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橡膠硫化工藝知識介紹

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　　橡膠硫化工藝知識介紹

　　一、傳統(tǒng)橡膠硫化工藝

　　1、影響硫化工藝過程的主要因素：

　　硫磺用量。其用量越大，硫化速度越快，可以達到的硫化程度也越高。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(xiàn)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(jù)橡膠制品的使用要求，硫磺在軟質(zhì)橡膠中的用量一般不超過3%，在半硬質(zhì)膠中用量一般為20%左右，在硬質(zhì)膠中的用量可高達40%以上。

　　硫化溫度。若溫度高10℃，硫化時間約縮短一半。由于橡膠是不良導(dǎo)熱體，制品的硫化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硫化程度，厚橡膠制品一般采用逐步升溫、低溫長時間硫化。

　　2、硫化時間：這是硫化工藝的重要環(huán)節(jié)，時間過短，硫化程度不足(亦稱欠硫)。時間過長，硫化程度過高(俗稱過硫)。只有適宜的硫化程度(俗稱正硫化)，才能保證**佳的綜合性能。

　　二、按硫化條件可分為冷硫化、室溫硫化和熱硫化三類。

　　1、冷硫化可用于薄膜制品的硫化，制品在含有2%～5%氯化硫的二硫化碳溶液中浸漬，然后洗凈干燥即可。

　　2、室溫硫化時，硫化過程在室溫和常壓下進行，如使用室溫硫化膠漿(混煉膠溶液)進行自行車內(nèi)胎接頭、修補等。

　　3、熱硫化是橡膠制品硫化的主要方法。根據(jù)硫化介質(zhì)及硫化方式的不同，熱硫化又可分為直接硫化、間接硫化和混氣硫化三種方法。

　?、僦苯恿蚧?，將制品直接置入熱水或蒸汽介質(zhì)中硫化。

　?、陂g接硫化，制品置于熱空氣中硫化，此法一般用于某些外觀要求嚴格的制品，如膠鞋等。

　　③混氣硫化，先采用空氣硫化，而后再改用直接蒸汽硫化。此法既可以克服蒸汽硫化影響制品外觀的缺點，也可以克服由于熱空氣傳熱慢，而硫化時間長和易老化的缺點。

　　三、橡膠硫化過程

　　橡膠在未硫化之前，分子之間沒有產(chǎn)生交聯(lián)，因此缺乏良好的物理機械性能，實用價值不大。當橡膠加入硫化劑以后，經(jīng)熱處理或其他方式能使橡膠分子之間產(chǎn)生交聯(lián)，形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而使其性能大大改善，尤其是橡膠的定伸應(yīng)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(lián)劑硫磺發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，交聯(lián)成為立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的過程。經(jīng)過硫化后的橡膠稱硫化膠。硫化是橡膠加工中的**后一個工序，可以得到定型的具有實用價值的橡膠制品。

　　四、注壓成型硫化工藝：

　　普通模壓與注壓**明顯的區(qū)別在于前者膠料是以冷的狀態(tài)充入模腔的，而后者則是將膠料加熱混合，并在接近硫化溫度下注入模腔。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硫化，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**要用于預(yù)熱膠料，由于橡膠的導(dǎo)熱性能差，如果制品很厚，熱量要傳導(dǎo)到制品中心需要較長的時間。采用高溫硫化也可在一定程度上縮短操作時間，但往往導(dǎo)致靠近熱板的制品邊緣出現(xiàn)焦燒。采用注壓法硫化，可以縮短成型周期，實現(xiàn)自動化操作，這對大批量生產(chǎn)**為有利。注壓還具有以下優(yōu)點：可以省去半成品準備、起模和制品修邊等工序;可以生產(chǎn)出尺寸穩(wěn)定、物理機械性能優(yōu)異的高質(zhì)量產(chǎn)品;減少硫化時間，提高生產(chǎn)效率，減少膠料用量，降低成本，減少廢品，提高企業(yè)經(jīng)濟效益。

　　五、注壓成型硫化工藝注意事項：

　　采用合理的螺桿轉(zhuǎn)速、背壓，控制適當?shù)淖⑸錂C溫度。一般地，應(yīng)保持出料口膠溫和控制循環(huán)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(huán)制備足夠量的膠料;它明顯地影響著注射機的產(chǎn)量。背壓是通過放慢注射缸中出油口的流量而產(chǎn)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，而不會引起硫化制品物理性能的降低。

　　噴嘴的設(shè)計：

　　噴嘴連接注射機頭和模具，同時對熱平衡有一定作用。經(jīng)過噴嘴的壓力損失會經(jīng)由注射而轉(zhuǎn)換成為熱量。膠料絕不允許在這個部位硫化。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，**佳的硫化條件。在選擇好膠料的**佳配合之后，重要的就是注射成型條件與硫化條件的相互配合。注壓成型與模壓成型相比，由于模具表面、內(nèi)部溫度分布不同，要實現(xiàn)良好的硫化就必須對溫度進行高精度控制，使模具表面、內(nèi)部同時達到**佳硫化條件。高溫會增大橡膠的收縮率，但二者關(guān)系是線性的，在生產(chǎn)前應(yīng)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(guān)系。

　　安全合理的膠料配方設(shè)計。對于進行注壓硫化成型的膠料，要求其具有以下特性：

　　膠料的門尼焦燒時間應(yīng)當盡可能的長，以獲得**大的安全性。通常，門尼焦燒時間應(yīng)比膠料在機筒中的停留時間長2倍。

　　硫化速度快，通過對不同膠料硫化體系的合理選擇，添加合適的促進劑，使膠料在注壓硫化時有令人滿意的效率。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。

　　六、氮氣硫化工藝

　　采用充氮氣硫化的主要優(yōu)點是節(jié)能和延長膠囊壽命，可節(jié)省蒸汽80%，膠囊使用壽命可延長1倍。輪胎在硫化過程中要消耗大量熱能和電能，因此開發(fā)和推廣節(jié)能硫化工藝意義重大。由于氮氣分子量小、熱容很小，氮氣充入輪胎膠囊內(nèi)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。

　　七、氮氣硫化的工藝特點

　　先通高溫高壓蒸汽，若干分鐘后切換通入氮氣，利用充氮硫化的“保壓變溫”工藝硫化至結(jié)束。因為**初通入幾分鐘蒸汽的熱量足夠保持硫化一條輪胎，理論上只要在完成硫化之前溫度不降到150℃以下即可。但是，采用氮氣硫化時，**通入的是高溫高壓蒸汽，會造成上下胎側(cè)的溫差，要消除上下胎側(cè)的硫化溫差，必須合理布置硫化介質(zhì)噴射的位置，改進密封和熱工管路系統(tǒng)。硫化用氮氣的純度要求達99.99%，**好達到99.999%，并建議企業(yè)自配制氮系統(tǒng)，以降低使用成本。氮氣純度不夠，會影響膠囊的使用壽命。將氮氣硫化的“保壓變溫”硫化原理應(yīng)用于傳統(tǒng)循環(huán)過熱水硫化工藝的改造，人們又開發(fā)出了用高溫高壓蒸汽加過熱水的硫化工藝取代常規(guī)的循環(huán)過熱水硫化工藝。硫化時，先通入高溫高壓蒸汽，若干分鐘后切換通入循環(huán)過熱水，再過若干分鐘后關(guān)閉回水閥停止循環(huán)，直到利用潛熱硫化至結(jié)束。采用這種新的加熱硫化方法，據(jù)理論計算，其能耗僅是傳統(tǒng)硫化工藝方法的1/2。

　　八、硫化工藝測溫。

　　高溫硫化工藝過程的關(guān)鍵因素

　　進行硫化測溫，找到制品中的**慢硫化點，以該點為依據(jù)來確定硫化時間，效果較前兩種好。利用該法可不同程度地提高硫化效率，改善硫化程度的均勻性。但由于實際生產(chǎn)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(jù)測溫計算出的結(jié)果與實際硫化的結(jié)果有較大誤差。

　　橡膠厚制品硫化過程溫度場模擬仿真與預(yù)測表明，溫度不均勻是造成輪胎外胎硫化程度不均勻的主要因素。橡膠工業(yè)普遍認為外溫恒定是保證質(zhì)量的重要條件，從設(shè)備上要千方百計地實現(xiàn)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。輪胎在模型中加熱硫化，熱經(jīng)由模型傳到外胎各部位。橡膠是熱的不良導(dǎo)體，溫升慢，加熱早期外胎各部位存在明顯的溫度梯度，經(jīng)過較長時間才能達到平衡。

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