綜合分析橡膠制品氣泡缺陷的成因分析

橡膠中氣泡的形成與橡膠熔體內的蒸汽壓力相對于外部壓力增大有關。當橡膠熔體內含有一些易揮發性物質并處于過飽和狀態時，易揮發物的蒸汽壓力（內壓）超過熔體的壓力（外壓），就開始形成氣泡核。此時高的揮發份濃度、高的溫度、低的外部壓力、低的熔體表面張力、揮發物分子的高活動性及大量的成核劑，均有助于氣泡的生成。由于氣泡的內壓與氣泡的尺寸成反比，氣體成核生成的小氣泡熟化后，就會越過界面擴散到大氣泡里，生成更大的氣泡，這一過程符合Ostwald熟化規律，當內外壓力達到平衡時，氣泡停止生長，氣體向成長中的氣泡內擴散與向橡膠表面的擴散相競爭。 氣體擴散到熔體表面并在那里聚集，以此實現脫揮發份。橡膠表面聚集的氣體會通過模具的各排氣機構從橡膠中溢出，氣體的遷移速度與熔體的粘度成反比，達到一定的硫化程度后，粘度增大就會使氣泡被限定在里面。通常揮發份的濃度是很低的，所以硫化速度適宜且沒有包覆物的情況下，大部分的揮發份會從膠料中排出。 硫化完成后，未擴散到表面的氣泡的尺寸基本固定，并被凍結在里面。產品出模后氣泡一方面通過冷凝的方式減小，另一方面揮發份的剩余壓力會通過氣體擴散到零件表面，從而導致除熱縮以外的收縮，使系統達到平衡，這也是產生橡膠收縮率的一個重要因素。這可以解釋在高壓下硫化的彈性體和在低壓下硫化的彈性體具有相同的密度，可以肯定的是，脫去揮發份的膠料或在高壓下硫化的橡膠在開模后的收縮率較小。 在模具中，由于模具分型面處的氣體可以及時溢出模具，造成該部位氣體濃度降低，產生了相對于內部氣體的濃度梯度，根據Fick定律，這會使氣體不斷地向分型面處擴散，直至氣體擴散完。 在初膠料流動充模時，將模具型腔內部的空氣不斷趕至分型面處并擠出；膠料溢出到合模縫后，氣體向外溢出的阻力增大，此時借助合模后的泄壓排氣又將大部分聚集的氣體排出；合模硫化后，硫化的前期膠料中吸附的濕氣、卷入內部的空氣以及低閃點的操作油等按圖1所示的路徑緩慢遷移至分型面排出；硫化的中期、后期主要是硫化反應產生的氣體，由于橡膠已經部分交聯，粘度增大，氣體擴散的阻力進一步增大，這部分氣體借助硫化時模內的壓力升高，終也會沿分型面排出；硫化完成，產品出模后，外部壓力消除，此時橡膠內部氣體相對于外部又產生了新的氣體濃度梯度，產品內部殘余的氣體仍可以繼續向產品外部擴散，直至達到平衡，后殘余的微量氣體冷卻收縮消失。 在上述過程中，如果某一時刻生產的氣泡由于外界因素不能順利溢出，被交聯的橡膠鎖定在內部或表面，就會生產不可恢復的缺陷，也就是氣泡缺陷。橡膠硫化生產中產生氣泡的現象非常多見，厚制品的硫化更易出現氣泡，氣泡的出現嚴重影響制品的外觀及性能，造成合格率的下降。氣泡只是一個表觀現象，具體的解決方案需要根據產生氣泡的原因而定，產品出現氣泡的原因多種多樣，下面介紹幾種常見的產生氣泡的原因及解決方案。