用于确定起泡临界硫化度的硫化模具和试验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供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。一种硫化模具，其具备上部模具和下部模具，且至少在下部模具上设置有型腔，所述型腔用于填充未硫化的试料橡胶，对该未硫化的试料橡胶加热并加压硫化，制作出硫化度在长度方向上连续变化的起泡临界观察用的橡胶试验体，其中，在该型腔中，除了深度沿长度方向变化的、用于制作橡胶试验体的第1型腔外，还以与该第1型腔连接并延伸的方式增设有第2型腔，该第2型腔作为计测硫化过程中的试料橡胶的升温曲线的场所而配置有温度传感器。在第2型腔的壁部设有用于将温度传感器从外部插拔自如地配置于第2型腔内的适当测温部位的温度传感器插入口。

Vulcanizing mold and test device for determining critical degree of foaming

The utility model provides a vulcanizing mold for determining the critical degree of foaming and a test device with the vulcanizing mold. A vulcanizing mold, the upper mold and the lower die, and at least in the lower mold arranged on the mold cavity, the cavity is used to fill the sample rubber unvulcanized rubber material, for heating the unvulcanized rubber and vulcanizing, making test, degree of sulfur in the length direction of continuous change of foaming the critical observation, in the cavity, in addition to the depth along the length direction of change, the first cavity making rubber test body, also with the first cavity connected and extended way provided with a second cavity, the second cavity as the measurement of the vulcanization process of rubber sample heating the curve of the places and the configuration of a temperature sensor. The wall of the second cavity is provided with a temperature sensor insertion port for inserting the temperature sensor from the outside into a suitable temperature measuring position in the second cavity freely.

【技术实现步骤摘要】
用于确定起泡临界硫化度的硫化模具和试验装置
本技术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。
技术介绍
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)在发泡点确定试验的实施过程中，将从温度传感器得到的计测升温曲线数据和温度计测点处的试料橡胶的厚度2h应用于式(1)，由此根据式(2)、式(3)求得热扩散常数χ。接下来，与起泡临界部位同等厚度的试料橡胶的算出升温曲线能够以如下方式算出，即，将根据式(3)求得的热扩散常数χ和根据上述截面观察确定的起泡临界部位的厚度带入式(2)，求出lnα(t)，将求出的额lnα(t)转换为α(t)，然后根据提供α(t)的式(1)算出。等价硫化时间如下面这样求得。硫化反应速度的温度依存性遵循式(4)所示的阿雷尼厄斯方程式。k＝A·exp[－Ea/RT](4)在此，k是反应速度常数，A是反应的频率因子，R是摩尔气体常量，Ea是表观活化能。如果使用根据式(4)得到的2个温度间的反应速度比，对随时间变化的温度T(t)和基准温度(热源的温度)T0时的硫化反应的速度比进行时间积分，则能够通过式(5)求得与温度履历T(t)等价的基准温度保持时间(等价硫化时间)teq(T0)。并且，t1是加热开始时刻，t2是加热结束时刻。在发泡点确定试验的实施过程中，在计算与起泡临界部位的热履历等价的基准温度保持时间(等价硫化时间)时，通过将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应用于式(5)，来求出该等价硫化时间。接下来，对实用的硫化度进行说明。硫化度在学术上是以在橡胶高分子的分子链间形成的交联点间网络链数密度定义的、表示硫化进行度的尺度，但在实用上，已知可以利用作为工业标准的弹性模量饱和度来代替。这种弹性模量饱和度通过对可从硫化试验机容易地获得的硫化度曲线进行解析来求得。图11是示出根据非专利文献1记载的振动式的硫化试验机所得到的实用的硫化度曲线的曲线图，横轴表示硫化时间，纵轴表示用于使橡胶试验体扭转振动的扭矩振幅。应该注意的是，实用的硫化度曲线在与网络链数密度之间符合大致直线的关系。原因是，在橡胶业界，与硫化进行度相比，广泛利用测定非常容易的工业标准(弹性模量饱和度)来代替表示硫化度。在图11中，记号ME是最小扭矩ML至最大扭矩MH的硫化度增加量的总量。如果设曲线上的任意点的值为M(t)，则通过以百分比表示M(t)-ML与ME之比，能够以式(6)表示硫化度。硫化度＝((M(t)-ML)/ME)*100％(6)在这样的技术背景下，在进行发泡点的确定试验时，另行使用上述硫化试验机，预先取得与发泡点确定试验的被检物材料相同且配比相同的试料橡胶在同一基准温度下的实用的硫化度曲线。然后，根据式(5)求得等价硫化时间，将求得的等价硫化时间应用于图11所示那样的实用的硫化度曲线，确定发泡点。并且，发泡点是硫化度这一物理尺度上的特定点，因此可以根据式(6)求出。在这样的发泡点的确定试验中，将温度传感器尽可能正确地贴在填充于硫化模具的型腔中的试料橡胶(试料填充空间)的厚度中心点处，这对于忠实地计测适当位置处的升温速度和升温曲线、进而对于提高试料橡胶的发泡点的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于确定起泡临界硫化度的硫化模具，其具备：上部模具；和下部模具，在所述下部模具中设置有型腔，所述型腔用于填充未硫化的试料橡胶，对该未硫化的试料橡胶进行加热并加压硫化，从而制作出硫化度在长度方向上连续变化的起泡临界观察用的橡胶试验体，并且所述下部模具与所述上部模具成上下一对，其特征在于，在所述型腔中，除了深度随着从所述长度方向的一端侧朝向另一端侧而变化的用于制作所述橡胶试验体的第1型腔外，还以与所述第1型腔连接并延伸的方式增设有第2型腔，所述第2型腔作为计测硫化过程中的试料橡胶的升温曲线的场所而配置有温度传感器，在所述第2型腔的规定的壁部上设有温度传感器插入口，所述温度传感器插入口用于将所述温度传感器从外部插拔自如地配置在所述第2型腔内的规定的测温部位。

【技术特征摘要】
2015.10.05 JP 2015-1973281.一种用于确定起泡临界硫化度的硫化模具，其具备：上部模具；和下部模具，在所述下部模具中设置有型腔，所述型腔用于填充未硫化的试料橡胶，对该未硫化的试料橡胶进行加热并加压硫化，从而制作出硫化度在长度方向上连续变化的起泡临界观察用的橡胶试验体，并且所述下部模具与所述上部模具成上下一对，其特征在于，在所述型腔中，除了深度随着从所述长度方向的一端侧朝向另一端侧而变化的用于制作所述橡胶试验体的第1型腔外，还以与所述第1型腔连接并延伸的方式增设有第2型腔，所述第2型腔作为计测硫化过程中的试料橡胶的升温曲线的场所而配置有温度传感器，在所述第2型腔的规定的壁部上设有温度传感器插入口，所述温度传感器插入口用于将所述温度传感器从外部插拔自如地配置在所述第2型腔内的规定的测温部位。2.根据权利要求1所述的用于确定起泡临界硫化度的硫化模具，其特征在于，所述第1型腔被设定成深度随着从所述长度方向的一端侧朝向另一端侧而逐渐增大，所述第2型腔与所述第1型腔的另一端连接，并且被设定为比所述第1型腔的最深部浅且比所述第1型腔的最浅部深的均匀的规定的深度。3.根据权利要求1或2所述的用于确定起泡临界硫化度的硫化模具，其特征在于，所述用于确定起泡临界硫化度的硫化模具构成为，所述第2型腔内的所述规定的测温部位被设定在该第2型腔的深度方向中心部或其附近，在所述温度传感器经由所述温度传感器插入口被配置于所述第2型腔时，所述温度传感器的热触点被定位在所述测温部位。4.一种用于确定起泡临界硫化度的试验装置，其具备权利要求1至3中的任意一项所述的用于确定起泡临界硫化度的硫化模具，用于从该硫化模具的所述第1型腔获得所述起泡临界观察用的橡胶试验体，并从所述第2型腔取得硫化过程中的所述试料橡胶的升温曲线数据，其中，在所述起泡临界观察用的橡胶试验体中，与硫化度相对应的起泡的程度在所述长度方向上连续变化，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：户崎近雄，石井浩，
申请(专利权)人：株式会社上岛制作所，
类型：新型
国别省市：日本,JP