孟程龍，程 璞，王亞楠

（1.福建省工研苑塑膠技術(shù)研發(fā)有限公司，福建 福州 350008；2.江蘇博生醫(yī)用新材料股份有限公司，江蘇 泰州 225300）

機(jī)械手裝配淺色真空吸盤用橡膠的研制

Development of rubber for light vacuum chuck assembly with manpulator

孟程龍1，程 璞2，王亞楠2

（1.福建省工研苑塑膠技術(shù)研發(fā)有限公司，福建 福州 350008；2.江蘇博生醫(yī)用新材料股份有限公司，江蘇 泰州 225300）

通過產(chǎn)品要求分析、判斷，對(duì)橡膠材料組成進(jìn)行遴選，分析不同補(bǔ)強(qiáng)劑、填充劑對(duì)產(chǎn)品性能的影響，研制出丁腈橡膠淺色真空吸盤配方。經(jīng)過成品檢測(cè)、試用證明，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，完全滿足客戶使用要求。

真空吸盤；橡膠

隨著現(xiàn)代化工業(yè)的不斷發(fā)展及生產(chǎn)過程機(jī)械化和自動(dòng)化水平的提高，工業(yè)機(jī)械手憑借自身顯著的特點(diǎn)，發(fā)展成為一種新型裝置［1～2］。機(jī)械手在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)了人智能性和適應(yīng)性。它作為整機(jī)的附屬部分，動(dòng)作簡(jiǎn)單，工作對(duì)象單一，適用于大批量的自動(dòng)生產(chǎn)［3］，同時(shí)面對(duì)操作人員日趨緊張、人工成本日益增加及產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提升，機(jī)械手能夠大幅度提高生產(chǎn)效率、降低成本、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，操作安全性得到了很大提高。

圖1 扁平吸盤和波紋型吸盤

橡膠真空吸盤是機(jī)械手組成部分，也是真空設(shè)備執(zhí)行器之一，是搬運(yùn)系統(tǒng)和工件之間的連接部件，柔軟又有彈性的吸盤確保不會(huì)損傷工件［4～5］。真空吸盤主要分為扁平吸盤和波紋吸盤兩種種類（如圖1），適用于表面光滑、平整及高度不一、不均勻的工件。橡膠真空吸盤主要應(yīng)用于金屬板材、玻璃行業(yè)、包裝行業(yè)、塑料制品以及碟片行業(yè)，根據(jù)產(chǎn)品使用環(huán)境不同，涉及到的橡膠膠種有丁腈橡膠、硅橡膠、天然橡膠等。本文根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)產(chǎn)品情況分析，通過對(duì)基體材料丁腈橡膠試驗(yàn)，研制出符合要求硫磺硫化-高回彈、低變形、優(yōu)異的耐油性能，良好的老化、耐磨、物理機(jī)械性能等的淺色橡膠真空吸盤。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 原材料

生膠的選擇：根據(jù)產(chǎn)品使用頻率和使用狀態(tài)，此產(chǎn)品應(yīng)具備較好的彈性和變形能力，當(dāng)生膠分子量大時(shí)，分子間作用力增大，大分子鏈不易移動(dòng)，物理機(jī)械性能和彈性變大［6］。本文選擇綜合性能較好的丁腈橡膠2865C，丙稀腈含量28%，門尼黏度，朗盛臺(tái)橡膠（南通）化學(xué)工業(yè)有限公司生產(chǎn)。

補(bǔ)強(qiáng)劑：丁腈橡膠為非結(jié)晶橡膠，無自補(bǔ)強(qiáng)性，必須補(bǔ)強(qiáng)才有使用價(jià)值［7］?？紤]到本產(chǎn)品顏色為淺色，故選用淺色補(bǔ)強(qiáng)材料。丁腈橡膠白色補(bǔ)強(qiáng)劑，以白炭黑補(bǔ)強(qiáng)效果最好［8］。本文選擇3種白炭黑變品種試驗(yàn)，如表1。

表1 不同白炭黑性能參數(shù)

增塑劑：為避免加工工藝差，因而加入增塑劑降低黏度，提高塑性、改善工藝性能及其他物性，選擇市售環(huán)保聚酯類增塑劑TP-95。

填充劑：選用市售硅澡土N85及499做對(duì)比試驗(yàn)。

防老劑：丁腈橡膠耐大氣和熱氧老化性能均優(yōu)于天然橡膠，但耐臭氧老化性能很不穩(wěn)定，考慮到本產(chǎn)品涉及老化及臭氧要求，故選擇市售淺色防老劑AFS并用酚類防老劑264及防護(hù)蠟使用。

硫化劑：根據(jù)產(chǎn)品的要求，同時(shí)也為獲得綜合性能較好的產(chǎn)品，本文硫化體系將選硫磺硫化體系，品種有DM、S、TT，市售。

活性劑：選擇無機(jī)和有機(jī)及硅烷偶聯(lián)劑，均市售。品種有氧化鋅、硬脂酸、SI69。

1.2 儀器與設(shè)備

XK160-320型開放式煉膠機(jī)和QLB-63T型平板硫化機(jī)，江都市新真威實(shí)驗(yàn)機(jī)械有限公司；UR-2030SD型發(fā)泡硫變儀，臺(tái)灣優(yōu)肯科技股份有限公司；CMT4202型微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)，深圳新三思計(jì)量技術(shù)有限公司；401-A熱氧老化箱，江蘇新真威試驗(yàn)機(jī)械有限公司；TY-4069阿克隆磨耗機(jī)、壓縮永久變形器、TY-5004低溫脆性試驗(yàn)儀，江蘇天源試驗(yàn)儀器有限公司；GT-7042回彈儀，高鐵檢測(cè)儀器有限公司。

1.3 試樣制備

將開煉機(jī)輥距調(diào)到l mm，先將丁腈橡膠薄通塑煉，然后把輥距調(diào)到2 mm左右，將塑煉后的生膠放入開煉機(jī)，待膠料包輥后，依次加入硬脂酸、防老劑、炭黑和軟化劑，最后加入硫化交聯(lián)助劑，分別打三角包、薄通各5次，然后出片。停放16 h后，在100T電熱平板硫化機(jī)上硫化試片及硫化公稱直徑 Φ40產(chǎn)品，硫化溫度為160 ℃。

1.4 性能測(cè)試

力學(xué)性能分別按GB/T 528—1998，GB/T 529—1999，GB/T 53l—1999測(cè)試。耐熱空氣老化性能按GB3512—2001測(cè)試，壓縮永久變形性能按GB/T 7759—1996，阿克隆磨耗按GB/T1689—1998，低溫脆性按GB/T1682—1994，耐油試驗(yàn)按1690—2010 ，臭氧老化按GB/T7762—2003等其他性能均按相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同補(bǔ)強(qiáng)劑對(duì)丁腈橡膠及產(chǎn)品的性能影響

從表2可以看出，使用VN3沉淀法白炭黑的拉伸強(qiáng)度、扯斷伸長(zhǎng)率、定伸應(yīng)力、磨耗性能最高，耐油性能也最好，這說明材料粒徑越小，補(bǔ)強(qiáng)性能越高。同時(shí)實(shí)際操作中材料最難分散。2號(hào)堿性白炭黑因比表面積最小，故補(bǔ)強(qiáng)性能最差，表現(xiàn)為故物理機(jī)械性能也最差，因PH呈堿性，沒有對(duì)主體材料硫化產(chǎn)生較大影響，硫化較充分，3 min永久變形和回彈性最好。3號(hào)ER白炭黑各方面性能介于其他兩種之間，綜合考查，選用3號(hào)作為填充劑比較合理。

表2 不同補(bǔ)強(qiáng)劑性能對(duì)比

2.2 不同填料對(duì)丁腈橡膠及產(chǎn)品的性能影響

由表3可以看出，不論1號(hào)還是2號(hào)填料的加入，都對(duì)材料性能產(chǎn)生了一定的影響，包括拉伸強(qiáng)度、扯斷伸長(zhǎng)率、回彈性、壓變、磨耗等性能均呈下降趨勢(shì)；且由于填充劑的加入，耐油性能也發(fā)生較大變化。兩種材料相比，2號(hào)相對(duì)較好，但因產(chǎn)品性能要求，故填充劑不適合在本產(chǎn)品中使用。

表3 不同填料性能對(duì)比

3 成品試驗(yàn)

通過以上補(bǔ)強(qiáng)劑、填充劑性能對(duì)比，確定真空吸盤配方如下：丁腈橡膠：100，氧化鋅：5，硬脂酸：1，聚乙二醇：2，硅烷偶聯(lián)劑：1，防老劑AFS：1.5，264：1.5，蠟：1，白炭黑ER：35 ，增塑劑tp-95：4，促進(jìn)劑DM：TT：S 計(jì)3.8。

將此配方進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用生產(chǎn)制得產(chǎn)品，安裝使用，效果良好。使用壽命超過100萬次。

3.1 生產(chǎn)工藝

混煉：將塑煉好的生膠投入密煉機(jī)，按上述試樣制備加料順序投料，排膠溫度130 ℃，混煉12 min至開煉機(jī)出片、停放待用。

硫化：先將金屬件表面處理（除油-拋光-磷化），涂膠黏劑、烘干，后將加硫后的材料裁剪好一起放入預(yù)熱好的模具共硫化，165 ℃×8 min硫化制品；修邊，包裝。

4 結(jié)語

（1）根據(jù)產(chǎn)品使用環(huán)境、條件，選擇合適主材，本文選擇綜合性能較好的丁腈橡膠2865C。

（2）作為配方的重要組成部分-補(bǔ)強(qiáng)劑，本文通過對(duì)比試驗(yàn)，得出3號(hào)白炭黑具有綜合性能優(yōu)良的特點(diǎn)，適合在該產(chǎn)品中使用。

（3）填充劑的加入使得產(chǎn)品各方面性能相對(duì)降低，故不適合在本產(chǎn)品中使用。

（4）通過成品試驗(yàn)、檢測(cè)，實(shí)際使用證明產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，能滿足用戶使用要求。

［1］ 韓夢(mèng)丹，鄒曉宇.淺談機(jī)械手及其應(yīng)用與發(fā)展前景［J］ .企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2012（31-2）：79～80.

［2］ 馬浩源.淺談工業(yè)機(jī)械手［J］.商情，2011（12）154.

［4］ 李雪梅，曾德懷，丁峰.真空吸盤的設(shè)計(jì)與應(yīng)用［J］.液壓與氣動(dòng)，2004（3）：48.

［3.5］ 陸鑫盛，周洪.氣動(dòng)自動(dòng)化系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)［M］.上海：上?？茖W(xué)文獻(xiàn)出版社出版，2000. 234～243.

［6］ 王忠超.丁腈橡膠性能影響因素研究［D］.蘭州：西北師范大學(xué)，2012.6.

［7.8］ 山東化工學(xué)院橡膠工藝教研組.丁腈橡膠加工與應(yīng)用［M］.北京：石油化學(xué)工業(yè)出版社，1978.74～75.

TQ336.4

1009-797X（2015）13-0048-03

B

10.13520/j.cnki.rpte.2015.13.014

孟程龍（1989-），男，助理工程師，主要從事橡膠配方、生產(chǎn)技術(shù)的研生工作，已發(fā)表論文4篇。

2014-08-28