2016/7/16 13:32:18
橡胶板的工艺

橡胶板硫化是橡胶板制品生产的最后一个工艺过程，橡胶板硫化是指将具有塑性的混炼胶经过适当加工而成的半成品，在一定外部条件下通过化学因素或物理因素的作用，重新转化为弹性橡胶板或硬质橡胶板，从而获得使用性能的工艺过程。
橡胶板硫化的实质是橡胶板的微观结构发生了质的变化，即通过交联反应，使线型的橡胶板分子转化为空间网状结构（软质硫化橡胶板）或体型结构（硬质硫化橡胶板）。几乎所有的橡胶板制品都要经过交联才具有使用性能，所以大部分的橡胶板制品都是硫化橡胶板。


1、 橡胶板硫化历程
橡胶板在硫化过程中，各种性能均会随着硫化的进程而发生变化，这种变化曲线技能够反映胶料的硫化历程。橡胶板的硫化历程可分为四个阶段：第一阶段是橡胶板硫化进行钱期，是焦烧阶段；第二阶段是橡胶板热硫化阶段；第三阶段是橡胶板平坦硫化阶段；第四阶段是橡胶板过硫化阶段

2、 橡胶板正硫化及正硫化时间
橡胶板正硫化又称最宜硫化，是指橡胶板硫化过程中胶料综合性能达到****值时的硫化状态。实际上橡胶板正硫化时间不是一个点，而是一个阶段，在正硫化阶段中，胶料的物理机械性能保持最高值或略低于最高值。如果实际胶料的硫化不及正硫化，则称为欠硫；超过橡胶板正硫化，则称为过硫，橡胶板欠硫和橡胶板过硫都会使胶料的物理机械性能和耐老化性能下降。
胶料达到橡胶板正硫化所需要的最短硫化时间称为正硫化时间。橡胶板正硫化时间分为理论和工艺正硫化时间。胶料在硫化过程中达到最大的交联密度时的硫化时间称理论橡胶板正硫化时间；胶料主要性能达到****值的硫化时间称工艺橡胶板正硫化时间。
橡胶板正硫化时间的确定可采用硫化胶物理机械性能测定法、专用仪器法（硫化仪、门尼粘度计）和化学方法，最常用的是物理机械性能法和专用仪器法。

3、 橡胶板硫化工艺条件
橡胶板硫化工艺条件是指影响或决定橡胶板硫化质量的三个重要因素，即橡胶板硫化温度、橡胶板硫化压力和橡胶板硫化时间。
（1）橡胶板硫化温度 橡胶板硫化温度是橡胶发生硫化反应的基本条件，它直接影响硫化速度和产品质量。橡胶板硫化反应和其他化学反应一样，随着橡胶板硫化温度升高，橡胶板硫化速度加快。显然，要提高生产效率，提高橡胶板硫化温度也是它的基本途径之一。
a 各种橡胶板的硫化温度
b 各种橡胶板硫化体系的硫化温度 同一胶种，采用不同的硫化体系时，它适宜的硫化温度也不同。一般来说，橡胶板硫化体系所产生的交联结构耐热性越高，它适应的硫化温度也越高。
普通硫磺硫化体系温度大体在 130-- 158 ° 左右；有效、半有效硫化体系的硫化温度一般掌握在 160--165° 左右；过氧化物及树脂等非硫硫化体系的硫化为年度在170--180°左右。
（2）橡胶板硫化压力 橡胶板硫化压力是指硫化过程中橡胶板制品单位面积上所受压力的大小。除了胶布等薄壁制品以外，其他橡胶板制品在硫化时均需施加一定的压力。
通常，橡胶板硫化压力的选取应根据胶料配方、可塑性及产品结构等决定，胶料可塑性大，压力宜小；产品厚，层数多，结构复杂，压力宜大；制品薄，压力宜低，甚至可用常压。
（3）橡胶板硫化时间 橡胶板制品的硫化温度及硫化压力确定之后，橡胶板硫化时间的制定又是一个关键问题。橡胶板硫化放映和其他许多化学反应一样，都依赖于反应时间。在一定的硫化为年度和硫化压力的作用下，只有经过一定的硫化时间才能达到符合设计要求的橡胶板硫化程度。
a 橡胶板硫化实际那的一般确定方法 通常，橡胶板制品的硫化时间应在胶料达到正硫化的范围内，根据制品的性能要求进行选取，并且还要根据制品的厚度和布层骨架的存在进行调整。首先当橡胶板硫化温度确定后，可按常规的物理机械性能法或硫化仪法确定半成品（试片）胶料的正硫化时间，然后根据胶料的正硫化时间确定成品硫化时间，再根据成品厚度及成品内是否含有骨架情况确定橡胶板硫化时间。
b 橡胶板硫化时间的调整 橡胶板硫化时间是受硫化温度制约的。当橡胶板硫化温度改变是，橡胶板硫化时间必须做相应的调整。通常，可用范特霍夫方程式计算出不同温度下的等效硫化时间。所谓等效硫化时间是指在不同的硫化温度下，经橡胶板硫化获得相同的硫化程度所西药的时间。橡胶板硫化温度和时间关系可用下式表示：
t2 - t1
r1 --------
---- = K 10
r2
式中 r1 ----- 温度为t1的正硫化时间，min；
r2 ----- 温度为t2的正硫化时间，min；
t1，t2 ----- 橡胶板硫化温度，°C
K ----- 橡胶板硫化温度系数（K = 1.8-2.5.通常K = 2）。
橡胶板硫化温度系数的意义是，橡胶板在特定的硫化温度下获得一定性能的硫化时间与温度相差10°C时获得同样性能所需的硫化时间之比。橡胶板硫化温度系数随胶料配方和硫化温度而变化。一般，配方中的生胶和硫化体系的硫化火星越大，硫化温度越高时，K值越大。通常K值在1.8-2.5 之间的变化，可通过实验确定。
（3）橡胶板硫化效应 橡胶板硫化效应等于硫化强度与硫化时间的乘积，即：
E = It
式中 E ----- 橡胶板硫化效应；
I ----- 橡胶板硫化强度；
t ----- 橡胶板硫化时间，min。
橡胶板硫化强度是指胶料在一定的温度范围内，单位时间的硫化程度，橡胶板硫化强度大，说明硫化反应速度快。橡胶板硫化强度取决于胶料的硫化温度及硫化温度系数。

t-100
------
I = K 10
式中 I -----橡胶板硫化强度
t -----橡胶板胶料硫化温度，°C；
K -----橡胶板硫化温度系数。
同种胶料，可在不同的橡胶板硫化温度下硫化但必须达到相同的硫化程度，即 E1 = E2，利用上述公式，可根据一个已知的硫化条件，计算出任意未知硫化条件。
4 橡胶板主要硫化方法
橡胶板硫化方法种类很多，可按使用设备类型、加热介质和硫化工艺方法进行分类。
（1）室温橡胶板硫化法 室温橡胶板硫化法适用于室温及不加压条件下进行硫化的场合。例如室温硫化的硅橡胶板或胶黏剂都属于这种类型。室温硫化胶黏剂通常制成双组分：硫化剂、促进剂及惰性配合剂与溶剂组成一部分；橡胶板及树脂等配合成另一组分。用时根据需要进行混合。
天然橡胶板和其他通用型合成橡胶板可制成室温硫化胶浆（或称自硫胶浆）。胶浆中加有二硫代氨基甲酸盐或黄原酸盐类促进剂。这种胶浆常用于硫化胶的结合和橡胶板制品的修理。
（2）橡胶板热硫化法 橡胶板热硫化法是橡胶板工艺中使用最广泛的硫化方法。加热是增加反应活性、加速交联的一个重要手段。橡胶板热硫化方法很多，有些先成型后硫化，有些成型与硫化同时进行（如注压硫化）。按橡胶板硫化介质可分为直接硫化法、简接硫化法、混气硫化法、加压硫化法和连续硫化法等。

4.1 橡胶板直接硫化法
a、 橡胶板热水硫化法 把产品浸于热水或盐水中，适用于乳胶薄膜制品的硫化。一些大型化工容器衬里，因体积过大，也常适用热水硫化。
b、 橡胶板硫化罐法 橡胶板硫化罐硫化工艺属于间歇式热硫化工艺的范畴。其借助的橡胶板硫化设备为硫化罐。橡胶板硫化罐硫化主要是指直接饱和蒸汽硫化法，橡胶板硫化罐硫化方法有裸硫化、包层硫化、埋粉硫化和模型硫化。
直接饱和蒸汽橡胶板硫化法是将饱和蒸汽直接通入硫化罐中，接触橡胶板制品或模具，而进行制品的热硫化。橡胶板硫化前需将罐内空气完全排除，否则，蒸汽若与空气混合，会使罐内压力升高而改变饱和蒸汽的温度，此外，罐内空气也会增加冷凝水的生成，冷凝水会从较凉的橡胶板制品表面投入其内部，使橡胶板制品产生气泡、起鼓或分层。排除空气的做法是利用空气密度大于蒸汽密度这一特点，从罐的上部逐步充入蒸汽，使空气从罐底得支管排出。为消除可能出现的空气滞积区，还需用蒸汽吹洗硫化罐。
直接蒸汽硫化使用的硫化罐有两种：立式和卧式，其中卧式应用较广。直接蒸汽硫化的优点是操作较方便，成本低廉，又能排除硫化容器中的空气，减少氧对橡胶板的作用。生产效率高，传热效果好，温度分布均匀，橡胶板硫化温度容易控制，但是容易被水渍污染，表面不光滑。这种橡胶板硫化方法要求硫化起点快，以防止制品变形。
4. 2 橡胶板简接硫化法
间接硫化法是使用饱和蒸汽加热罐内的空气，并使热空气具有一定的压力，可防止橡胶板制品产生气泡。简介饱和蒸汽硫化所采用的硫化罐均为夹套式硫化罐或带蛇形加热管的硫化罐。硫化时蒸汽不直接接触橡胶板制品，而是充入夹套或蛇形管加热空气，再以热空气硫化橡胶板制品。
4. 3 橡胶板混气硫化法
单纯用热空气作硫化介质导致热性差、蓄能低、硫化效率低，故常改用热空气和饱和蒸汽混合气体作为橡胶板硫化介质，即在硫化的最初阶段通入热空气使制品定型，在第二阶段再通入饱和蒸汽以加强硫化。如胶鞋的传统硫化工艺常采用此种方法。
4. 4 橡胶板加压硫化法
橡胶板加压硫化法是把半成品放入模型内，在加压的条件下进行硫化，它的特点是胶料致密性好，表面光滑，花纹清晰。加压压力一般为水压、油压及机械压力。热源为蒸汽、电热等。
a、 平板硫化机模压硫化法 橡胶板平板硫化是胶料在性价比模具型腔内加压流动成型和胶料在硫化温度及硫化压力下发生硫化反应的两个过程。
该法是通过饱和蒸汽、电、导热油和过热水加热平板，平板加热磨具。平板硫化的压力通常是由液压（水压或油压）泵提供。橡胶板硫化时，先将半成品胶料放入模具型腔中，然后将模型推入平板间，在上下两平板压紧下进行硫化，到所需的硫化效应后取出模具，再取出橡胶板制品。
b、 液压式立式硫化机硫化法 液压式立式硫化机又称罐式硫化机。它是由立式硫化罐与水压机相连的硫化设备，可在水压机的加压作用下同时硫化多个模型橡胶板制品。目前，罐式硫化机主要应用于汽车外胎的硫化。橡胶板硫化时，将汽车外胎或其他大型模型橡胶板制品的半成品放入模型中，再将模型一次叠放与硫化罐中，由通入罐中的饱和蒸汽直接加热模型，有水压机提供一定的锁模力。此外，还用过热水通过水胎加热加压外胎，以保证橡胶板制品致密、花纹清晰，并使橡胶板制品受热硫化均匀。
c、 个体硫化机硫化法 它是由带有固定模型的特殊结构的硫化机。轮胎使用的个体硫化机为双模式，因其操作包括定性和硫化，所以称为双模定型硫化机。机内装有硫化胶囊，其作用相当于水胎，是硫化机的组成部分之一。胶囊能够膨胀和收缩，便于成品轮胎外胎出模。定型硫化机的有点事自动化程度高、能耗低、硫化效率高，是目前轮胎外胎硫化的主要方式。
d、 橡胶板注射硫化法 注射硫化法是借助于注射成型机而实施的一种成型硫化工艺方法。注压硫化工艺是指将加热的具有良好流动性的胶料通过专门的进胶系统注入闭合的模型，磨具中有注胶口、主流道、分流道。模具的定模固定在注射机热板中与注射机的注射筒相接，动模可移动，在压力下闭合磨具后，再注胶，然后保压硫化。
4.5 橡胶板连续硫化法
随着橡胶板压出制品的发展，为提高质量、增加产量，对大量生产的密封条、纯胶胶管、电线电缆等都逐步采用连续硫化工艺。其优点是产品不受长度限制，无重复硫化，能实现连续化、自动化、提高生产效率。
a、 热空气联系硫化室硫化法 是常见的橡胶板硫化工艺方法，主要用于硫化胶布、胶片和乳胶制品。让制品连续通过硫化室进行加热硫化。硫化室可分为三段，第一段为预热、升温，将橡胶板制品加热到橡胶板硫化温度；第二段为恒温硫化，橡胶板制品于该段内的停留时间可以通过调节橡胶板制品运动速度的方法加以调节；第三段为降温冷却，以便于橡胶板制品的收卷。硫化室可采用间接蒸汽、电、红外线等加热。
b、 鼓式硫化机硫化法 鼓式硫化机是平板硫化机的一种发展，主要是由硫化鼓、加压钢带、长度调节轮、电热装置、传动机构及机架等构成。其特点是以一圆鼓进行加热，圆鼓外饶着环形钢带，橡胶板制品放于圆鼓和钢带间进行加热硫化。钢带起加压作用。为使橡胶板制品两侧均匀受热和硫化，钢带外侧用电加热。圆鼓可以转动，转速可根据橡胶板制品硫化条件进行调节。它主要应用于橡胶板、胶带、三角带等的连续硫化。
c、 微波硫化法 微波硫化的实质在于微波加热，微波加热则是专门利用其中2450MHz频率带的电磁波为能源并经辐射通过胶料，橡胶板胶料则借助于自身的介电损耗特性将电磁能转换为热能而得到加热。由于这个转换过程是在橡胶板内部完成的，所以微波加热省去了热传导所需要的时间，使成为一种快捷的加热方法。