硫化橡胶工艺方法

硫化介质和硫化工艺方法
2.1 硫化介质
橡胶硫化多数情况下是在加热条件下进行的,除了用电加热板传导磨具再加热胶料外,对胶料加热还需要一种能传递热能的介质,这种介质称为硫化介质。作为优良的硫化介质的条件是:(1)具有优良的导热性和传热性;(2)具有较高的蓄热能力;(3)具有比较宽的温度范围;(4)对橡胶制品及硫化设备没有污染性和腐蚀性。硫化介质的种类很多,常见的有饱和蒸汽、过热水、热空气、热水、过热蒸汽、熔融盐、固体微粒、红外线、远红外线、γ射线、微波等。
2.1.1 饱和蒸汽
防尘服饱和蒸汽是橡胶工厂应用最为广泛的一种高效能硫化介质。饱和蒸汽的热量主要来源于汽化潜能。汽化潜能是指在一定压力下在沸点时单位质量的气体转化为同温度的液体所释放出的热量,所以无需温度发生变化,就能放出大量能量。其蓄能大[150℃时的汽化潜热达2118.5 kJ/kg],给热系数(传热系数)大[150℃时,为1200~1770W/(m2·K),给热系数是指当冷热两种流体温差为1K时在单位时间内通过单位面积所传递的热量],并可以通过改变压力准确地调节加热温度(见表2-1),操作方便,成本低廉。但所加热的温度受压力的限制,要想得到较高的温度,就必须具有较高的蒸汽压力。这对于那些相对要求高温低压或高压低温的硫化工艺条件难以实行。另外,由于容易产生冷凝水,造成局部低温产生局部欠硫,
如果制品直接在饱和蒸汽中硫化会对制品外观产生不利影响,使表面发污和产生水渍,这就限制了它在要求外观光洁制品中如涂有亮油的胶面胶鞋硫化的使用。
2.1.2 过热水
过热水是指温度在100℃以上的热水,由于为了防止水的汽化必须施加较高的压力,因而有时也称为高压过热水。过热水也是常用的一种硫化介质,主要通过温度的降低来供热,其密度大(150℃时为4312),质量热容大,质量热容是指单位质量的物质当温度变化1K时所吸收或放出的热量,热导率大,热导率是指当壁面积为1,厚度为1,两壁间的温差是1K时,单位时间内以热传导的方式所传递的热量,给热系数大。采用过热水硫化可赋予制品以很高的硫化压力,适用于高压硫化。如轮胎外胎硫化时,将过热水充满水胎或胶囊中,以保持内温度在160~170℃,内压在2.2~2.7MPa范围内。其主要缺点是,传热是通过降温实现的,因此硫化温度不易控制均匀;为保证恒温,必须对过热水进行强制循环滚珠滑轨
同时不断补充热量。此外,过热水在一些场合下,不宜与硫化制品直接接触。
2.1.3 热空气
热空气与过热水一样,也是靠温度的降低来传热的,因而在硫化过程中也需要以风机强制使其循环,
同时需要不断补充热量以防止硫化介质温度的降低。热空气是一种低效能的硫化介质,其质量热容小,密度小,热导率小。其主要特点是加热温度不受压力的影响,可以实现高温低压/也可以实现低温高压。另外,热空气比较干燥,不含水分,对制品的表面质量无不良影响,制品表面光亮。但是,热空气中含有氧气,易使制品氧化,因此热空气硫化过程同时也是橡胶的老化过程,在高温高压下尤为明显。
染料敏化太阳能电池2.1.4 固体熔融液
固体熔融液是指低熔点共熔金属和共熔盐的熔融液。共熔金属常用
2.2 硫化工艺方法
硫化工艺方法很多,根据硫化温度的不同,可分为热硫化工艺和室温硫化工艺及冷硫化工艺,热硫化工艺是指在加热条件下进行的硫化工艺,室温硫化是指在室温条件进行的硫化工艺,冷硫化是指在一氯化硫溶液进行的硫化工艺。根据硫化工艺是否连续可分为间歇式硫化工艺和连续式硫化工艺。另外,还可以按硫化介质、硫化设备和加压设备和加压方式等进行分类。常见的硫化方法分类见图2-1.
2.2.1 室温硫化法
室温硫化法用于需要在室温及不加压的条件下进行硫化的场合。室温硫化通常将硫化剂与溶剂、惰性
配合剂等配成一个组分,橡胶、树脂等与其他配合剂配成另一组分,使用时进行混合。或者利用空气中的水分、氧气等吸入胶料中进行的室温硫化。
天然橡胶或通用合成橡胶可制成室温硫化胶浆(称为自硫胶浆),胶浆中加入二硫代氨基甲酸盐等超促进剂,不需要硫化设备。这类胶浆常用于硫化胶的粘接、制品修补工艺等,例如运输带的冷接工艺、力车胎的彩标志线等。室温硫化型硅橡胶(缩合硫化型)是指在一定条件下,不需要加热分子主链的活性基团就能发生缩合反应形成交联结构。
2.2.2 冷硫化法
冷硫化法即一氯化硫溶液硫化法,把制品浸入2%~5%的一氯化硫的溶液中(溶剂是二硫化碳、苯、四氯化碳)浸渍时间从几秒到几分钟不等。因用此法制得的制品耐老化性不好,现在已经很少使用。
2.2.3 热硫化法
智能电表芯片热硫化法是橡胶工艺中使用最广泛的硫化方法,其方法很多。
2.2.
3.1 间歇式硫化
(1)热水槽硫化法此法为直接常压硫化法,只需把需要硫化的产品浸于热水或盐水(盐水沸点110℃)中,适于胶乳薄膜制品(如乳胶手套、乳胶管、气球等)的硫化。一些大型化工容器衬里,因体积过大,也常使用热水硫化。热源可以是电、蒸汽等。
(2)烘房、烘箱热空气硫化法此法也为直接常压硫化法,该方法有两种方式,一是把半成品放在加热室中加热硫化,如胶乳浸渍制品常用此法;另一种是烘箱硫化,适用于某些特种橡胶制品(如硅橡胶、氟橡胶制品)的二次硫化,例如硅橡胶的二次硫化的条件为(180~250℃)×(8~24h),氟橡胶的二次硫化条件为(200~250℃)×(12~24h),为了使一次硫化的残余物质尽快挥发,热空气保持与外界不断的循环。热源可以是电、蒸汽等。
(3)硫化罐硫化刘华光硫化工艺借助的硫化设备为硫化罐。该工艺最广泛应用的硫化介质为饱和蒸汽,此外热空气或热空气-饱和蒸汽混合硫化介质也很常见。在一些场合下也可用热水、过热水、氮气或其他惰性气体等硫化介质进行硫化。此法可以硫化胶鞋、胶管、胶板、胶布、胶条、胶辊、圆模法和胶囊法V带及风扇带、大型模型制品等大型制品或长条制品,有时也用于硫化轮胎。
硫化罐硫化操作过程主要包括半成品装罐及关闭罐盖,升高罐内的温度和压力,在规定的温度、压力和时间下硫化制品,降低罐内温度和压力,打开罐盖和卸罐取出制品等。仿流明
根据硫化介质的不同,硫化罐硫化工艺又有如下几种主要硫化方法。
(1)直接饱和蒸汽硫化法该法是将饱和蒸汽直接通入硫化罐中,接触橡胶制品或硫化模具而进行制品的热硫化。直接蒸汽硫化的特点是升温快,传热效果好,硫化效率高,温度分布均匀,硫化温度易控制,但制品易被水渍污染。对胶料的要求是硫化起点应快些,以防止制品变形。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,冷凝水会从较凉的制品表面渗入其内部,使制品产生气泡、起鼓或分层,同时使制品该处的温度较低而产生欠硫,表面产生水渍。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,使空气从罐底的支管排出。为消除可能出现的空气滞积区,还需用蒸汽吹洗硫化罐。
由于加热形式的不同,直接蒸汽硫化罐硫化又有开放式硫化、包层硫化、埋粉硫化和模型硫化等几种方法。
a 开始硫化(裸硫化)法对成型好的橡胶半成品不包覆任何外物,在硫化罐内直接以蒸汽硫化即送入硫化罐进行硫化,主要适用于已经具有符合要求的成品结构(形状和尺寸)、在硫化过程中(至少在正式硫化反应发生之前)具有足够挺性而不会改变形状的橡胶制品的硫化,诸如纯胶管、胶布、胶鞋、手套等。
b. 包层硫化法将成型好的橡胶半成品外表面包覆一层或数层湿织物帆布(水布)、铅层或胶片等后(
有时在外面还缠上绳或钢丝),再送入硫化罐进行硫化。包层的目的在于:防止橡胶制品在硫化开始时受热软化而变形;对橡胶制品加压,以保证致密性;防止硫化介质(蒸汽)与制品表面直接接触,而使其污染、变等。该法主要适用于胶管、胶辊、橡胶纺织皮圈、橡皮线等。如白橡皮线,为防止硫化时制品边缘出现水渍,需将半成品的两头用150mm宽的橡皮布包牢扎紧,再用60mm宽的小布条缠绕1~9层,以保证其外观质量。
c. 埋粉硫化法将一些较长的薄壁、中空或窄截面的橡胶制品(如密封胶条)埋在撒有滑石粉的圆盘中进行硫化。埋粉的目的是防止制品在硫化初期由于自身质量的影响而发生形变。而且,还可利用滑石粉吸收硫化过程中生成的冷凝水,使之不与橡胶接触,以保证制品外观。圆盘一般要用金属盖盖好,为了使罐中的压力与圆盘中的压力相一致,可在圆盘或圆盘盖上开小孔。
d. 模型硫化法将待硫化的半成品先装于模型中,用螺栓固定,再放入硫化罐中通入硫化介质进行硫化。这种方法曾用于轮胎和力车胎的硫化,但现在只用于小规格的三角带、风扇带及一些规格较大的模型制品。
(2)热空气硫化法对于硫化罐实施的热空气硫化法,常是使用过饱和蒸汽间接加热罐内空气,而极少有使用电间接加热硫化的。间接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加热空气再以热空气硫化橡胶制品。由于热空气中不含水分,硫化出的橡胶制品表面美观,泽鲜艳,
故热空气硫化法主要适用于外观质量要求高的制品,诸如胶鞋、胶靴等民用生活用品等大多用此种硫化方法。但热空气硫化法易使制品产生氧化,造成导热性差,加热时间长,生产效率低。胶鞋的硫化条件为(138~143℃)×(38~40min)。
吸咪头
为保证加热均匀及制品密实,热空气需具有0.3MPa左右的压力,空气由空气压缩机充入硫化罐,同时保证罐内的温度均匀一致,需设置风扇进行循环。

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