[实用新型]用于确定起泡临界硫化度的硫化模具和试验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及用于确定起泡临界硫化度的硫化模具、具备该硫化模具的试验装置以及试验方法，特别是涉及适合在开发阶段研究新材料橡胶的硫化条件时、或者在进行新材料橡胶制品的仿真时等使用的用于确定起泡临界硫化度的硫化模具和具备该硫化模具的试验装置。

背景技术

橡胶是热的不良导体，因此，在从两个表面加热壁厚的橡胶片时，厚度中心部比表层部升温得慢。在橡胶制品的生产工序中，在对混合了必要的填充材料和混合药品的未硫化橡胶加热和施加压力的加压硫化工序中，如果在升温较慢的厚度中心部未被充分硫化的“不熟”的状态下完成加压硫化处理，并从除压后的硫化装置取出完成硫化的橡胶制品，则会在该“不熟”部分产生微小的气泡(鼓泡)。这种气泡的存在成为在使用该橡胶制品时产生各种不良情况的原因。特别是，如果出售包含残存有气泡的“不熟”部分的机动车轮胎，则可能会引发高速行驶时的机动车轮胎的爆胎破坏，因此需要进行应对。

另一方面，关于为了防止“不熟”而白白延长加压硫化的处理时间的方案，这不仅会成为导致热能的浪费和生产速度的降低等的原因，而且，多余的加热处理自身也会使橡胶的材质劣化，成为损伤多种材料特性的原因，因此，也需要将加压硫化时间抑制在必要的最小限度。

因此，在常常发生因传热延迟而导致的硫化不足的厚度中心部，为了获得完全不存在对品质造成影响的气泡的硫化橡胶而预先测量并确定最小限度的必要的硫化度、即起泡临界硫化度(以下，也将其称作“发泡点(ブローポイント)”。)，这在研究新材料橡胶制品的制造工序中的硫化条件时、或者对开发出的新材料橡胶制品进行仿真时等非常有用。

在开发新材料橡胶制品时，为了研究硫化条件等而实施的、用于确定发泡点的试验大概按照下面的顺序进行。

首先，在设置于硫化模具的、具有平缓的坡度的楔形的型腔内填充试料橡胶，并在硫化过程中，将温度传感器贴在试料橡胶的规定的厚度的中心部(厚度已知)，计测试料橡胶的内部升温，并且，利用硫化模具获得如下这样的完成硫化的橡胶试验体：其成型为厚度在长度方向上逐渐平缓地变化的形态。

接下来，使用裁断设备，使完成硫化的橡胶试验体的厚度中心面露出，对露出的厚度中心面的起泡状态进行截面观察。此时，判断出：随着橡胶试验体的厚度增加，观察到大气泡，相反，随着橡胶试验体的厚度减少，气泡微小化，最终，“不熟”消失，确认不到气泡。因此，确定可确认的微小气泡的产生临界点、即起泡临界部位，然后，根据从基准位置至起泡临界部位的长度、基准位置的厚度以及橡胶试验体的坡度，计算出起泡临界部位处的橡胶试验体的厚度。

另一方面，根据在硫化过程中计测的试料橡胶的升温曲线(以下，也称作计测升温曲线)求出试料橡胶的热扩散常数χ，利用求出的热扩散常数χ的值，计算出与通过上述截面观察得到的起泡临界部位同等厚度的试料橡胶的升温曲线(以下，也称作算出升温曲线)。然后，根据试料橡胶的算出升温曲线和预先求出的试料橡胶的活化能，求得与起泡临界部位的热履历等价的基准温度保持时间、即等价硫化时间，将求出的等价硫化时间如后述那样应用于从硫化试验机另行取得的试料橡胶的实用的硫化度曲线，确定发泡点。

在发泡点确定试验的实施过程中，根据关于硫化反应速度的温度依存性的阿雷尼厄斯方程式、热传导理论、以及“弹性模量饱和度对硫化度的代替性”等的教导，也实施以下的运算处理，其在实用技术上的妥当性在橡胶业界一直得到认可。

即，关于上述热扩散常数χ，根据计测升温曲线和热传导理论如下面这样计算。

由于将具有平缓坡度的楔形的试料橡胶当作平板，因此，被从两个面的热源(加热硫化模具)均匀地加热的试料橡胶在厚度中心点处的升温曲线遵循从热传导理论导出的式(1)。

在此，T₁是平板的初始温度，T₂是与平板的两个面热接触的热源的温度，α(t)是平板的升温不饱和度，h是至厚度中心点的传热距离，并且是平板厚度的1/2，t是从平板的两个面与热源热接触的瞬间起所经过的经过时间，χ是热扩散常数(mm²/sec)，并且是平板的材质所固有的值。

如果以对数表示式(1)，则成为式(2)。

lnα(t)＝ln(4/π)-(π²χ/4h²)t(2)

根据式(2)可知，lnα(t)和经过时间t的关系是具有负斜率的直线关系。因此，热扩散常数χ以式(3)表示。

χ＝负斜率×4h²/π²(3)