[发明专利]一种橡胶静/动态流动性测量设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及橡胶加工技术领域，特别涉及检测橡胶成型流动性及确定提高橡胶流动性最佳成型工艺的橡胶流动性测量设备和方法。

背景技术

橡胶成型生产中，随着温度升高，橡胶由高弹态进入粘流态，呈现粘稠的流动状态，胶料具有了流动性，因为有了流动性，使橡胶得以完成充模、延展、成膜、拉伸等一系列工艺过程；由此出现了注射、挤出、压延等成型方法，因此，橡胶的流动性对胶料后续的加工性，制品的质量和稳定性起着决定性作用。橡胶是世界上唯一高度伸缩性与弹性并存的高分子材料。橡胶分子结构具有分子链长、柔顺性好、分子分布宽的特点使橡胶应变滞后应力明显，松弛时间长，粘度高，流动过程中阻力大，流动性差。挤出成型中，橡胶流动性差会造成挤出压力高、挤出胀大现象明显的缺点；注射成型时橡胶流动性差，会造成胶料充模阻力大，注射压力高，设备庞大，成本高，制品成型尺寸受限等缺点。流动性差使橡胶制品成型要比塑料困难的多，能量消耗要大的多，因此，如何提高橡胶熔体的流动性，降低能耗一直是橡胶行业研究的重点。

改善橡胶流动性传统的手段都是从模具结构上、材料配方上、成型工艺上进行改进。设计合理的模具结构，减少橡胶在流动过程中的壁面阻力，使充填速度提高。选择不同弹性变形的生胶，生胶弹性变形能力与胶料的流动性有关，比如丁苯橡胶(SBR)、氯丁橡胶(CR) 和丁基橡胶(IIR)的弹性变形要大于顺丁橡胶(BR)和天然橡胶(NR)的变形；胶料配合剂对流动性的改变有明显的作用，可以通过调整配方获得良好的流动性，改变传统的工艺参数包括成型压力、成型温度、螺杆转速等。但是改变传统工艺参数也会带来相应的缺点，比如提高成型压力，促进橡胶流动，会对橡胶成型设备本身提出更好的强度、刚度及动力要求，导致设备庞大，成本升高；成型温度的提高会受到橡胶焦烧温度的限制，温度升高会一定限度的提高橡胶的流动性，但是过高的温度会导致橡胶早起硫化的发生，使生产过程不能完成。

根据橡胶的流变特性，橡胶分子能够流动的原因在于存在自由活动的空间，分子链的自由空间体积与压力有直接关系，压力大，自由空间体积减少，使分子活动受阻，链的活动能力反而下降，反而会使胶料的流动性下降，所以现有技术都没有从根本上改变橡胶的流动性，降低橡胶的粘度，不利于模具填充能耗降低有限；本发明经过创造性的劳动研发出一种橡胶静/动态流动性测量设备及方法，能够从根本上提高橡胶流动性、增加橡胶填充能力、降低注射压力、节省能耗、并且能够较全面地测量各种配方的橡胶进行挤出、注射静/动态成型的实验，并提供出准确地橡胶动态理论数据集合,为实际生产提供出合理依据。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种橡胶流动性测量设备和方法，该设备测量范围广泛，即可进行橡胶静态流动性测量，又可以进行橡胶注射动态测量和橡胶挤出动态测量，加振位置灵活，并且该设备可以在多参数改变下准确表征橡胶在成型过程中流变性的变化，从而为生产确定橡胶成型的最优工艺参数。

为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种橡胶流动性测量设备，包括机架、安装在机架横梁上的检测装置、和检测装置连接的计算机控制系统、安装在机架内的振动系统以及通过下连接盘和振动系统连接的橡胶成型装置，检测装置包括安装在支架横梁上的压力传感器、通过上连接盘和压力传感器连接的升降机以及通过联轴器与升降机连接的电机，升降机的下端具有向下延伸的伸出段，伸出段的尾端为圆柱形状的压料柱塞(只有尾端与料筒壁面接触，起到压料作用，又减少柱塞与料筒壁面的摩擦力，减少运动阻力。)；橡胶成型装置为橡胶挤出成型装置和橡胶注射成型装置时装置不完全相同，

当橡胶成型装置为橡胶挤出成型装置时，橡胶成型装置包括固定连接在下连接盘上的中空支架、安装在中空支架上的料筒、以及安装在料筒末端与料筒间隙配合的口模，料筒与中空支架过盈配合，料筒开口端具有沿径向延伸的凸缘，凸缘放置在中空支架的上开口端面上，料筒与压料柱塞尾端间隙配合；

当橡胶成型装置为橡胶注射成型装置时，橡胶成型装置包括料筒和料筒连接的注射模具，注射模具的上模板和下模板之间通过螺栓锁紧闭合形成模腔，上模板从上至下依次开设凹槽和与模腔连通的注料通孔，凹槽处上模板与料筒过盈配合，注射模具的下模板通过下连接盘与振动系统固定连接，料筒与压料柱塞尾端间隙配合，间隙配合量为0.03mm，既保证相对运动，又保证胶料不溢出。