天然橡膠板的硫化溫度控制是確保其獲得理想物理機(jī)械性能(如強(qiáng)度、彈性、耐磨性、耐老化性)的關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)。控制不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品欠硫(性能不足)、過(guò)硫(性能下降、變脆)或焦燒(早期硫化)。以下是控制要點(diǎn):
1. 理解硫化過(guò)程與溫度關(guān)系:
* 誘導(dǎo)期: 溫度升高,橡膠分子鏈與硫化劑開(kāi)始反應(yīng)前的準(zhǔn)備時(shí)間縮短。溫度過(guò)低,誘導(dǎo)期過(guò)長(zhǎng),生產(chǎn)效率低;溫度過(guò)高,誘導(dǎo)期過(guò)短,易焦燒。
* 交聯(lián)期: 橡膠分子鏈發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。此階段反應(yīng)速率對(duì)溫度極其敏感(遵循阿倫尼烏斯定律)。溫度每升高約10°C,反應(yīng)速率大約提高一倍。因此,溫度直接影響硫化速度和終交聯(lián)密度。
* 過(guò)硫期: 交聯(lián)完成后繼續(xù)加熱,可能導(dǎo)致交聯(lián)鍵斷裂(返原)或生成其它副產(chǎn)物,性能下降。溫度越高,達(dá)到過(guò)硫狀態(tài)越快。
2. 確定溫度范圍:
* 配方?jīng)Q定: 天然橡膠通常采用硫磺硫化體系。其的硫化溫度范圍是140°C - 160°C。具體溫度取決于配方中硫化劑(硫磺)、促進(jìn)劑、活性劑(如氧化鋅、硬脂酸)的種類(lèi)和用量。促進(jìn)劑活性越高,所需硫化溫度可能相對(duì)降低。
* 性能目標(biāo): 追求高彈性、低變形時(shí),可能需要稍低的硫化溫度(如140-150°C)和較長(zhǎng)時(shí)間。追求高強(qiáng)度和耐磨性時(shí),可能采用稍高溫度(如150-160°C)。
* 制品厚度: 對(duì)于較厚的橡膠板,高溫可能導(dǎo)致外部過(guò)硫而內(nèi)部欠硫(熱傳遞滯后)。此時(shí)可能需要降低溫度(如130-150°C)并延長(zhǎng)硫化時(shí)間,以保證內(nèi)外硫化均勻。
3. 溫度控制的具體措施:
* 設(shè)備精度: 硫化設(shè)備(如平板硫化機(jī)、硫化罐)必須配備高精度、響應(yīng)靈敏的溫度控制系統(tǒng)(如PID溫控儀)。加熱介質(zhì)(蒸汽、導(dǎo)熱油、電熱)需能穩(wěn)定、均勻地傳遞熱量。
* 溫度均勻性:
* 模具/熱板溫度: 確保模具或熱板工作面溫度分布均勻(溫差應(yīng)控制在±2°C以內(nèi))。定期檢查加熱元件和溫控傳感器狀態(tài)。
* 傳熱介質(zhì): 選擇合適的傳熱介質(zhì)(如導(dǎo)熱油循環(huán)、使用鋁或不銹鋼墊板)改善熱量從熱源到橡膠的傳遞效率。
* 溫度監(jiān)控: 在關(guān)鍵位置(如靠近模具表面、膠板內(nèi)部埋入熱電偶)設(shè)置溫度傳感器,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)實(shí)際硫化溫度,而非僅依賴設(shè)備設(shè)定值。使用多通道記錄儀記錄溫度-時(shí)間曲線。
* 避免溫度波動(dòng): 保持穩(wěn)定的蒸汽壓力或?qū)嵊蜏囟取p少硫化機(jī)開(kāi)合次數(shù)和環(huán)境溫度變化的影響。
* 防止焦燒: 嚴(yán)格控制膠料在進(jìn)入高溫硫化前的存放時(shí)間和環(huán)境溫度(避免高溫預(yù)熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng))。在配方中使用適量的防焦劑。
4. 動(dòng)態(tài)調(diào)整與優(yōu)化:
* 根據(jù)硫化儀(如門(mén)尼粘度計(jì)、無(wú)轉(zhuǎn)子硫化儀) 測(cè)定的正硫化時(shí)間、焦燒時(shí)間等數(shù)據(jù),結(jié)合制品厚度,計(jì)算并設(shè)定合理的硫化時(shí)間與溫度組合。
* 對(duì)硫化后的產(chǎn)品進(jìn)行物理性能測(cè)試(如拉伸強(qiáng)度、硬度、老化性能),根據(jù)結(jié)果反饋微調(diào)硫化溫度和時(shí)間。
總結(jié): 天然橡膠板硫化溫度控制的在于在特定配方和制品結(jié)構(gòu)下,選擇一個(gè)能實(shí)現(xiàn)充分、均勻硫化且避免焦燒或過(guò)硫的溫度點(diǎn)或范圍(通常140-160°C),并通過(guò)精密的設(shè)備、嚴(yán)格的工藝監(jiān)控和及時(shí)的反饋調(diào)整來(lái)確保該溫度在整個(gè)硫化過(guò)程中穩(wěn)定、均勻地施加到橡膠上。這需要綜合考慮生產(chǎn)效率、能耗和終產(chǎn)品質(zhì)量。
