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橡膠制品硫化工藝

時間:2020-01-08 1436 次瀏覽

信息摘要:硫化過程中對膠料施加壓力的目的,在于使膠料在模腔內流動,哈爾濱辦證件充滿溝槽(或花紋),防止出現氣泡或缺膠現象;提高膠料的致密性;增強膠料與布層或金屬的附著強度;有助于提高膠料的物理機械性能(如拉伸性能、耐磨、抗屈撓、耐老化等)。

一、實驗目的

1、掌握硫化的本質和影響硫化的因素。

2、掌握硫化條件的確定和實施方法。

3、掌握平板硫化機的操作方法。

4、了解硫化設備之一平板硫化機的結構。

二、硫化設備及實驗原理

硫化是在一定溫度、時間和壓力下,混煉膠的線型大分子進行交聯,形成三維網狀結構的過程。硫化使橡膠的塑性降低,彈性增加,抵抗外力變形的能力大大增加,并提高了其他物理和化學性能,使橡膠成為具有使用價值的工程材料。

硫化是橡膠制品加工的最后一個工序。硫化的好壞對硫化膠的性能影響很大,因此,應嚴格掌握硫化條件。

1.硫化機兩熱板加壓面應相互平行。

2.熱板采用蒸汽加熱或電加熱。

3.平板在整個硫化過程中,在模具型腔面積上施加的壓強不低于3.5MPa。

4.無論使用何種型號的熱板,整個模具面積上的溫度分布應該均勻。同一熱板內各點間及各點與中心點間的溫差最大不超過1℃;相鄰二板間其對應位置點的溫差不超過1℃。在熱板中心處的最大溫差不超過±0.5℃。

技術規格

最大關閉壓力 200噸

柱塞最大行程 250毫米

平板面積 503毫米×508毫米

工作層數 兩層

總加熱功率 27千瓦

三、硫化實驗的操作

1、膠料的準備

混煉后的膠片應按GB/T 2941-2006規定停放2—24小時,方可裁片進行硫化。其裁片的方法如下:

(1)片狀(拉力等試驗用)或條狀試樣

用剪刀在膠料上裁片,試片的寬度方向與膠料的壓延方向要一致。膠料的體積應稍大于模具的容積其重量用天平稱量,膠坯的質量按照以下方法計算:

膠坯質量(g)=模腔容積(cm3)×膠料密度(g/cm3)×(1.05~1.10)

為保證模壓硫化時有充足的膠量,膠料的實際用量比計算的量再增加(5~10)%。裁好后在膠坯邊上貼好編號及硫化條件的標簽。

(2)園柱試樣

取2毫米左右的膠片,以試樣的高度(略大于)為寬度,按壓延垂直方向裁成膠條,將其卷成園柱體,且柱體要卷的緊密,不能有間隙,柱體體積要稍小于模腔,高度要高于模腔。在柱體底貼面上編號及硫化條件的紙標簽。

(3)園形試樣

按照要求,將膠料裁成園形膠片試樣,如果厚度不夠時,可將膠片迭放而成,其體積應稍大于模腔體積,在園形試樣底面貼上編號及硫化條件的紙標簽。

2、按要求的硫化溫度調節并控制好平板溫度,使之恒定。

3、將模具放在閉合平板上預熱至規定的硫化溫度±1℃范圍之內,并在該溫度下保持20min,連續硫化時可以不再預熱。硫化時每層熱板僅允許放一個模具。

4、硫化壓力的控制和調節

硫化機工作時,由泵提供硫化壓力,硫化壓力由壓力表指示,壓力值的高低可由壓力調節閥調節。

5、將核對編號及硫化條件的膠坯以盡快的速度放入預熱好的模具內,立即合模,置于平板中央,上下各層硫化模型對正于同一方位后施加壓力,使平板上升,當壓力表指示到所需工作壓力時,適當卸壓排氣約3~4次,然后使壓力達到最大,開始計算硫化時間,在硫化到達預定時間立即泄壓啟模,取出試樣。

對新型平板硫化機,合模、排氣、硫化時間和啟模均為自動控制。

6、硫化后的試樣剪去膠邊,在室溫下停放10小時后則可進行性能測試。

四、影響硫化的因素

對已確定配方的膠料而言,影響硫化膠質量的因素有三:硫化壓力、硫化溫度和硫化時間,又稱硫化的三要素。

1、硫化壓力

硫化過程中對膠料施加壓力的目的,在于使膠料在模腔內流動,哈爾濱辦證件充滿溝槽(或花紋),防止出現氣泡或缺膠現象;提高膠料的致密性;增強膠料與布層或金屬的附著強度;有助于提高膠料的物理機械性能(如拉伸性能、耐磨、抗屈撓、耐老化等)。通常是根據混煉膠的可塑性、試樣(產品)結構的具體情況來決定。如塑性大的,壓力宜小些;厚度大、層數多、結構復雜的壓力應大些。

2、硫化溫度

硫化溫度直接影響著硫化反應速度和硫化的質量。根據范德霍夫方程式:

其中T1—溫度為t1時的硫化時間;

T2—溫度為t2時的硫化時間;

K—硫化溫度系數。

可以看出:當K=2時,溫度每升高10℃,硫化時間就可減少一半,說明硫化溫度對硫化速度的影響是十分明顯的。也就是說提高硫化溫度就可加快硫化速度,但是高溫容易引起橡膠分子鏈裂解,從而產生硫化還原,導致物理機械性能下降,故硫化溫度不宜過高。適宜的硫化溫度要根據膠料配方而定,其中主要取決于橡膠的種類和硫化體系。

3、硫化時間

硫化時間是由膠料配方和硫化溫度來決定的。對于給定的膠料來說,在一定的硫化溫度和壓力條件下,有一個最適宜的硫化時間,時間過長、過短都會影響硫化膠的性能。適宜硫化時間的選擇可通過硫化儀測定。