橡膠的微波硫化技術(shù)

一、微波橡膠硫化技術(shù)原理及優(yōu)點：

1、橡膠硫化的原理及微波橡膠硫化的優(yōu)點：

生橡膠受熱變軟，遇冷變硬、發(fā)脆，不易成型，容易磨損，易溶于汽油等有機溶劑，分子內(nèi)具有雙鍵，易起加成反應(yīng)，容易老化。為改善橡膠制品的性能，生產(chǎn)上要對生橡膠進(jìn)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(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使其由線型結(jié)構(gòu)的大分子交聯(lián)成為立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)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(yōu)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(dǎo)－預(yù)硫－正硫化－過硫。為實現(xiàn)這一反應(yīng)，必須外加能量使之達(dá)到一定的硫化溫度，然后橡膠保溫在該硫化溫度范圍內(nèi)完成全部硫化反應(yīng)。

橡膠硫化可以采用各種方法。傳統(tǒng)方法是將膠料采用蒸汽或遠(yuǎn)紅外加熱等硫化工藝。但由于加熱溫度是由介質(zhì)外部向內(nèi)部慢慢地?zé)醾鲗?dǎo)，因為橡膠物料是不良導(dǎo)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(dá)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(chǎn)車間中粉塵彌漫，空氣中粉塵含量遠(yuǎn)超過國家環(huán)保部門規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。而且橡膠整體硫化狀態(tài)并不理想，這是因為，常規(guī)熱傳導(dǎo)情況下，被硫化膠料表面升溫與里層的時間不一，出現(xiàn)硫化不均勻的現(xiàn)象。

微波加熱與傳統(tǒng)加熱方式完全不同，是將微波能量穿透到被加熱介質(zhì)內(nèi)部直接進(jìn)行整體加熱，因此加熱迅速，高效節(jié)能，大大縮短了橡膠硫化時間，使其加熱均勻性更好，硫化質(zhì)量較高?？梢栽谳^短的時間內(nèi)越過橡膠極易發(fā)生粘連的誘導(dǎo)階段進(jìn)入預(yù)硫階段，革除了舊工藝過程中使用滑石粉的操作，達(dá)到環(huán)保要求，該生產(chǎn)工藝可使大多數(shù)生產(chǎn)工序集中在一條生產(chǎn)線上完成，自動化程度高，能耗低，節(jié)省人力，生產(chǎn)穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量均勻等，大大改善了生產(chǎn)勞動條件。

2、微波橡膠硫化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀：

微波橡膠硫化技術(shù)自20世紀(jì)70年代問世以來得到迅速推廣，特別是橡膠微波連續(xù)硫化生產(chǎn)線在橡膠擠出制品生產(chǎn)中的推廣應(yīng)用，其發(fā)展之迅速是史無前例的。日本是微波連續(xù)硫化技術(shù)發(fā)展較快的國家，至今已累計生產(chǎn)450多條微波連續(xù)硫化生產(chǎn)線，并向世界各國出口100余條。微波硫化技術(shù)在國外工業(yè)化國家已成為普遍的生產(chǎn)方式。不僅廣泛用于各種擠壓膠條、膠管的硫化預(yù)熱，而且已用于各類輪胎的硫化預(yù)熱。

我國已從德國、日本、西班牙、英國等國家引進(jìn)了幾十條微波密封條連續(xù)硫化生產(chǎn)線。但進(jìn)口的微波硫化生產(chǎn)線也存在很多問題，如價格高、維修成本高，微波箱體設(shè)計不合理、微波效率低，控制的自動化程度不夠。

隨著國內(nèi)微波能應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)相繼仿造和改造了多條采用微波硫化橡膠工藝的設(shè)備，有些引進(jìn)設(shè)備的廠家與微波能應(yīng)用廠家合作，開始著手對進(jìn)口橡膠硫化設(shè)備所存在的問題進(jìn)行改造，使其產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量有了較大提高。2000年以來隨著多管型微波硫化設(shè)備的開發(fā)成功，使得設(shè)備成本及維修難度降低，目前橡膠的微波硫化技術(shù)已日益走向成熟，設(shè)備不斷完善，向著高度自動化、省能源、減少環(huán)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(shè)備及生產(chǎn)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(jìn)入微波硫化裝置，在此處橡膠迅速升溫到硫化溫度，然后進(jìn)入二次硫化的熱風(fēng)槽，橡膠在熱風(fēng)槽內(nèi)一定溫度下，保持一定時間，即完成該產(chǎn)品的發(fā)泡及硫化過程。此時如果不用熱風(fēng)槽，硫化全在微波槽中進(jìn)行，則太浪費能量，而與熱風(fēng)槽結(jié)合起來，就比較經(jīng)濟。

微波橡膠硫化生產(chǎn)線的組成包括擠出機、高溫定型設(shè)備、微波硫化設(shè)備、熱風(fēng)硫化設(shè)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(jié)構(gòu)，擠壓成型的橡膠分為單層橡膠（海綿或?qū)嵭灸z）、二層復(fù)合橡膠（海綿和實芯膠）、三層復(fù)合橡膠（鋼芯、海綿和實芯膠）、四層復(fù)合橡膠等，對應(yīng)不同的橡膠種類和規(guī)格所使用擠出機的結(jié)構(gòu)和性能也有所不同。

高溫定型設(shè)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(shè)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(fēng)硫化設(shè)備：使橡膠條保持在硫化所需要的溫度范圍內(nèi)繼續(xù)硫化。

冷卻段：用來把橡膠條冷卻到可進(jìn)行裁斷收集等操作的溫度。

牽引機：提供橡膠條前進(jìn)的動力。

以上只是硫化一般橡膠條的基本配置。當(dāng)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(shè)備，在后段根據(jù)需要有時還配有打孔機、鋼芯成型機等設(shè)備；當(dāng)硫化非條狀連續(xù)式產(chǎn)品時不需要裁斷機。

微波加熱設(shè)備是整個微波硫化工藝的核心環(huán)節(jié)。微波加熱設(shè)備的均勻熱設(shè)計顯得特別重要，微波加熱器加熱均勻性設(shè)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(chǎn)生影響，都需要加以考慮在微波加熱工藝中做適當(dāng)?shù)膮f(xié)調(diào)，以適應(yīng)工藝的要求。