذ کنید.
4.3 بهبود قالب
برای بهبود توانایی ضد آلودگی قالب از کروم - آبکاری ، نیترید تیتانیوم یا تفلون استفاده کنید.
برای کاهش چسبندگی آلودگی ، سطح سطح قالب را از طریق پولیش دقیق بهبود بخشید.
برای کاهش مشکلات چسبندگی قالب ، از عوامل رهاسازی مناسب مانند روغن سیلیکون یا عوامل رهاسازی مبتنی بر فلوئور استفاده کنید.
4.4 تمیز کردن قالب منظم
از مواد تمیز کننده قالب مخصوص مانند حلال های آلی (تولوئن ، اتانول) و مواد تمیز کننده قلیایی (محلول هیدروکسید سدیم) استفاده کنید.
از روش هایی مانند تمیز کردن اولتراسونیک و ماسهبازی برای از بین بردن آلاینده های سرسخت استفاده کنید.
برای کاهش خرابی و بهبود کارایی تولید ، فناوری تمیز کردن خودکار آنلاین را اتخاذ کنید.
تشکیل آلودگی حفره قالب نتیجه عمل ترکیبی از چندین فاکتور از جمله طراحی فرمول ، فرآیند Vulcanization ، طراحی قالب و تمیز کردن و نگهداری است. با بهینه سازی فرمول ، بهبود فرآیند ، بهینه سازی ساختار قالب و انجام منظم تمیز کردن و نگهداری ، می توان آلودگی حفره قالب را به طور مؤثر کاهش داد ، می توان کارایی تولید را بهبود بخشید ، می توان هزینه های تولید را کاهش داد و می توان کیفیت محصولات لاستیکی را افزایش داد.
