在橡胶制品的硫化加工中，硫化的温度、压力和时间是构成硫化工艺条件的主要因素,这些因素对产品硫化质量有决定性的影响,通常被称为“硫化三要素”，这也是橡胶硫化罐工作中的重要技术条件。
一、硫化温度
硫化温度是橡胶发生硫化反应的基本条件之一,它直接影响硫化反应的速度和硫化胶的物理机械性能从而影响制品的质量。和一般的化学反应一样,橡胶硫化反应依赖于温度,随着温度的升高,硫化反应速度加快,生产效率高,易于生成较多的低硫交联键；反之,硫化温度低,硫化速度慢,生产效率低,易于生成较多的多硫交联键。
显然,要获得高的生产效率,应尽可能釆用较高的硫化温度,而硫化温度的高低取决于胶料配方中的橡胶品种和硫化体系,也与产品的形状大小厚薄等因素和本厂的工艺条件有关。实际上并不能无限制地提髙硫化温度,一般硫化温度越高胶料物理机械性能越低,过高的温度会引起橡胶分子链的裂解,使性能下降且工艺控制困难。因此,硫化温度的选择应根据制品的类型、胶种及硫化体系等几个方面进行综合考虑,一般天然橡胶和通用合成橡胶的硫化温度在120~190℃范围。
橡胶是热的不良导体,特别是对于厚橡胶制品,采用高温硫化很难使内外层胶料同时达到硫化曲线的平坦区间,有时造成制品内部处于欠硫或恰好正硫化时,表面已过硫。而且硫化温度越高,这种现象越易发生且外表过硫程度越大。因此,为保证多部件制品及厚壁制品的均匀硫化,除需在配方设计时充分考虑胶料的硫化平坦性外,在硫化温度的选择上也应考虑硫化程度低些或采取逐步升温的方法。而对结构简单的薄壁制品,硫化温度可高一些。
不同的硫化体系具有不同的硫化特性,有的所需活化温度高,有的所需活化温度低。因此,也要根据配方中的硫化体系相应地选择适合它的硫化温度。当促进剂的活性温度较低或制品要求高拉伸性、较低定伸应力和硬度时,硫化温度可低些;当促进剂的活性温度较高或制品要求高定伸应力和硬度、低伸长率时,硫化温度可高些。
此外,各种橡胶的耐髙温能力也不相同,因此选择适当的硫化温度,对于保障产品质量和提高硫化效率,有着十分重要的意义。
橡胶硫化技术,硫化罐,硫化的温度要求
二、硫化压力
硫化压力是指硫化过程中橡胶制品单位面积上所受压力的大小,压力是橡胶硫化的条件之一。一般橡胶制品在硫化时均需施加一定的压力。硫化压力可分为常压和高压。通常,常压硫化适于胶布等薄壁制品,而模压制品需要较高的压力。这是因为在硫化过程中,胶料中一些挥发物(如原材料中的水分,半成品加工过程中混入的加工助剂等)在高温下会释放出来,一些多层制品层间夹带的空气也会跑出来,对制品会产生不良的影响。所以,硫化时必须施加高的压力,使挥发物和空气从模具排气孔排出。此外,在压力条件下,胶料对气体的溶解度增大,也减小了微观气泡的产生。
硫化加压的方式有:用液压泵通过平板硫化机把压力传递给模具,再由模具传递给胶料的平板加压;由硫化介质直接加压,如蒸汽加压；以压缩空气加压,即热空气加压；由注射机注压及个体硫化机加压等。
硫化的压力作用主要有以下几点:
(1)防止制品在硫化过程中产生气泡,提高胶料的致密性。硫化时胶料中包含的水分和其他易挥发物质,以及硫化反应中可能形成的硫化氢气体,均会在高温下挥发逸出而使胶料产生气泡。若硫化时施加大于胶料可能产生逸出内压力的硫化压力,则可防止气泡的产生,提高胶料的致密性。
(2)使胶料易于流动和充满模腔。为制得花纹清晰、饱满的制品,必须使胶料能够流动和充满模腔。特别是胶料处于未交联状态的硫化诱导期内,硫化压力的作用更为明显。
(3)提高胶料的致密性和提高胶料与骨架材料的密着性。硫化时,随着硫化压力的增加,橡胶透入布层的深度增大,从而可提高橡胶与布层的密着力以及制品的耐屈挠性能。
(4)有助于硫化胶物理机械性能的提高。试验表明,随着硫化压力的增加,硫化胶的些物理机械性能如强度、耐疲劳性、耐磨性等相应提髙。但是,过高的硫化压力对橡胶的性能也会不利,这是因为高压如同高温一样,会加速橡胶分子的热降解,反而使胶料的性能下降。过高的压力对设备的要求也很高,对设备的损伤也较大,动力成本也高。
硫化压力的选取应根据胶料配方、胶料可塑性、产品结构和工艺等来选定。一般的原则是,胶料塑性大,硫化压力宜小;产品厚,层数多,结构复杂,硫化压力大;制品薄,硫化压力宜低,甚至可用常温硫化。
常见橡胶制品硫化的压力,硫化罐的压力
三、硫化时间
和许多化学反应一样,硫化反应的进行还依赖于时间。在一定的硫化温度和压力的作用下,只有经过一定的硫化时间才能达到符合设计要求的硫化程度。
通常,橡胶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等的存在进行调整。当胶料的配方和硫化温度确定后,可按物理化学法、常规的物理机械性能法或硫化仪法首先确定半成品(试片)胶料的正硫化时间。然后再根据试片的正硫化时间确定成品硫化时间。
目前,缩短成品硫化时间、提高硫化效率是橡胶工业的发展趋势之一,其主要途径有两种:①提高硫化温度;②调整配方。在胶料配方相同的情况下,硫化时间则受硫化温度的制约
由于硫化时间与硫化温度是相互制约的,因此当硫化条件发生变化时,通常采用能反映两者内在联系的等效硫化时间和等效硫化效应的方法去解决。这里仅简单介绍一下等效硫化时间。在硫化过程中,制品在不同硫化温度下达到相同硫化效果的时间称为等效硫化时间,也称为等价硫化时间或当量硫化时间。
硫化罐的硫化时间,橡胶硫化多长时间
硫化罐可根据需求设计成全自动控制或半自动控制硫化罐，硫化罐采用电脑电器自动控制，可以精确控制橡胶制品的硫化压力、硫化时间和硫化温度。控制系统带预存工艺功能，设置好工艺参数后，系统自动控制设备的进气、加温、保温、补压和泄压等环节。根据硫化的制品不同可以分为胶管硫化罐、胶辊硫化罐、胶鞋硫化罐、胶带硫化罐、胶板硫化罐等硫化罐的分类，硫化罐的加热方式一般采用蒸汽加热、电加热和导热油加热的方式来进行硫化温度的提升，采用进气来补压。
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