在橡膠制品的硫化加工中，硫化的溫度、壓力和時間是構(gòu)成硫化工藝條件的主要因素,這些因素對產(chǎn)品硫化質(zhì)量有決定性的影響,通常被稱為“硫化三要素”，這也是橡膠硫化罐工作中的重要技術(shù)條件。

一、硫化溫度

硫化溫度是橡膠發(fā)生硫化反應(yīng)的基本條件之一,它直接影響硫化反應(yīng)的速度和硫化膠的物理機械性能從而影響制品的質(zhì)量。和一般的化學(xué)反應(yīng)一樣,橡膠硫化反應(yīng)依賴于溫度,隨著溫度的升高,硫化反應(yīng)速度加快,生產(chǎn)效率高,易于生成較多的低硫交聯(lián)鍵；反之,硫化溫度低,硫化速度慢,生產(chǎn)效率低,易于生成較多的多硫交聯(lián)鍵。

顯然,要獲得高的生產(chǎn)效率,應(yīng)盡可能釆用較高的硫化溫度,而硫化溫度的高低取決于膠料配方中的橡膠品種和硫化體系,也與產(chǎn)品的形狀大小厚薄等因素和本廠的工藝條件有關(guān)。實際上并不能無限制地提髙硫化溫度,一般硫化溫度越高膠料物理機械性能越低,過高的溫度會引起橡膠分子鏈的裂解,使性能下降且工藝控制困難。因此,硫化溫度的選擇應(yīng)根據(jù)制品的類型、膠種及硫化體系等幾個方面進行綜合考慮,一般天然橡膠和通用合成橡膠的硫化溫度在120~190℃范圍。

橡膠是熱的不良導(dǎo)體,特別是對于厚橡膠制品,采用高溫硫化很難使內(nèi)外層膠料同時達(dá)到硫化曲線的平坦區(qū)間,有時造成制品內(nèi)部處于欠硫或恰好正硫化時,表面已過硫。而且硫化溫度越高,這種現(xiàn)象越易發(fā)生且外表過硫程度越大。因此,為保證多部件制品及厚壁制品的均勻硫化,除需在配方設(shè)計時充分考慮膠料的硫化平坦性外,在硫化溫度的選擇上也應(yīng)考慮硫化程度低些或采取逐步升溫的方法。而對結(jié)構(gòu)簡單的薄壁制品,硫化溫度可高一些。

不同的硫化體系具有不同的硫化特性,有的所需活化溫度高,有的所需活化溫度低。因此,也要根據(jù)配方中的硫化體系相應(yīng)地選擇適合它的硫化溫度。當(dāng)促進劑的活性溫度較低或制品要求高拉伸性、較低定伸應(yīng)力和硬度時,硫化溫度可低些;當(dāng)促進劑的活性溫度較高或制品要求高定伸應(yīng)力和硬度、低伸長率時,硫化溫度可高些。

此外,各種橡膠的耐髙溫能力也不相同,因此選擇適當(dāng)?shù)牧蚧瘻囟?對于保障產(chǎn)品質(zhì)量和提高硫化效率,有著十分重要的意義。

橡膠硫化技術(shù),硫化罐,硫化的溫度要求

二、硫化壓力

硫化壓力是指硫化過程中橡膠制品單位面積上所受壓力的大小,壓力是橡膠硫化的條件之一。一般橡膠制品在硫化時均需施加一定的壓力。硫化壓力可分為常壓和高壓。通常,常壓硫化適于膠布等薄壁制品,而模壓制品需要較高的壓力。這是因為在硫化過程中,膠料中一些揮發(fā)物(如原材料中的水分,半成品加工過程中混入的加工助劑等)在高溫下會釋放出來,一些多層制品層間夾帶的空氣也會跑出來,對制品會產(chǎn)生不良的影響。所以,硫化時必須施加高的壓力,使揮發(fā)物和空氣從模具排氣孔排出。此外,在壓力條件下,膠料對氣體的溶解度增大,也減小了微觀氣泡的產(chǎn)生。

硫化加壓的方式有:用液壓泵通過平板硫化機把壓力傳遞給模具,再由模具傳遞給膠料的平板加壓;由硫化介質(zhì)直接加壓,如蒸汽加壓；以壓縮空氣加壓,即熱空氣加壓；由注射機注壓及個體硫化機加壓等。

硫化的壓力作用主要有以下幾點:

(1)防止制品在硫化過程中產(chǎn)生氣泡,提高膠料的致密性。硫化時膠料中包含的水分和其他易揮發(fā)物質(zhì),以及硫化反應(yīng)中可能形成的硫化氫氣體,均會在高溫下?lián)]發(fā)逸出而使膠料產(chǎn)生氣泡。若硫化時施加大于膠料可能產(chǎn)生逸出內(nèi)壓力的硫化壓力,則可防止氣泡的產(chǎn)生,提高膠料的致密性。

(2)使膠料易于流動和充滿模腔。為制得花紋清晰、飽滿的制品,必須使膠料能夠流動和充滿模腔。特別是膠料處于未交聯(lián)狀態(tài)的硫化誘導(dǎo)期內(nèi),硫化壓力的作用更為明顯。

(3)提高膠料的致密性和提高膠料與骨架材料的密著性。硫化時,隨著硫化壓力的增加,橡膠透入布層的深度增大,從而可提高橡膠與布層的密著力以及制品的耐屈撓性能。

(4)有助于硫化膠物理機械性能的提高。試驗表明,隨著硫化壓力的增加,硫化膠的些物理機械性能如強度、耐疲勞性、耐磨性等相應(yīng)提髙。但是,過高的硫化壓力對橡膠的性能也會不利,這是因為高壓如同高溫一樣,會加速橡膠分子的熱降解,反而使膠料的性能下降。過高的壓力對設(shè)備的要求也很高,對設(shè)備的損傷也較大,動力成本也高。

硫化壓力的選取應(yīng)根據(jù)膠料配方、膠料可塑性、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和工藝等來選定。一般的原則是,膠料塑性大,硫化壓力宜小;產(chǎn)品厚,層數(shù)多,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,硫化壓力大;制品薄,硫化壓力宜低,甚至可用常溫硫化。

常見橡膠制品硫化的壓力,硫化罐的壓力

三、硫化時間

和許多化學(xué)反應(yīng)一樣,硫化反應(yīng)的進行還依賴于時間。在一定的硫化溫度和壓力的作用下,只有經(jīng)過一定的硫化時間才能達(dá)到符合設(shè)計要求的硫化程度。

通常,橡膠制品的硫化時間應(yīng)在膠料達(dá)到正硫化的范圍內(nèi),根據(jù)制品的性能要求進行選取,并且還要根據(jù)制品的厚度和布層骨架等的存在進行調(diào)整。當(dāng)膠料的配方和硫化溫度確定后,可按物理化學(xué)法、常規(guī)的物理機械性能法或硫化儀法首先確定半成品(試片)膠料的正硫化時間。然后再根據(jù)試片的正硫化時間確定成品硫化時間。

目前,縮短成品硫化時間、提高硫化效率是橡膠工業(yè)的發(fā)展趨勢之一,其主要途徑有兩種:①提高硫化溫度;②調(diào)整配方。在膠料配方相同的情況下,硫化時間則受硫化溫度的制約

由于硫化時間與硫化溫度是相互制約的,因此當(dāng)硫化條件發(fā)生變化時,通常采用能反映兩者內(nèi)在聯(lián)系的等效硫化時間和等效硫化效應(yīng)的方法去解決。這里僅簡單介紹一下等效硫化時間。在硫化過程中,制品在不同硫化溫度下達(dá)到相同硫化效果的時間稱為等效硫化時間,也稱為等價硫化時間或當(dāng)量硫化時間。

硫化罐的硫化時間,橡膠硫化多長時間

硫化罐可根據(jù)需求設(shè)計成全自動控制或半自動控制硫化罐，硫化罐采用電腦電器自動控制，可以精確控制橡膠制品的硫化壓力、硫化時間和硫化溫度。控制系統(tǒng)帶預(yù)存工藝功能，設(shè)置好工藝參數(shù)后，系統(tǒng)自動控制設(shè)備的進氣、加溫、保溫、補壓和泄壓等環(huán)節(jié)。根據(jù)硫化的制品不同可以分為膠管硫化罐、膠輥硫化罐、膠鞋硫化罐、膠帶硫化罐、膠板硫化罐等硫化罐的分類，硫化罐的加熱方式一般采用蒸汽加熱、電加熱和導(dǎo)熱油加熱的方式來進行硫化溫度的提升，采用進氣來補壓。