ゴム製品の表面欠陥の究極的な対応策
2025-05-13 14:05:40ゴム製品の外観品質は製品の等級を決めるだけでなく、顧客の満足度とその後の性能表現にも直接影響を与える。本文は研究開発、品質、品質検査及び生産者に対して、ゴム製品の表面によく見られる3大欠陥――気泡、流痕、材料不足の成因を系統的に分析し、そして詳細な対応策と技術パラメータを提供し、生産現場で参考と実行する。
一、気泡(Bubble/Blister/Void)
(一)一般的な成因
揮発成分の揮発量が基準を超えている:160℃において、膠材中の揮発性有機化合物(TVOC)含有量は1.5%を超えてはならない(推奨値≦1.0%)。
水分含有量が制限を超えている:膠材及び充填材の含水率が0.3%を超えると、成形過程で水蒸気に転化しやすく、気泡が発生する。
排気溝の欠陥:金型排気溝の幅が狭すぎるか、深さが不足しているため、ガスを排出できない(推奨寸法:幅0.03-0.05 mm、深さ0.02-0.04 mm)。
(二)究極の対応策
フォーミュラ端調整
軟化剤の制御:芳香族炭化水素油の推奨使用量は8部(phr)を超えない、パラフィン油は高温で大量の低分子揮発物が発生しないように慎重に使用する必要がある。
充填剤の乾燥基準:白炭ブラック、タルク粉は水分含有量≦0.2%まで乾燥する必要がある(120℃×4時間熱風で乾燥することができる)。
加硫系の最適化:過酸化物(例えばDCP)を使用する場合、推奨使用量は1.5部を超えず、早期放熱分解ガスの発生を避ける。
混練と錬膠プロセス
ミル温度:前段は100〜120℃に制御し、せん断過熱を避ける、排膠前の温度は140℃を超えない。
オープンバッチの排気回数:2~3回の排気を開練し、ローラー距離を1.2~1.5 mmに維持して、ガス放出効果を高めることを提案する。
予混合真空排気装置:高揮発性システムに対して、負圧が-0.08 MPa以上の排気チャンバを配置することを提案する。
成形プロセス制御
真空ダイスパラメータ:真空引き時間は3-8秒、真空度は-0.085 MPaを下回らない。
昇温速度:初期昇温速度は3℃/minを超えないことを推薦し、特に90-130℃の段階では、ガスの外逸に有利である。
金型温度:保温差が±3℃未満であることを確認し、局所高温の早期加硫包気を避ける。
二、流痕(Flow Mark/Cold Line)
(一)成因メカニズム
溶融配線の冷却が速すぎる:ダイ内での接着剤の流速が20 cm/s未満または温度差が15℃を超えると、表面流痕が形成されやすい。
材料せん断の過度:分子鎖分解後の粘度が一致せず、視覚レベルの違いを形成する。
金型の設計が不適切:主流路の厚さが2.5 mm未満、回転角が60°未満の場合、流動死角を形成しやすい。
(二)最適化提案(技術パラメータを含む)
ペースト配合調整
流動性設計指標:セメントメンニ粘度(ML 1+4@100℃)は45-65の間に制御すべきで、型充填流動に有利である。
せん断感受性の調整:射出成形を採用する場合、せん断減粘性特性を有するポリマー(例えばEPDM、BR)を選択しなければならない。
潤滑剤の添加:例えばステアリン酸亜鉛の使用量は1.0〜2.0部であり、摩擦係数を著しく低下させることができる。
金型と流路の改良
流路設計:主流路の幅は≧膠材の厚さの1.5倍であり、推薦厚さ≧3.5 mm、角度≧60°である。
冷料井の配置:深さ≧5 mm、直径≧8 mmの冷料井を設置し、冷料痕を顕著に緩和することができる。
温度制御システムの最適化:多段型温度制御器は各区の温度差が±2℃未満であることを確保する。
注圧プロセスパラメータ
注膠速度:30~60 mm/s(乱流を避けるため低速注射)を推奨する。
保圧時間:通常は10~20秒で、製品の厚さと複雑さに応じて調整します。
ノズルとキャビティの温度差制御:ノズル温度がキャビティ温度よりやや高いことを確保する(推奨温度差3〜5℃)。
三、材料不足(Short Shot/Underfill)
(一)一般的な誘因
接着剤の流動性が悪い:メンニ粘度が高すぎる(ML 1+4>70)ため、流動端が充填できない。
接着剤注入口の設計が不適切である:接着剤注入口の断面積が製品の厚さ×幅×0.8より小さい場合、流速不足を招きやすい。
設備パラメータ偏差:射出圧力が12 MPa未満の場合、キャビティ抵抗を克服するために不足する。
(二)ソリューション(数値推奨を含む)
ペースト設計の最適化
流動指標:メニー粘度は45〜55(射出工程)または50〜60(型押し工程)に制御する。
低温流動促進剤の添加:シランカップリング剤0.5〜1.0部などの反応型シリコーンオイルの使用を推奨する。
充填材構造の最適化:BET比表面積が30 m²/g未満のホワイトカーボンブラックを採用し、流動性を改善できる。
ダイ構造調整
ゲート厚さ:製品の最大厚さの60%より大きい(例えば、製品の厚さが6 mmであれば、ゲート≧3.6 mm)。
マルチポイント接着剤:流動経路が150 mmを超えるか、厚さ比が5を超える製品に対して、マルチポイント接着剤システムを採用することを提案する。
製品の壁厚の差異:構造の最適化、薄すぎる領域の「流動終点」の形成を避け、壁厚の差異は≦2倍であるべきである。
デバイスパラメータの構成
射出速度:40~80 mm/sに制御します。
射出圧力:12-18 MPa、製品の複雑さに応じて段階的に調節する。
保圧時間:製品の厚さに応じて1 mmごとに少なくとも4秒間、例えば5 mm厚製品は少なくとも20秒間保圧する。
まとめ
各重要パラメータノードを正確に制御し、標準化された作業フローと持続的な監視手段を結合することにより、ゴム製品の表面品質を効果的に向上させることができる。企業は完全な欠陥データベースとパラメータ推薦表を構築し、製品品質の安定性と一致性を確保するために、インテリジェントな事前判断と閉ループ最適化を徐々に実現することを提案する。