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橡膠的硫化工藝

  • 發布時間:2019-12-31
  • 發布者: 橡膠技術李秀權工作室
  • 來源: 橡膠技術李秀權工作室
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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、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

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    橡膠包輥后,按下列一般的順序加料:橡膠、再生膠、各種母煉膠→固體軟化劑(如較難分散的松香、硬脂酸、固體古馬隆樹脂等) →小料(促進劑、活性劑、防老劑) →補強填充劑 →液體軟化劑 →硫黃 →超促進劑 →薄通 →倒膠下片。

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三、實驗設備及材料
平板硫化儀 XK –160型雙輥開煉機、平板硫化機、萬能拉力機、硫化儀。天然橡膠、高耐磨炭黑、氧化鋅、硬脂酸、填料、增塑劑、促進劑、防老劑。
四、實驗內容及步驟
1、實驗步驟
      1、 檢查機器的油箱油位高低和導向部分潤滑狀況, 立柱上下兩端的螺母是否松動, 根據制品硫化工藝條件,調節液壓系統的工作壓力和熱板的加熱溫度。
     2、 根據制品硫化壓力、 模具的承壓面積和柱塞的面積確定壓力的大小, 然后調整壓力指針到所需刻度。
     3、 設置加熱溫度。
     4、 啟動機器檢查運行狀況是否正常, 包括柱塞升降速度、 電接點壓力表指示的刻度和壓力控制情況、機器的噪音和震動情況。
     5、 將生產或試驗用模具清理后置于熱板上進行預熱。
     6、 檢查、稱量所需半成品或膠料,有壓延方向要求需標注壓延方向。
     7、 從熱板上取下模具, 打開上模, 將半成品或膠料加入模具型腔, 將上模板放到模具上并置于熱板上。注意模具應放置在熱板中央位置,防止出現偏載情況。
     8、 啟動油泵電機, 升起熱板進行合模, 在上升之間嚴禁用手或其他東西觸及模型或位于平板之間, 當壓力到達硫化壓力時, 放壓排氣 2 ~4 次。最后一次當壓力到達硫化壓力開始計時。并保壓進行硫化。
    9、 硫化到預定時間, 除去壓力, 使熱板下降, 取下并打開模具取出試片或試樣,取出后在室溫下或低于室溫的水或金屬板上冷卻 10~15min ,停放 16h( 不超過 4 星期 ) 進行性能測試。硫化結束將模具清理后繼續進行上述過程硫化其他試樣或試片。
     10、 試驗結束,關閉機器電源,清理現場,將模具收存,填寫試驗記錄及設備運行狀況。
2、硫化實驗的操作
  2.1 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) 圓柱試樣
    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,將其卷成圓柱體,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) 圓形試樣
     按照要求,將膠料裁成圓形膠片試樣,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,在圓形試樣底面貼上編號及硫化條件的紙標簽。
      2.2 按要求的硫化溫度調節并控制好平板溫度,使之恒定。
     2.3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。
     2.4 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。
      2.5 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。
     2.6 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。
3、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。
3.1 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, 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。
3.2 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。
3.3 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。
五、注意事項
1、操作時注意安全,嚴防燙傷、壓傷。
2、在壓制過程中,模具要放在熱板中央位置。

3 、操作時先了解機器及急停方法

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