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                                               橡膠的微波硫化技術

    一、微波橡膠硫化技術原理及優點:
       
        1.
    橡膠硫化的原理及微波橡膠硫化的優點;

        生橡膠受熱變軟,遇冷變硬、發脆,不易成型,容易磨損,易溶于汽油等有機溶劑,分子內具有雙鍵,易起加成反應,容易老化。為改善橡膠制品的性能,生產上要對生橡膠進行一系列加工過程,在一定條件下,使膠料中的生膠與硫化劑發生化學反應,使其由線型結構的大分子交聯成為立體網狀結構的大分子,使從而使膠料具備高強度、高彈性、高耐磨、抗腐蝕等等優良性能。這個過程稱為橡膠硫化。一般將硫化過程分為四個階段,誘導-預硫-正硫化-過硫。為實現這一反應,必須外加能量使之達到一定的硫化溫度,然后讓橡膠保溫在該硫化溫度范圍內完成全部硫化反應。橡膠硫化可以采用各種方法。傳統方法是將膠料采用蒸汽或遠紅外加熱等硫化工藝。但由于加熱溫度是由介質外部向內部慢慢地熱傳導,因為橡膠物料是不良導熱材料,對橡膠來說加熱依靠物料表面向里層其傳熱速率是很慢的,大部分時間耗費在讓橡膠達到硫化溫度上。所以加熱時間長、效率低、硫化均勻性不好。尤其舊工藝為消除橡膠粘連而使用硅酸鎂(滑石粉),致使橡膠生產車間中粉塵彌漫,空氣中粉塵含量遠超過國家環保部門規定的標準。而且橡膠整體硫化狀態并不理想,這是因為,常規熱傳導情況下,被硫化膠料表面升溫與里層的時間不一,出現硫化不均勻的現象。微波加熱與傳統加熱方式完全不同,是將微波能量穿透到被加熱介質內部直接進行整體加熱,因此加熱迅速,高效節能,大大縮短了橡膠硫化時間,使其加熱均勻性更好,硫化質量較高??梢栽谳^短的時間內越過橡膠極易發生粘連的誘導階段進入預硫階段,革除了舊工藝過程中使用滑石粉的操作,達到環保要求,該生產工藝可使大多數生產工序集中在一條生產線上完成,自動化程度高,能耗低,節省人力,生產穩定,產品質量均勻等,大大改善了生產勞動條件。

        2. 微波橡膠硫化技術的應用現狀:

        微波橡膠硫化技術自20世紀70年代問世以來得到迅速推廣,特別是橡膠微波連續硫化生產線在橡膠擠出制品生產中的推廣應用,其之迅速是史無前例的。日本是微波連續硫化技術發展較快的國家,至今已累計生產450多條微波連續硫化生產線,并向世界各國出口100余條。微波硫化技術在國外工業化國家已成為普遍的生產方式。不僅廣泛用于各種擠壓膠條、膠管的硫化預熱,而且已用于各類輪胎的硫化預熱。我國已從德國、日本、西班牙、英國等國家引進了幾十條微波密封條連續硫化生產線。但進口的微波硫化生產線也存在很多問題,如價格高、維修成本高,微波箱體設計不合理、微波效率低,控制的自動化程度不夠。隨著國內微波能應用技術的發展,國內相繼仿造和改造了多條采用微波硫化橡膠工藝的設備,有些引進設備的廠家與微波能應用廠家合作,開始著手對進口橡膠硫化設備所存在的問題進行改造,使其產品質量和產量有了較大提高。2000年以來隨著多管型微波硫化設備的開發成功,使得設備成本及維修難度降低,目前橡膠的微波硫化技術已日益走向成熟,設備不斷完善,向著高度自動化、省能源、減少環境污染方向努力,以滿足廣大用戶不斷提高的需求,有著巨大潛力和廣闊的市場。

    二、微波橡膠硫化設備及生產工藝:

        目前微波橡膠硫化最實用的基本工藝流程為:從擠出機擠出的成型品通過輸送帶或輥道傳送,進入微波硫化裝置,在此處橡膠迅速升溫到硫化溫度,然后進入二次硫化的熱風槽,橡膠在熱風槽內一定溫度下,保持一定時間,即完成該產品的發泡及硫化過程。此時如果不用熱風槽,硫化全在微波槽中進行,則太浪費能量,而與熱風槽結合起來,就比較經濟。微波橡膠硫化生產線的組成包括擠出機、高溫定型設備、微波硫化設備、熱風硫化設備、冷卻段、牽引機、裁斷機、打孔機等組成。擠出機:用來把橡膠原料擠壓成需要的形狀和結構,擠壓成型的橡膠分為單層橡膠(海綿或實芯膠)、二層復合橡膠(海綿和實芯膠)、三層復合橡膠(鋼芯、海綿和實芯膠)、四層復合橡膠等,對應不同的橡膠種類和規格所使用擠出機的結構和性能也有所不同。
       
    高溫定型設備:主要用來把剛擠壓成型的橡膠采用高溫迅速將其表面硫化定型,防止其變形或與輸送帶粘連而破壞其表面。
       
    微波硫化設備:利用微波加熱速度整體加熱到硫化所需要的溫度,這一過程只需要幾十秒到一兩分鐘的時間。
       
    熱風硫化設備:使橡膠條保持在硫化所需要的溫度范圍內繼續硫化。
       
    冷卻段:用來把橡膠條冷卻到可進行裁斷收集等操作的溫度。
       
    牽引機:提供橡膠條前進的動力。
       
    以上只是硫化一般橡膠條的基本配置。當硫化帶骨架的橡膠條時,在擠出機的前段還配有鋼芯供給設備,在后段根據需要有時還配有打孔機、鋼芯成型機等設備;當硫化非條狀連續式產品時不需要裁斷機。
       
    微波加熱設備是整個微波硫化工藝的核心環節。微波加熱設備的均勻加熱設計顯得特別重要,微波加熱器加熱均勻性設計是橡膠均勻硫化的前提,此外膠料的成分組成比例、色澤深淺和表面的光潔度都會對微波吸收性能產生影響,都需要加以考慮在微波加熱工藝中做適當的協調,以適應工藝的要求。

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