沖天爐
[拼音]:liuhua
[英文]:vulcanization,cure
橡膠大分子在加熱下與交聯劑硫磺發生化學反應,交聯成為立體網狀結構的過程。經過硫化後的橡膠稱硫化膠。硫化是橡膠加工中的最後一個工序,可以得到定型的具有實用價值的橡膠製品。在橡膠的網狀結構(圖1)中,硫磺交聯鍵(其中硫的原子數n≥1;而未交聯的硫原子數為Sx或Sy)的密度,決定著橡膠的硫化程度。後者在工藝實踐中,是以膠料巨集觀的物理機械效能或橡膠粘度的變化來判斷的。
過程條件
影響硫化過程的主要因素是硫磺用量、硫化溫度及硫化時間。
(1)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,過量的硫磺會由膠料表面析出,俗稱“噴硫”。為了減少噴硫現象,要求在儘可能低的溫度下,或者至少在硫磺的熔點以下加硫。根據橡膠製品的使用要求,硫磺在軟質橡膠中的用量一般不超過3%,在半硬質膠中用量一般為20%左右,在硬質膠中的用量可高達40%以上。
(2)硫化溫度。若溫度高10℃,硫化時間約縮短一半。由於橡膠是不良導熱體,製品的硫化程序由於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,厚橡膠製品一般採用逐步升溫、低溫長時間硫化。
(3)硫化時間。這是硫化工藝的重要環節。時間過短,硫化程度不足(亦稱欠硫)。時間過長,硫化程度過高(俗稱過硫)。只有適宜的硫化程度(俗稱正硫化),才能保證最佳的綜合性能(圖2)。
硫化方法
按硫化條件可分為冷硫化、室溫硫化和熱硫化三類。冷硫化可用於薄膜製品的硫化,製品在含有2%~5%氯化硫的二硫化碳溶液中浸漬,然後洗淨、乾燥即可。室溫硫化時,硫化過程在室溫和常壓下進行,如使用室溫硫化膠漿(混煉膠溶液)進行自行車內胎接頭、修補等。熱硫化是橡膠製品硫化的主要方法。根據硫化介質及硫化方式的不同,熱硫化又可分為直接硫化、間接硫化和混氣硫化三種方法。
(1)直接硫化,將製品直接置入熱水或蒸汽介質中硫化。
(2)間接硫化,製品置於熱空氣中硫化,此法一般用於某些外觀要求嚴格的製品,如膠鞋等。
(3)混氣硫化,先採用空氣硫化,而後再改用直接蒸汽硫化。此法既可以克服蒸汽硫化影響製品外觀的缺點,也可以克服由於熱空氣傳熱慢,而硫化時間長和易老化的缺點。
上述硫化方法均屬於間歇生產,有些長度不限的橡膠製品可以連續硫化,如壓出製品的鹽浴硫化、沸騰床硫化、微波或高頻硫化、膠帶及膠板的鼓式硫化機硫化等。除硫磺硫化外,橡膠製品還可採用無硫硫化、高能射線硫化等,但其應用面均有限。
硫化裝置
橡膠通用的硫化裝置一般可分為硫化罐、平板硫化機、個體硫化機、注壓硫化機四大類。硫化罐有立式及臥式之分,前者多用於輪胎外胎的硫化,後者多用於膠管、電纜、膠鞋的硫化;平板硫化機(圖3)用於膠板、膠帶及部分模型製品的硫化;個體硫化機(圖4)多用於汽車輪胎及力車胎的硫化;注壓硫化機(圖5)在膠鞋及密封件生產中應用。對於橡膠模型製品而言,它們的模壓、定型及硫化是結合在一起同時進行的。至於長度不限的製品(如膠帶、膠布等),可用連續硫化機(圖6)進行生產。
參考書目
陳耀庭主編:《橡膠加工工藝》,化學工業出版社,北京,1982。