硫化新工藝改善橡膠制品性能

【橡膠技術(shù)網(wǎng) - 加工工藝】

　　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(jī)械性能，實(shí)用價(jià)值不大。當(dāng)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(qiáng)度等一系列物理機(jī)械性能都會(huì)大大提高。

　　注壓硫化成型

　　普通模壓與注壓最明顯的區(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?jī)H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首先要用于預(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(zhǎng)的時(shí)間。采用高溫硫化也可在一定程度上縮短操作時(shí)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，這對(duì)大批量生產(chǎn)最為有利。注壓還具有以下優(yōu)點(diǎn)：可以省去半成品準(zhǔn)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(jī)械性能優(yōu)異的高質(zhì)量產(chǎn)品；減少硫化時(shí)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(jì)效益。

　　采用注壓硫化成型工藝時(shí)，需要注意以下幾點(diǎn)：

　　1、采用合理的螺桿轉(zhuǎn)速、背壓，控制適當(dāng)?shù)淖⑸錂C(jī)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(jī)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(jī)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(duì)注射機(jī)所射出膠料，對(duì)注射油缸的推擠作用進(jìn)行限制。實(shí)踐中，背壓只會(huì)稍微增加對(duì)膠料的剪切，而不會(huì)引起硫化制品物理性能的降低。

　　2、噴嘴的設(shè)計(jì)。噴嘴連接注射機(jī)頭和模具，同時(shí)對(duì)熱平衡有一定作用。經(jīng)過噴嘴的壓力損失會(huì)經(jīng)由注射而轉(zhuǎn)換成為熱量。膠料絕不允許在這個(gè)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(shí)所需要的壓力和充模時(shí)間。

　　3、合適的模具溫度，最佳的硫化條件。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(shí)現(xiàn)良好的硫化就必須對(duì)溫度進(jìn)行高精度控制，使模具表面、內(nèi)部同時(shí)達(dá)到最佳硫化條件。高溫會(huì)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(jì)。此外，就成型壓力而言，高壓成型是極為有利的，因?yàn)閴毫εc收縮成反比關(guān)系。

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

　　（1）膠料的門尼焦燒時(shí)間應(yīng)當(dāng)盡可能的長(zhǎng)，以獲得最大的安全性。通常，門尼焦燒時(shí)間應(yīng)比膠料在機(jī)筒中的停留時(shí)間長(zhǎng)2倍。

　　（2）硫化速度快，通過對(duì)不同膠料硫化體系的合理選擇，添加合適的促進(jìn)劑，使膠料在注壓硫化時(shí)有令人滿意的效率

　　（3）流動(dòng)性良好，良好的流動(dòng)性能減少膠料的停留時(shí)間，減少注壓時(shí)間，并提高防焦燒能力。

　　選用合適的工藝條件，合理的膠料配方，采用注壓硫化工藝可比普通模壓硫化快10~20倍。降低膠料損失10%~15%.

　　氮?dú)饬蚧�工�?/p>

　　采用充氮?dú)饬蚧�的主要�?yōu)點(diǎn)是節(jié)能和延長(zhǎng)膠囊壽命，可節(jié)省蒸汽80%,膠囊使用壽命可延長(zhǎng)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?dú)夥肿恿啃　�熱容很小，氮�(dú)獬淙胼喬ツz囊內(nèi)腔時(shí)，不會(huì)吸熱而引起溫度降低，也不易造成膠囊氧化裂解破壞。

　　氮?dú)饬蚧�的工藝特點(diǎn)是，先通高溫高壓蒸汽，若干分鐘后切換通入氮?dú)猓�利用充氮硫化�?quot;保壓變溫"工藝硫化至結(jié)束。因?yàn)樽畛跬ㄈ霂追昼娬羝�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?dú)饬蚧瘯r(shí)，首先通入的是高溫高壓蒸汽，會(huì)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(jìn)密封和熱工管路系統(tǒng)。

　　硫化用氮?dú)獾募兌纫�求達(dá)99.99%,最好達(dá)到99.999%,并建議企業(yè)自配制氮系統(tǒng)，以降低使用成本。氮?dú)饧兌炔粔颍瑫?huì)影響膠囊的使用壽命。

　　將氮?dú)饬蚧��?quot;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(shí)，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(jì)算，其能耗僅是傳統(tǒng)硫化工藝方法的1/2.

　　變溫硫化工藝

　　變溫硫化過程的關(guān)鍵在于考慮了以下因素：

　　1、根據(jù)成品物理性能試驗(yàn)和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，縮短硫化時(shí)間。這在一定程度上減輕了過硫化程度。

　　2、采用高溫硫化。近年來小型輪胎硫化工藝逐漸向高溫硫化方向發(fā)展，且考慮后硫化效應(yīng)，硫化時(shí)間短，對(duì)減輕過硫和提高硫化程度的均勻性有一定作用。

　　3、進(jìn)行硫化測(cè)溫，找到制品中的最慢硫化點(diǎn)，以該點(diǎn)為依據(jù)來確定硫化時(shí)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(shí)際生產(chǎn)中只考察外溫，輪胎各部位的實(shí)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(cè)溫計(jì)算出的結(jié)果與實(shí)際硫化的結(jié)果有較大誤差。

　　4、橡膠厚制品硫化過程溫度場(chǎng)模擬仿真與預(yù)測(cè)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(rèn)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(jì)地實(shí)現(xiàn)恒溫。這對(duì)非厚橡膠制品來說是正確的，而對(duì)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(zhǎng)時(shí)間才能達(dá)到平衡。

　　橡膠制品由于有著其特殊的物理機(jī)械性能，應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。隨著時(shí)代的發(fā)展，對(duì)橡膠制品的性能產(chǎn)生了眾多新的要求。為了滿足這些需求，各種新的工藝生產(chǎn)方法不斷出現(xiàn)，不斷變化。注壓硫化，氮?dú)饬蚧�，變溫硫化只是眾多新技術(shù)工藝的縮影。