一、傳統橡膠硫化工藝

　　1、影響硫化工藝過(guò)程的主要因素：

　　硫磺用量。其用量越大，硫化速度越快，可以達到的硫化程度也越高。硫磺在橡膠中的溶解度是有限的，過(guò)量的硫磺會(huì )由膠料表面析出，俗稱(chēng)“噴硫”。為了減少?lài)娏颥F象，要求在盡可能低的溫度下，或者至少在硫磺的熔點(diǎn)以下加硫。根據橡膠制品的使用要求，硫磺在軟質(zhì)橡膠中的用量一般不超過(guò)3％，在半硬質(zhì)膠中用量一般為20％左右，在硬質(zhì)膠中的用量可高達40％以上。

　　硫化溫度。若溫度高10℃，硫化時(shí)間約縮短一半。由于橡膠是不良導熱體，制品的硫化進(jìn)程由于其各部位溫度的差異而不同。為了保證比較均勻的硫化程度，厚橡膠制品一般采用逐步升溫、低溫長(cháng)時(shí)間硫化。

　　2、硫化時(shí)間：這是硫化工藝的重要環(huán)節，時(shí)間過(guò)短，硫化程度不足（亦稱(chēng)欠硫）。時(shí)間過(guò)長(cháng)，硫化程度過(guò)高（俗稱(chēng)過(guò)硫）。只有適宜的硫化程度（俗稱(chēng)正硫化），才能保證最佳的綜合性能。

 

　　二、按硫化條件可分為冷硫化、室溫硫化和熱硫化三類(lèi)。

　　1、冷硫化可用于薄膜制品的硫化，制品在含有2％～5％氯化硫的二硫化碳溶液中浸漬，然后洗凈干燥即可。

　　2、室溫硫化時(shí)，硫化過(guò)程在室溫和常壓下進(jìn)行，如使用室溫硫化膠漿（混煉膠溶液）進(jìn)行自行車(chē)內胎接頭、修補等。

　　3、熱硫化是橡膠制品硫化的主要方法。根據硫化介質(zhì)及硫化方式的不同，熱硫化又可分為直接硫化、間接硫化和混氣硫化三種方法。

　?、僦苯恿蚧?，將制品直接置入熱水或蒸汽介質(zhì)中硫化。

　?、陂g接硫化，制品置于熱空氣中硫化，此法一般用于某些外觀(guān)要求嚴格的制品，如膠鞋等。

　?、刍鞖饬蚧?，先采用空氣硫化，而后再改用直接蒸汽硫化。此法既可以克服蒸汽硫化影響制品外觀(guān)的缺點(diǎn)，也可以克服由于熱空氣傳熱慢，而硫化時(shí)間長(cháng)和易老化的缺點(diǎn)。

 

　　三、 橡膠硫化過(guò)程

　　橡膠在未硫化之前，分子之間沒(méi)有產(chǎn)生交聯(lián)，因此缺乏良好的物理機械性能，實(shí)用價(jià)值不大。當橡膠加入硫化劑以后，經(jīng)熱處理或其他方式能使橡膠分子之間產(chǎn)生交聯(lián)，形成三維網(wǎng)狀結構，從而使其性能大大改善，尤其是橡膠的定伸應力、彈性、硬度、拉伸強度等一系列物理機械性能都會(huì )大大提高。橡膠大分子在加熱下與交聯(lián)劑硫磺發(fā)生化學(xué)反應，交聯(lián)成為立體網(wǎng)狀結構的過(guò)程。經(jīng)過(guò)硫化后的橡膠稱(chēng)硫化膠。硫化是橡膠加工中的最后一個(gè)工序，可以得到定型的具有實(shí)用價(jià)值的橡膠制品。

 

　　四、注壓成型硫化工藝：

　　普通模壓與注壓最明顯的區別在于前者膠料是以冷的狀態(tài)充入模腔的，而后者則是將膠料加熱混合，并在接近硫化溫度下注入模腔。因而，在注壓過(guò)程中，加熱模板所提供的熱量?jì)H僅只用于維持硫化，它能很快將膠料加熱到190℃－220℃。在模壓過(guò)程中，由加熱模板所提供的熱量首先要用于預熱膠料，由于橡膠的導熱性能差，如果制品很厚，熱量要傳導到制品中心需要較長(cháng)的時(shí)間。采用高溫硫化也可在一定程度上縮短操作時(shí)間，但往往導致靠近熱板的制品邊緣出現焦燒。采用注壓法硫化，可以縮短成型周期，實(shí)現自動(dòng)化操作，這對大批量生產(chǎn)最為有利。注壓還具有以下優(yōu)點(diǎn)：可以省去半成品準備、起模和制品修邊等工序；可以生產(chǎn)出尺寸穩定、物理機械性能優(yōu)異的高質(zhì)量產(chǎn)品；減少硫化時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，減少膠料用量，降低成本，減少廢品，提高企業(yè)經(jīng)濟效益。

 

　　五、注壓成型硫化工藝注意事項：

　　采用合理的螺桿轉速、背壓，控制適當的注射機溫度。一般地，應保持出料口膠溫和控制循環(huán)溫度之差不大于30度為宜。注射機螺桿的用途是在選定的和均勻的溫度下為每一循環(huán)制備足夠量的膠料；它明顯地影響著(zhù)注射機的產(chǎn)量。背壓是通過(guò)放慢注射缸中出油口的流量而產(chǎn)生的，并對注射機所射出膠料，對注射油缸的推擠作用進(jìn)行限制。實(shí)踐中，背壓只會(huì )稍微增加對膠料的剪切，而不會(huì )引起硫化制品物理性能的降低。

　　噴嘴的設計：

　　噴嘴連接注射機頭和模具，同時(shí)對熱平衡有一定作用。經(jīng)過(guò)噴嘴的壓力損失會(huì )經(jīng)由注射而轉換成為熱量。膠料絕不允許在這個(gè)部位硫化。因此，選擇合適的噴嘴直徑非常重要，它影響著(zhù)噴嘴部位的摩擦生熱、膠料注射時(shí)所需要的壓力和充模時(shí)間。

　　合適的模具溫度，最佳的硫化條件。在選擇好膠料的最佳配合之后，重要的就是注射成型條件與硫化條件的相互配合。注壓成型與模壓成型相比，由于模具表面、內部溫度分布不同，要實(shí)現良好的硫化就必須對溫度進(jìn)行高精度控制，使模具表面、內部同時(shí)達到最佳硫化條件。高溫會(huì )增大橡膠的收縮率，但二者關(guān)系是線(xiàn)性的，在生產(chǎn)前應有充分的估計。此外，就成型壓力而言，高壓成型是極為有利的，因為壓力與收縮成反比關(guān)系。

　　安全合理的膠料配方設計。對于進(jìn)行注壓硫化成型的膠料，要求其具有以下特性：

　　膠料的門(mén)尼焦燒時(shí)間應當盡可能的長(cháng)，以獲得最大的安全性。通常，門(mén)尼焦燒時(shí)間應比膠料在機筒中的停留時(shí)間長(cháng)2倍。

　　硫化速度快，通過(guò)對不同膠料硫化體系的合理選擇，添加合適的促進(jìn)劑，使膠料在注壓硫化時(shí)有令人滿(mǎn)意的效率。流動(dòng)性良好，良好的流動(dòng)性能減少膠料的停留時(shí)間，減少注壓時(shí)間，并提高防焦燒能力。

 

　　六、氮氣硫化工藝

　　采用充氮氣硫化的主要優(yōu)點(diǎn)是節能和延長(cháng)膠囊壽命，可節省蒸汽80％，膠囊使用壽命可延長(cháng)1倍。輪胎在硫化過(guò)程中要消耗大量熱能和電能，因此開(kāi)發(fā)和推廣節能硫化工藝意義重大。由于氮氣分子量小、熱容很小，氮氣充入輪胎膠囊內腔時(shí)，不會(huì )吸熱而引起溫度降低，也不易造成膠囊氧化裂解破壞。

 

　　七、氮氣硫化的工藝特點(diǎn)

　　先通高溫高壓蒸汽，若干分鐘后切換通入氮氣，利用充氮硫化的“保壓變溫”工藝硫化至結束。因為最初通入幾分鐘蒸汽的熱量足夠保持硫化一條輪胎，理論上只要在完成硫化之前溫度不降到150℃以下即可。但是，采用氮氣硫化時(shí)，首先通入的是高溫高壓蒸汽，會(huì )造成上下胎側的溫差，要消除上下胎側的硫化溫差，必須合理布置硫化介質(zhì)噴射的位置，改進(jìn)密封和熱工管路系統。硫化用氮氣的純度要求達99.99％，最好達到99.999％，并建議企業(yè)自配制氮系統，以降低使用成本。氮氣純度不夠，會(huì )影響膠囊的使用壽命。 將氮氣硫化的“保壓變溫”硫化原理應用于傳統循環(huán)過(guò)熱水硫化工藝的改造，人們又開(kāi)發(fā)出了用高溫高壓蒸汽加過(guò)熱水的硫化工藝取代常規的循環(huán)過(guò)熱水硫化工藝。硫化時(shí)，先通入高溫高壓蒸汽，若干分鐘后切換通入循環(huán)過(guò)熱水，再過(guò)若干分鐘后關(guān)閉回水閥停止循環(huán)，直到利用潛熱硫化至結束。采用這種新的加熱硫化方法，據理論計算，其能耗僅是傳統硫化工藝方法的1／2。

 

　　八、硫化工藝 測溫

　　高溫硫化工藝過(guò)程的關(guān)鍵因素

　　進(jìn)行硫化測溫，找到制品中的最慢硫化點(diǎn)，以該點(diǎn)為依據來(lái)確定硫化時(shí)間，效果較前兩種好。利用該法可不同程度地提高硫化效率，改善硫化程度的均勻性。但由于實(shí)際生產(chǎn)中只考察外溫，輪胎各部位的實(shí)際溫度并不確知，加上并不是每次溫度固定不變，因此根據測溫計算出的結果與實(shí)際硫化的結果有較大誤差。

　　橡膠厚制品硫化過(guò)程溫度場(chǎng)模擬仿真與預測表明，溫度不均勻是造成輪胎外胎硫化程度不均勻的主要因素。橡膠工業(yè)普遍認為外溫恒定是保證質(zhì)量的重要條件，從設備上要千方百計地實(shí)現恒溫。這對非厚橡膠制品來(lái)說(shuō)是正確的，而對輪胎外胎等厚橡膠制品則不然。輪胎在模型中加熱硫化，熱經(jīng)由模型傳到外胎各部位。橡膠是熱的不良導體，溫升慢，加熱早期外胎各部位存在明顯的溫度梯度，經(jīng)過(guò)較長(cháng)時(shí)間才能達到平衡。