機械手裝配淺色真空吸盤用橡膠的研制

孟程龍，程 璞，王亞楠

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

機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研發有限公司，福建 福州 350008；2.江蘇博生醫用新材料股份有限公司，江蘇 泰州 225300）

通過產品要求分析、判斷，對橡膠材料組成進行遴選，分析不同補強劑、填充劑對產品性能的影響，研制出丁腈橡膠淺色真空吸盤配方。經過成品檢測、試用證明，產品質量穩定，完全滿足客戶使用要求。

真空吸盤；橡膠

隨著現代化工業的不斷發展及生產過程機械化和自動化水平的提高，工業機械手憑借自身顯著的特點，發展成為一種新型裝置［1～2］。機械手在構造和性能上兼有人和機器各自的優點，尤其體現了人智能性和適應性。它作為整機的附屬部分，動作簡單，工作對象單一，適用于大批量的自動生產［3］，同時面對操作人員日趨緊張、人工成本日益增加及產品質量的不斷提升，機械手能夠大幅度提高生產效率、降低成本、穩定產品質量，操作安全性得到了很大提高。

圖1 扁平吸盤和波紋型吸盤

橡膠真空吸盤是機械手組成部分，也是真空設備執行器之一，是搬運系統和工件之間的連接部件，柔軟又有彈性的吸盤確保不會損傷工件［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用于金屬板材、玻璃行業、包裝行業、塑料制品以及碟片行業，根據產品使用環境不同，涉及到的橡膠膠種有丁腈橡膠、硅橡膠、天然橡膠等。本文根據實際生產產品情況分析，通過對基體材料丁腈橡膠試驗，研制出符合要求硫磺硫化-高回彈、低變形、優異的耐油性能，良好的老化、耐磨、物理機械性能等的淺色橡膠真空吸盤。

1 實驗

1.1 原材料

生膠的選擇：根據產品使用頻率和使用狀態，此產品應具備較好的彈性和變形能力，當生膠分子量大時，分子間作用力增大，大分子鏈不易移動，物理機械性能和彈性變大［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，朗盛臺橡膠（南通）化學工業有限公司生產。

補強劑：丁腈橡膠為非結晶橡膠，無自補強性，必須補強才有使用價值［7］。考慮到本產品顏色為淺色，故選用淺色補強材料。丁腈橡膠白色補強劑，以白炭黑補強效果最好［8］。本文選擇3種白炭黑變品種試驗，如表1。

表1 不同白炭黑性能參數

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，選擇市售環保聚酯類增塑劑TP-95。

填充劑：選用市售硅澡土N85及499做對比試驗。

防老劑：丁腈橡膠耐大氣和熱氧老化性能均優于天然橡膠，但耐臭氧老化性能很不穩定，考慮到本產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及防護蠟使用。

硫化劑：根據產品的要求，同時也為獲得綜合性能較好的產品，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：選擇無機和有機及硅烷偶聯劑，均市售。品種有氧化鋅、硬脂酸、SI69。

1.2 儀器與設備

XK160-320型開放式煉膠機和QLB-63T型平板硫化機，江都市新真威實驗機械有限公司；UR-2030SD型發泡硫變儀，臺灣優肯科技股份有限公司；CMT4202型微機控制電子萬能試驗機，深圳新三思計量技術有限公司；401-A熱氧老化箱，江蘇新真威試驗機械有限公司；TY-4069阿克隆磨耗機、壓縮永久變形器、TY-5004低溫脆性試驗儀，江蘇天源試驗儀器有限公司；GT-7042回彈儀，高鐵檢測儀器有限公司。

1.3 試樣制備

將開煉機輥距調到l mm，先將丁腈橡膠薄通塑煉，然后把輥距調到2 mm左右，將塑煉后的生膠放入開煉機，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電熱平板硫化機上硫化試片及硫化公稱直徑 Φ40產品，硫化溫度為160 ℃。

1.4 性能測試

力學性能分別按GB/T 528—1998，GB/T 529—1999，GB/T 53l—1999測試。耐熱空氣老化性能按GB3512—2001測試，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，耐油試驗按1690—2010 ，臭氧老化按GB/T7762—2003等其他性能均按相應的國家標準或行業標準進行測試。

2 結果與討論

2.1 不同補強劑對丁腈橡膠及產品的性能影響

從表2可以看出，使用VN3沉淀法白炭黑的拉伸強度、扯斷伸長率、定伸應力、磨耗性能最高，耐油性能也最好，這說明材料粒徑越小，補強性能越高。同時實際操作中材料最難分散。2號堿性白炭黑因比表面積最小，故補強性能最差，表現為故物理機械性能也最差，因PH呈堿性，沒有對主體材料硫化產生較大影響，硫化較充分，3 min永久變形和回彈性最好。3號ER白炭黑各方面性能介于其他兩種之間，綜合考查，選用3號作為填充劑比較合理。

表2 不同補強劑性能對比

2.2 不同填料對丁腈橡膠及產品的性能影響

由表3可以看出，不論1號還是2號填料的加入，都對材料性能產生了一定的影響，包括拉伸強度、扯斷伸長率、回彈性、壓變、磨耗等性能均呈下降趨勢；且由于填充劑的加入，耐油性能也發生較大變化。兩種材料相比，2號相對較好，但因產品性能要求，故填充劑不適合在本產品中使用。

表3 不同填料性能對比

3 成品試驗

通過以上補強劑、填充劑性能對比，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，促進劑DM：TT：S 計3.8。

將此配方進行實際應用生產制得產品，安裝使用，效果良好。使用壽命超過100萬次。

3.1 生產工藝

混煉：將塑煉好的生膠投入密煉機，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熱好的模具共硫化，165 ℃×8 min硫化制品；修邊，包裝。

4 結語

（1）根據產品使用環境、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-補強劑，本文通過對比試驗，得出3號白炭黑具有綜合性能優良的特點，適合在該產品中使用。

（3）填充劑的加入使得產品各方面性能相對降低，故不適合在本產品中使用。

（4）通過成品試驗、檢測，實際使用證明產品質量穩定，能滿足用戶使用要求。

［1］ 韓夢丹，鄒曉宇.淺談機械手及其應用與發展前景［J］ .企業技術開發，2012（31-2）：79～80.

［2］ 馬浩源.淺談工業機械手［J］.商情，2011（12）154.

［4］ 李雪梅，曾德懷，丁峰.真空吸盤的設計與應用［J］.液壓與氣動，2004（3）：48.

［3.5］ 陸鑫盛，周洪.氣動自動化系統的優化設計［M］.上海：上海科學文獻出版社出版，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，2012.6.

［7.8］ 山東化工學院橡膠工藝教研組.丁腈橡膠加工與應用［M］.北京：石油化學工業出版社，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、生產技術的研生工作，已發表論文4篇。

2014-08-28