事實(shí)上,橡膠配方技術(shù)乃是一種選擇和運用材料之科學(xué)和藝術(shù)。一般之橡膠配方目的有三:首先是使橡膠制品具有實(shí)用之物性;其次是能配合現有加工設備進(jìn)行良好之加工作業(yè);最后是以可能之最低成本之配料達到符合客戶(hù)所要求之物性水平。
換言之,設計橡膠配方最需考慮之三要素為配料之物性者、加工性和成本,并使三者獲得一個(gè)適當之平衡點(diǎn),此即配方設計都最主要之工作。
配方中常用之添加劑可摘要分類(lèi)成十個(gè)主要成份:
橡膠或彈性體( elastomers ) :
橡膠配方設計第一個(gè)步驟也是最重要的步驟即為選擇橡膠基材或原料膠。橡膠為工程材料之一種,不論其組成為何,都帶有一些共通之基本特性。所有橡膠都帶有彈性,可彎曲性、韌性、不易透水和透空氣等性質(zhì)。除了這些共通特性外,每種橡膠因組成之不同,各自具有其本身之性質(zhì)。
加硫劑( Vulcanizing agents ) :
添加加硫劑之目的是使配料產(chǎn)生化學(xué)反應而在橡膠分子之間產(chǎn)生架橋( cross linking )之現象而改變橡膠之物性?;瘜W(xué)架橋作用使橡膠配料由柔軟、帶粘性之熱可塑體變成強韌之熱固物,此時(shí)受溫度之影響較少。到目前為止,硫磺仍是最廣泛使用之加硫劑。其它載硫劑(sulfur donor )如二硫化秋蘭姆類(lèi)之 TMTD(TUEX)有時(shí)亦用作全部或局部取代元素硫磺于低硫或無(wú)硫加硫系統之配方,使制品得以改善其耐熱性。配方設計者其第二個(gè)最重要之工作為對于配料加硫系統,加硫劑和促進(jìn)劑之選擇。
加硫促進(jìn)劑( Accelerators ) :
加硫促進(jìn)劑可使配料硫化速率加快而縮短加硫時(shí)間。
活化劑( Activators )和遲延劑 (Retarders):
活化劑是用來(lái)幫助促進(jìn)劑增強其活性和效能,最常用之活化劑有鋅氧粉、硬脂酸、氧化鉛、氧化鎂和胺類(lèi)( H )。
防老劑( Antidegradants ) :
防老劑可延緩橡膠制品因受氧氣、臭氧、熱、金屬催化作用和屈曲運動(dòng)之影響而劣化。因此添加防老劑于配料后可以增強制品之耐老化性并延長(cháng)其使用壽命。
加工助劑( Processing aids ):
加工助劑顧名思義即是幫助配料便于加工作業(yè),如混煉壓延、押出和成型等。
填充劑( Fillers ) :
填充劑可以增強配料之物性,幫助加工性或降低其成本。補強性填充劑可以增加制品之硬度、抗張強度、定伸強度( modulus)、抗撕裂強度和耐磨性。一般常用碳煙或細顆粒之礦質(zhì)材料。
可塑性( Plasticizer ),軟化劑和增粘劑 (Tackfier):
可塑性、軟化劑和增粘劑是用于幫助膠料混練,改變其粘度,增強配料粘性,改善制品在低溫之柔曲性,或代替部份膠料而不致對物性有太多之影響。大體而言,這些類(lèi)之添加劑可當作加工助劑或擴展劑。
色料( Color Pigment ) :
色料是用于非碳煙類(lèi)之配料中以提供特定之顏色。一般常用色料可分為有機類(lèi)和無(wú)機類(lèi)。無(wú)機類(lèi)有氧化鐵、氧化鉻、二氧化鈦(鈦白粉)、硫化鎘、硒化鎘、硫化銻、硫化汞、立得粉(lithopone )和軍藍等。
有機色料比無(wú)機色料要貴很多。但其使用效果較好,色相鮮艷而比重又很低。而且有機色料之色彩變化較無(wú)機色料多。但是,大多數之有機色料對蒸汽、光、酸或堿均不安定,而且有時(shí)還會(huì )游移到制品表面。
特殊用途之材料:
特殊用途之材料即非經(jīng)常在水多數之配料如發(fā)泡劑、調味劑、粘著(zhù)助劑、耐燃劑、防霉劑和紫外線(xiàn)吸收劑等即是。
配方設計程序 :
幾乎所有之新配方系自現有配方加以修改而成。目前,已委很少人嘗試設計一個(gè)全新的配方,因為在實(shí)用上是不太需要的。為使配方有效,配方設計工作人員應設法利用內在或外在已有之各類(lèi)技術(shù)資料,然后根據所需而加以整理、分析,并運用個(gè)人想像力和創(chuàng )造力而進(jìn)行設計配方。下述各步驟可作為配方設計之參考。
確定目標物之物性和成本。
選擇適用之原料膠。
研制現有類(lèi)似配料之試驗數據。
參考各類(lèi)有關(guān)材料之技術(shù)資料。
設定初期配方。
試作小樣品以測試物性可否符合目標物。
估算所用材料之成本作為進(jìn)一步評估之參考資料。
評估此配料在現場(chǎng)之作業(yè)性。
以該配方試制目標物。
測試其物性是否能符合規格。