一般来说做密封件生产的时候,很多人碰到泡孔不稳的情况,第一反应都觉得问题出在发泡剂本身,其实根源往往不在这儿。模压出来的密封件要是出现局部欠泡,表面凹痕,还有尺寸收缩的问题,配方工程师最先怀疑的,往往就是发泡剂加少了。但更多情况下,问题其实出在温度设定和胶料实际受热状态的错位上,尤其是OBSH这类分解峰比较窄的发泡剂,对温度变化相当敏感,要是忽略工艺窗口的细节,泡孔质量就很难稳定下来。

通常情况下行业里有个常见误区,不少人只盯着发泡剂厂商给的分解温度范围,完全没意识到这个数值,是在特定测试条件下测出来的。密炼机排胶温度,模具升温速率,还有胶料本身的厚度差异,这些因素都会让实际发泡时机偏离理论值,与其死磕一个绝对温度,不如从热历程和硫化匹配的角度,重新梳理判断的依据。

讨论OBSH发泡剂的使用温度的时候,首先得把几个概念区分开,分解起始温度,就是发泡剂刚开始明显放出气体的临界点,低于这个温度的话,气体生成量根本不够形成有效泡孔。发泡峰值温度对应的是气体释放速率最快的区间,这个时候泡孔膨胀最剧烈,也是控制泡孔尺寸的关键阶段。而胶料实际温度,就取决于模具传热效率,制品厚度还有硫化机台的升温曲线。密封件这类厚度差异很明显的制品,薄壁处和厚壁处的胶料升温速率不一样,同一时刻可能一个区域已经过了发泡峰值,另一个还在分解起始点附近,要是配方和工艺只按一个温度点来设计,厚薄区域的泡孔结构自然会出现差异,解决思路不是去找什么“万能温度”,而是让发泡剂的分解区间,覆盖住胶料实际受热的温度跨度。

OBSH本身属于吸热型发泡剂,分解的时候会吸收热量,这个特性放在密封件配方里是有利有弊的,好处是分解过程相对温和,泡孔均匀性比较好控制;挑战在于吸热效应会短暂拉低胶料的局部温度,削弱硫化体系的交联速度,同时它分解产生的气体大多是二氧化碳,在橡胶里的渗透性比氮气要高,气体的保持性也是配方设计的时候要考虑的维度。所以调整OBSH发泡剂使用温度的时候,不能只看发泡剂本身的分解曲线,还要关注硫化体系的临界温度,两者是“竞争”还是“接力”的关系,直接影响泡孔的定型效果。调试工艺的时候常碰到两种典型情况,发泡剂分解偏早,气体在胶料还没具备足够强度的时候就生成了,气泡很容易合并或者直接从表面逸出来;发泡剂分解偏晚,胶料已经部分交联,黏度上升之后直接限制了气泡膨胀,最后表现出来的就是发泡倍率不足。想让发泡峰刚好出现在胶料达到适宜黏度的窗口内,通常可以选不同分解温度的发泡剂牌号,改变活性氧化锌的用量来微调硫化起步点,或者调整促进剂的品种搭配,这个环节单靠更换发泡剂,不一定是最直接的路径。

密封件硫化时OBSH发泡温度失控?先核对这三个工艺窗口-1

不少密封件厂家都反馈过,仪表上显示的模温明明就在OBSH发泡剂的推荐范围内,但做出来的产品还是会出现局部欠泡,排查半天才发现,模温传感器测的只是模具的表面温度,胶料内部的实际温度可能要滞后20摄氏度以上,尤其在厚壁密封件或者低温硫化体系里,模温和胶芯温度之间的差值,完全足以让发泡剂错过最佳分解区间。解决方向可以从工艺和设备端同步入手,延长低温预热段,让厚壁胶料内部的温度逐步逼近模具温度,降低内外的温差;调整合模之后的升温速率,避免表面快速交联但芯部还没发泡的结构性缺陷;碰到尺寸比较大的制品,也可以考虑分阶段加压或者排气操作,配合发泡气体的膨胀过程。OBSH发泡剂的使用温度根本没有什么放之四海而皆准的固定值,更务实的做法是结合具体制品的厚度,模压设备的升温能力还有硫化体系的特性,建立自己的专属工艺窗口,这个窗口一旦确定下来,批次稳定性会比照搬通用温度参数好很多。

密封件配方的设计逻辑,通常有两种出发点,一种是先确定硫化体系,再反向筛选合适的发泡剂;另一种是先锁定发泡剂品种,再调配硫化速度去匹配,两种思路都能走通,但调试的效率差别挺明显的。从实际接触的经验来看,先明确制品的硬度,密度还有泡孔结构的目标,再倒推发泡剂类型和使用温度区间,过程里用上预分散母胶粒,来改善OBSH在胶料里的分散均匀性,整体的调试周期会更短一些。预分散母胶粒不光能减少粉尘飞扬,还能让发泡剂在胶料里的局部浓度更均匀,降低因为分散不良导致的局部过发或者欠发问题。密封件这类对尺寸一致性和外观要求比较高的产品,发泡均匀性直接影响成品率和后续的装配性能,与其等出现泡孔缺陷之后反复调整硫化温度,不如在配方阶段就把发泡工艺窗口和硫化曲线一并纳入设计,关注温度,但不能只盯着温度这一个变量。杜巴化学在橡胶助剂复配和技术方案方面有持续的积累,可以协助制品企业针对具体的密封件品类,梳理发泡剂选型和工艺参数之间的关系,要是需要结合您的具体配方,工艺要求和性能目标评估方案,完全可以和杜巴化学的技术团队进一步沟通。

密封件硫化时OBSH发泡温度失控?先核对这三个工艺窗口-2