【萬字超細版】橡膠密封件制品21個重點解析硫化方式過程及工藝體系！(圖文)
【萬字超細版】橡膠密封件制品21個重點解析硫化方式過程及工藝體系！
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橡膠密封件制品橡膠硫化制品原理
橡膠受熱變軟，遇冷變硬、發脆，不易成型，容易磨損，易溶于汽油等有機溶劑，分子內具有雙鍵，易起加成反應，容易老化。
為改善橡膠制品的性能，生產上要對生橡膠進行一系列加工過程，在一定條件下，使膠料中的生膠與橡膠硫化制品劑發生化學反應，使其由線型結構的大分子交聯成為立體網狀結構的大分子，使從而使膠料具備高強度、高彈性、高耐磨、抗腐蝕等等優良性能。這個過程稱為橡膠密封件制品橡膠硫化制品。
一般將橡膠硫化制品過程分為四個階段，誘導－預硫－正橡膠硫化制品－過硫。為實現這一反應，必須外加能量使之達到一定的橡膠硫化制品溫度，然后讓橡膠保溫在該橡膠硫化制品溫度范圍內完成全部橡膠硫化制品反應。
橡膠密封件制品橡膠硫化制品的來歷
橡膠硫化制品是膠料通過生膠分子間交聯，形成三維網絡結構，制備橡膠硫化制品膠的基本過程。不同的橡膠硫化制品體系適用于不同的生膠。以橡膠（生膠）為主體，加以多種輔助材料而成的合成體、（輔助材料有幾大體系、填充補強、橡膠硫化制品、防護、增塑、特殊物質加入劑、)而橡膠硫化制品是包覆絕緣層或護套層以后的一種處理方法、其目的就是讓輔助體系里的橡膠硫化制品體系發生作用，使橡膠永久交聯、增加彈性、減少塑性。橡膠硫化制品的名詞是因最早時間是用硫磺使橡膠交聯的故稱橡膠硫化制品，沿用至今.
橡膠密封件制品橡膠硫化制品體系
不飽和橡膠通常使用如下幾類橡膠硫化制品體系。
以硫黃，有機二橡膠硫化制品物及多橡膠硫化制品物、噻唑類、二苯胍類，氧化鋅及硬脂酸為主的橡膠硫化制品劑。這是最通用的橡膠硫化制品體系。但所制得的橡膠硫化制品膠的耐熱氧老化性能不高。
烷基酚醛樹脂。
多鹵化物(如用于聚丁二烯橡膠、丁苯橡膠及丁腈橡膠的六氯乙烷)、六氯-對二甲苯。
雙官能試劑[如醌類、二胺類、偶氮及苯基偶氮衍生物(用于丁基橡膠及乙丙橡膠)等]。
雙馬來酰亞胺，雙丙烯酸酯。兩價金屬的丙烯酸酯(甲基丙烯酸酯)、預聚醚丙烯酸酯。
用于橡膠硫化制品飽和橡膠的有機過氧化物。
飽和橡膠密封件制品橡膠硫化制品不同種類的飽和橡膠時，可使用不同的橡膠硫化制品體系。
橡膠硫化制品三元乙丙橡膠時，使用有機過氧化物與不飽和交聯試劑，如三烯丙基異氰脲酸酯(橡膠硫化制品劑TAIC)。
橡膠硫化制品硅橡膠時也可使用有機過氧化物。乙烯基硅橡膠密封件制品橡膠硫化制品時可在催化劑(Pt)參與條件下進行。
什么是橡膠密封件制品橡膠硫化制品
“橡膠硫化制品過程（Curing）”一詞在整個橡膠工業中普遍使用，在橡膠化學中占有重要地位。橡膠的橡膠硫化制品就是通過橡膠分子間的化學交聯作用將基本上呈塑性的生膠轉化成彈性的和尺寸穩定的產品，橡膠硫化制品后的橡膠的物性穩定，使用溫度范圍擴大。橡膠分子鏈間的橡膠硫化制品（交聯）反應能力取決于其結構。不飽和的二烯類橡膠（如天然橡膠、丁苯橡膠和丁腈橡膠等）分子鏈中含有不飽和雙鍵，可與硫黃、酚醛樹脂、有機過氧化物等通過取代或加成反應形成分子間的交聯。飽和橡膠一般用具有一定能量的自由基（如有機過氧化物）和高能輻射等進行交聯。含有特別官能團的橡膠（如氯磺化聚乙烯等），則通過各種官能團與既定物質的特定反應形成交聯，如橡膠中的亞磺酰胺基通過與金屬氧化物、胺類反應而進行交聯。
橡膠密封件制品橡膠硫化制品體系
多數的通用橡膠采用硫黃或硫給予體橡膠硫化制品，即在生膠中加入硫黃或硫給予體以及縮短橡膠硫化制品時間的促進劑和保證硫黃交聯效率的氧化鋅和硬脂酸組成的活性劑。在實際中通常按硫黃用量及其與促進劑的配比情況劃分成以下幾種典型的橡膠硫化制品體系：
普通硫磺橡膠硫化制品體系由常用硫黃量（＞1.5份）和常用促進劑量配合組成。使用這種橡膠硫化制品體系能使橡膠硫化制品膠形成較多的多硫鍵，和少量的低硫鍵（單硫鍵和雙硫鍵）。橡膠硫化制品膠的拉伸強度較高，耐疲勞性好。缺點是耐熱和耐老化性能較差。
半有效橡膠硫化制品體系由硫黃量0.8～1.5份（或部分硫給予體）與常用促進劑量配合所組成。使用這種橡膠硫化制品體系能使橡膠硫化制品膠形成適當比例的低硫鍵和多硫鍵，橡膠硫化制品膠的扯斷強度和耐疲勞性適中，耐熱、耐老化性能較好。
有效橡膠硫化制品體系由低硫黃量（0.3～0.5份）或部分硫給予體與高促進劑量（一般為2～4份）配合組成。使用這種橡膠硫化制品體系能使橡膠硫化制品膠形成占絕對優勢的的低硫鍵（單硫鍵和雙硫鍵），橡膠硫化制品膠的耐熱、耐老化性能好，缺點是拉伸強度和耐疲勞性能較低。
無硫橡膠硫化制品體系不用硫黃而全部用硫給予體和促進劑配合組成。這種橡膠硫化制品體系與有效橡膠硫化制品體系的性能相似。
橡膠交聯鍵結構與橡膠硫化制品膠性能
使用硫黃或硫給予體作交聯劑的情況，生成的可以是單硫鍵（x＝1）、雙硫鍵（x＝2）和多硫鍵（x＝3～8）；
使用樹脂交聯和肟交聯的情況；
使用過氧化物交聯的過氧化物橡膠硫化制品和利用輻射交聯的輻射橡膠硫化制品的情況，生成碳－碳鍵。
橡膠密封件制品橡膠硫化制品工藝
橡膠在未橡膠硫化制品之前，分子之間沒有產生交聯，因此缺乏良好的物理機械性能，實用價值不大。當橡膠加入橡膠硫化制品劑以后，經熱處理或其他方式能使橡膠分子之間產生交聯，形成三維網狀結構，從而使其性能大大改善，尤其是橡膠的定伸應力、彈性、硬度、拉伸強度等一系列物理機械性能都會大大提高。橡膠大分子在加熱下與交聯劑硫磺發生化學反應，交聯成為立體網狀結構的過程。經過橡膠硫化制品后的橡膠稱橡膠硫化制品膠。橡膠硫化制品是橡膠加工中的最后一個工序，可以得到定型的具有實用價值的橡膠制品。
影響橡膠硫化制品工藝過程的主要因素
硫磺用量。其用量越大，橡膠硫化制品速度越快，可以達到的橡膠硫化制品程度也越高。硫磺在橡膠中的溶解度是有限的,過量的硫磺會由膠料表面析出,俗稱“噴硫”。為了減少噴硫現象，要求在盡可能低的溫度下，或者至少在硫磺的熔點以下加硫。根據橡膠制品的使用要求,硫磺在軟質橡膠中的用量一般不超過3％，在半硬質膠中用量一般為20％左右，在硬質膠中的用量可高達40％以上。
橡膠硫化制品溫度。若溫度高10℃，橡膠硫化制品時間約縮短一半。由于橡膠是不良導熱體，制品的橡膠硫化制品進程由于其各部位溫度的差異而不同。為了保證比較均勻的橡膠硫化制品程度，厚橡膠制品一般采用逐步升溫、低溫長時間橡膠硫化制品。
橡膠硫化制品時間。這是橡膠硫化制品工藝的重要環節。時間過短，橡膠硫化制品程度不足（亦稱欠硫）。時間過長，橡膠硫化制品程度過高（俗稱過硫）。只有適宜的橡膠硫化制品程度(俗稱正橡膠硫化制品)，才能保證最佳的綜合性能
橡膠密封件制品橡膠硫化制品工藝方法
按橡膠硫化制品條件可分為冷橡膠硫化制品、室溫橡膠硫化制品和熱橡膠硫化制品三類。
冷橡膠硫化制品可用于薄膜制品的橡膠硫化制品，制品在含有2％～5％氯化硫的二橡膠硫化制品碳溶液中浸漬,然后洗凈干燥即可。
室溫橡膠硫化制品時,橡膠硫化制品過程在室溫和常壓下進行,如使用室溫橡膠硫化制品膠漿（混煉膠溶液）進行自行車內胎接頭、修補等。
熱橡膠硫化制品是橡膠制品橡膠硫化制品的主要方法。根據橡膠硫化制品介質及橡膠硫化制品方式的不同，熱橡膠硫化制品又可分為直接橡膠硫化制品、間接橡膠硫化制品和混氣橡膠硫化制品三種方法。
o①直接橡膠硫化制品，將制品直接置入熱水或蒸汽介質中橡膠硫化制品。
o②間接橡膠硫化制品，制品置于熱空氣中橡膠硫化制品,此法一般用于某些外觀要求嚴格的制品,如膠鞋等。
o③混氣橡膠硫化制品，先采用空氣橡膠硫化制品，而后再改用直接蒸汽橡膠硫化制品。此法既可以克服蒸汽橡膠硫化制品影響制品外觀的缺點，也可以克服由于熱空氣傳熱慢，而橡膠硫化制品時間長和易老化的缺點。
注壓成型橡膠硫化制品工藝
普通模壓與注壓最明顯的區別在于前者膠料是以冷的狀態充入模腔的，而后者則是將膠料加熱混合，并在接近橡膠硫化制品溫度下注入模腔。因而，在注壓過程中，加熱模板所提供的熱量僅僅只用于維持橡膠硫化制品，它能很快將膠料加熱到190℃-220℃。在模壓過程中，由加熱模板所提供的熱量首先要用于預熱膠料，由于橡膠的導熱性能差，如果制品很厚，熱量要傳導到制品中心需要較長的時間。采用高溫橡膠硫化制品也可在一定程度上縮短操作時間，但往往導致靠近熱板的制品邊緣出現焦燒。采用注壓法橡膠硫化制品，可以縮短成型周期，實現自動化操作，這對大批量生產最為有利。注壓還具有以下優點：可以省去半成品準備、起模和制品修邊等工序；可以生產出尺寸穩定、物理機械性能優異的高質量產品；減少橡膠硫化制品時間，提高生產效率，減少膠料用量，降低成本，減少廢品，提高企業經濟效益。
注壓成型橡膠硫化制品工藝注意事項
采用合理的螺桿轉速、背壓，控制適當的注射機溫度。一般地，應保持出料口膠溫和控制循環溫度之差不大于30度為宜。注射機螺桿的用途是在選定的和均勻的溫度下為每一循環制備足夠量的膠料；它明顯地影響著注射機的產量。背壓是通過放慢注射缸中出油口的流量而產生的，并對注射機所射出膠料，對注射油缸的推擠作用進行限制。實踐中，背壓只會稍微增加對膠料的剪切，而不會引起橡膠硫化制品制品物理性能的降低。
噴嘴的設計。噴嘴連接注射機頭和模具，同時對熱平衡有一定作用。經過噴嘴的壓力損失會經由注射而轉換成為熱量。膠料絕不允許在這個部位橡膠硫化制品。因此，選擇合適的噴嘴直徑非常重要，它影響著噴嘴部位的摩擦生熱、膠料注射時所需要的壓力和充模時間。
合適的模具溫度，最佳的橡膠硫化制品條件。在選擇好膠料的最佳配合之后，重要的就是注射成型條件與橡膠硫化制品條件的相互配合。注壓成型與模壓成型相比，由于模具表面、內部溫度分布不同，要實現良好的橡膠硫化制品就必須對溫度進行高精度控制，使模具表面、內部同時達到最佳橡膠硫化制品條件。高溫會增大橡膠的收縮率，但二者關系是線性的，在生產前應有充分的估計。此外，就成型壓力而言，高壓成型是極為有利的，因為壓力與收縮成反比關系。
安全合理的膠料配方設計。對于進行注壓橡膠硫化制品成型的膠料，要求其具有以下特性：
o膠料的門尼焦燒時間應當盡可能的長，以獲得最大的安全性。通常，門尼焦燒時間應比膠料在機筒中的停留時間長2倍。
o橡膠硫化制品速度快，通過對不同膠料橡膠硫化制品體系的合理選擇，添加合適的促進劑，使膠料在注壓橡膠硫化制品時有令人滿意的效率。
o流動性良好，良好的流動性能減少膠料的停留時間，減少注壓時間，并提高防焦燒能力。
氮氣橡膠硫化制品工藝
采用充氮氣橡膠硫化制品的主要優點是節能和延長膠囊壽命，可節省蒸汽80%，膠囊使用壽命可延長1倍。輪胎在橡膠硫化制品過程中要消耗大量熱能和電能，因此開發和推廣節能橡膠硫化制品工藝意義重大。由于氮氣分子量小、熱容很小，氮氣充入輪胎膠囊內腔時，不會吸熱而引起溫度降低，也不易造成膠囊氧化裂解破壞。
氮氣橡膠硫化制品的工藝特點
先通高溫高壓蒸汽，若干分鐘后切換通入氮氣，利用充氮橡膠硫化制品的“保壓變溫”工藝橡膠硫化制品至結束。因為最初通入幾分鐘蒸汽的熱量足夠保持橡膠硫化制品一條輪胎，理論上只要在完成橡膠硫化制品之前溫度不降到150℃以下即可。但是，采用氮氣橡膠硫化制品時，首先通入的是高溫高壓蒸汽，會造成上下胎側的溫差，要消除上下胎側的橡膠硫化制品溫差，必須合理布置橡膠硫化制品介質噴射的位置，改進密封和熱工管路系統。橡膠硫化制品用氮氣的純度要求達99.99%，最好達到99.999%，并建議企業自配制氮系統，以降低使用成本。氮氣純度不夠，會影響膠囊的使用壽命。將氮氣橡膠硫化制品的“保壓變溫”橡膠硫化制品原理應用于傳統循環過熱水橡膠硫化制品工藝的改造，人們又開發出了用高溫高壓蒸汽加過熱水的橡膠硫化制品工藝取代常規的循環過熱水橡膠硫化制品工藝。橡膠硫化制品時，先通入高溫高壓蒸汽，若干分鐘后切換通入循環過熱水，再過若干分鐘后關閉回水閥停止循環，直到利用潛熱橡膠硫化制品至結束。采用這種新的加熱橡膠硫化制品方法，據理論計算，其能耗僅是傳統橡膠硫化制品工藝方法的1/2。
變溫橡膠硫化制品工藝
變溫橡膠硫化制品工藝過程的關鍵因素
根據成品物理性能試驗和生產經驗，縮短橡膠硫化制品時間。這在一定程度上減輕了過橡膠硫化制品程度。
采用高溫橡膠硫化制品。近年來小型輪胎橡膠硫化制品工藝逐漸向高溫橡膠硫化制品方向發展，且考慮后橡膠硫化制品效應，橡膠硫化制品時間短，對減輕過硫和提高橡膠硫化制品程度的均勻性有一定作用。
進行橡膠硫化制品測溫，找到制品中的最慢橡膠硫化制品點，以該點為依據來確定橡膠硫化制品時間，效果較前兩種好。利用該法可不同程度地提高橡膠硫化制品效率，改善橡膠硫化制品程度的均勻性。但由于實際生產中只考察外溫，輪胎各部位的實際溫度并不確知，加上并不是每次溫度固定不變，因此根據測溫計算出的結果與實際橡膠硫化制品的結果有較大誤差。
橡膠厚制品橡膠硫化制品過程溫度場模擬仿真與預測表明，溫度不均勻是造成輪胎外胎橡膠硫化制品程度不均勻的主要因素。橡膠工業普遍認為外溫恒定是保證質量的重要條件，從設備上要千方百計地實現恒溫。這對非厚橡膠制品來說是正確的，而對輪胎外胎等厚橡膠制品則不然。輪胎在模型中加熱橡膠硫化制品，熱經由模型傳到外胎各部位。橡膠是熱的不良導體，溫升慢，加熱早期外胎各部位存在明顯的溫度梯度，經過較長時間才能達到平衡。
橡膠密封件制品橡膠硫化制品特性實驗
橡膠硫化制品（流變）是橡膠制品生產中最重要的工藝過程，在橡膠硫化制品過程中，橡膠經歷了一系列的物理和化學變化，其物理機械性能和化學性能得到了改善，使橡膠材料成為有一定使用價值的材料，因此橡膠硫化制品對橡膠及其制品的應用有十分重要的意義。橡膠硫化制品是在一定溫度、壓力和時間條件下橡膠大分子鏈發生化學交聯反應的過程。如何制定這些橡膠硫化制品條件以及在生產中實施橡膠硫化制品條件是各種橡膠硫化制品工藝的重要技術內容。
橡膠密封件制品橡膠硫化制品曲線
橡膠在橡膠硫化制品過程中，其各種性能隨橡膠硫化制品時間增加而變化。橡膠的橡膠硫化制品歷程可分為焦燒、預硫、正橡膠硫化制品和過硫四個階段。如下圖所示。
A－起硫快速的膠料B－有延遲特性的膠料C－過硫后定伸強度繼續上升的膠料D－具有返原性的膠料a1－操作焦燒時間a2－剩余焦燒時間b－模型橡膠硫化制品時間
橡膠密封件制品橡膠硫化制品過程
焦燒階段又稱橡膠硫化制品誘導期，是指橡膠在橡膠硫化制品開始前的延遲作用時間，在此階段膠料尚未開始交聯，膠料在模型內有良好的流動性。對于模型橡膠硫化制品制品，膠料的流動、充模必須在此階段完成，否則就發生焦燒。
預硫階段是焦燒期以后橡膠開始交聯的階段。在此階段，隨著交聯反應的進行，橡膠的交聯程度逐漸增加，并形成網狀結構，橡膠的物理機械性能逐漸上升，但尚未達到預期的水平。
正橡膠硫化制品階段，橡膠的交聯反應達到一定的程度，此時的各項物理機械性能均達到或接近最佳值，其綜合性能最佳。
過硫階段是正橡膠硫化制品以后繼續橡膠硫化制品，此時往往氧化及熱斷鏈反應占主導地位，膠料會出現物理機械性能下降的現象。
橡膠密封件制品橡膠硫化制品儀（流變儀）原理
由橡膠硫化制品歷程可以看到，橡膠處在正橡膠硫化制品時，其物理機械性能或綜合性能達到最佳值，預硫或過硫階段膠料性能均不好。達到正橡膠硫化制品狀態所需的最短時間為理論正橡膠硫化制品時間，也稱正橡膠硫化制品點，而正橡膠硫化制品是一個階段，在正橡膠硫化制品階段中，膠料的各項物理機械性能保持最高值，但橡膠的各項性能指標往往不會在同一時間達到最佳值，因此準確測定和選取正橡膠硫化制品點就成為確定橡膠硫化制品條件和獲得產品最佳性能的決定因素。
從橡膠硫化制品反應動力學原理來說，正橡膠硫化制品應是膠料達到最大交聯密度時的橡膠硫化制品狀態，正橡膠硫化制品時間應由膠料達到最大交聯密度所需的時間來確定比較合理。在實際應用中是根據某些主要性能指標（與交聯密度成正比）來選擇最佳點，確定正橡膠硫化制品時間。
橡膠硫化制品儀能夠連續地測定與加工性能和橡膠硫化制品性能有關的參數，包括初始粘度、最低粘度、焦燒時間、橡膠硫化制品速度、正橡膠硫化制品時間和活化能等。
實際上橡膠硫化制品儀測定記錄的是轉矩值，以轉矩的大小來反映膠料的橡膠硫化制品程度，其測定的基本原理是根據彈性統計理論：
式中G－剪切模量，MPa；
ρ－交聯密度，mol/mL；
R－氣體常數，Pa?L/（mol?K）；
T－絕對溫度，K。
即膠料的剪切模量G與交聯密度ρ成正比。而G與轉矩M是存在一定的線性關系的。
從膠料在橡膠硫化制品儀的模具中受力的分析可知，轉子作±3o角度擺動時，對膠料施加一定的作用力使之產生形變。與此同時，膠料將產生剪切力、拉伸力、扭力等，這些合力對轉子將產生轉矩M，阻礙轉子的運動。隨著膠料逐漸橡膠硫化制品，其G也逐漸增加，轉子擺動在固定應變的情況下，所需轉矩M也就成正比例地增加。綜上所述，通過橡膠硫化制品儀測得膠料隨時間的應力變化（橡膠硫化制品儀以轉矩讀數反映），即可表示剪切模量的變化，從而反映橡膠硫化制品交聯過程的情況。
橡膠密封件制品橡膠硫化制品儀測得膠料的硫曲線
在橡膠硫化制品曲線中，最小轉矩ML反映膠料在一定溫度下的可塑性，最大轉矩MH反映橡膠硫化制品膠的模量，焦燒時間和正橡膠硫化制品時間根據不同類型的橡膠硫化制品儀有不同的判別標準，一般取值是：轉矩達到(MH－ML)×10%+ML時所需的時間t10為焦燒時間，轉矩達到(MH－ML)×90%+ML時所需的時間t90為正橡膠硫化制品時間，t90－t10為橡膠硫化制品反應速度，其值越小，橡膠硫化制品速度越快。
橡膠密封件制品橡膠硫化制品儀基本結構
主要包括主機傳動部分、
應力傳感器與微機控制和數據處理系統等組成。
主機包括開啟模的風筒、上下加熱模板、轉子、主軸、偏心軸、傳感器、蝸輪減速機和電機等部分。
橡膠硫化制品儀工作原理
工作室（模具）內有一轉子不斷地以一定的頻率（1.7±0.1HZ）作微小角度（±3o）的擺動。而包圍在轉子外面的膠料在一定的溫度和壓力下，其橡膠硫化制品程度逐步增加，模量則逐步增大，造成轉子擺動轉矩也成比例地增加。轉矩值的變化通過儀器內部的傳感界換成信號送到記錄儀上放大并記錄下來，轉矩隨時間變化的曲線即為橡膠硫化制品特性曲線。
橡膠密封件制品橡膠硫化制品過程和橡膠硫化制品曲線的對應
橡膠密封件制品橡膠硫化制品過程：
完整的橡膠硫化制品體系主要有橡膠硫化制品劑、活化劑、促進劑組成
誘導階段：先是硫磺、促進劑、活化劑的相互作用，是氧化鋅在膠料中溶解度增加，活化促進劑，是促進劑與硫磺之間反應生成一種活性更大的中間產物。
對應橡膠硫化制品曲線→焦燒階段：操作焦燒時間、剩余焦燒時間。它的長短關系到生產加工安全性，決定于膠料配方成分，主要受促進劑的影響。
操作焦燒時間：橡膠加工過程中由于熱積累效應所消耗掉的焦燒時間。
剩余焦燒時間：膠料在模型中加熱保持流動性的時間。
交聯階段：可交聯的自由基（或離子）與橡膠分子鏈產生反應，生成交聯鍵
對應橡膠硫化制品曲線→熱橡膠硫化制品階段：時間長短決定于溫度和膠料配方。溫度越高，促進劑用量越多，橡膠硫化制品速度也越快。
曲線的斜率大小代表橡膠硫化制品反應速度，斜率越大，橡膠硫化制品反應速率越快，生產效率越高。
網絡形成階段：此階段的前期，交聯反應已趨形成，初始階段的交聯鍵發生短化、重排和裂解反應，最后網絡趨于穩定，獲得網絡相對穩定的橡膠硫化制品膠。
對應橡膠硫化制品曲線→平坦橡膠硫化制品階段：網絡形成的前期，交聯反應已基本完成，繼而發生交聯鍵的重排、裂解等反應，膠料強力曲線出現平坦期，平坦橡膠硫化制品時間取決于膠料配方。
對應橡膠硫化制品曲線→過橡膠硫化制品階段：網絡形成的后期，存在著交聯的重排，由于此時主要是交聯鍵及鍵段的熱裂解反應，因此膠料的彈力性能顯著下降
