硫化新工藝改善橡膠制品性能

橡膠在未硫化之前，分子之間沒有產生交聯，因此缺乏良好的物理機械性能，實用價值不大。當橡膠加入硫化劑以后，經熱處理或其他方式能使橡膠分子之間產生交聯，形成三維網狀結構，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大大提高。

注壓硫化成型

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，在注壓過程中，加熱模板所提供的熱量僅僅只用于維持硫化，它能很快將膠料加熱到190℃-220℃。在模壓過程中，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的時間。采用高溫硫化也可在一定程度上縮短操作時間，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，實現自動化操作，這對大批量生產最為有利。注壓還具有以下優點：可以省去半成品準備、起模和制品修邊等工序；可以生產出尺寸穩定、物理機械性能優異的高質量產品；減少硫化時間，提高生產效率，減少膠料用量，降低成本，減少廢品，提高企業經濟效益。

采用注壓硫化成型工藝時，需要注意以下幾點：

1、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制備足夠量的膠料；它明顯地影響著注射機的產量。

背壓是通過放慢注射缸中出油口的流量而產生的，并對注射機所射出膠料，對注射油缸的推擠作用進行限制。實踐中，背壓只會稍微增加對膠料的剪切，而不會引起硫化制品物理性能的降低。

2、噴嘴的設計。噴嘴連接注射機頭和模具，同時對熱平衡有一定作用。經過噴嘴的壓力損失會經由注射而轉換成為熱量。膠料絕不允許在這個部位硫化。因此，選擇合適的噴嘴直徑非常重要，它影響著噴嘴部位的摩擦生熱、膠料注射時所需要的壓力和充模時間。

3、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，要實現良好的硫化就必須對溫度進行高精度控制，使模具表面、內部同時達到最佳硫化條件。高溫會增大橡膠的收縮率，但二者關系是線性的，在生產前應有充分的估計。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系。

4、安全合理的膠料配方設計。對于進行注壓硫化成型的膠料，要求其具有以下特性：（1）膠料的門尼焦燒時間應當盡可能的長，以獲得最大的安全性。通常，門尼焦燒時間應比膠料在機筒中的停留時間長2倍。（2）硫化速度快，通過對不同膠料硫化體系的合理選擇，添加合適的促進劑，使膠料在注壓硫化時有令人滿意的效率。（3）流動性良好，良好的流動性能減少膠料的停留時間，減少注壓時間，并提高防焦燒能力。

選用合適的工藝條件，合理的膠料配方，采用注壓硫化工藝可比普通模壓硫化快10~20倍。降低膠料損失10%~15%。

氮氣硫化工藝

采用充氮氣硫化的主要優點是節能和延長膠囊壽命，可節省蒸汽80%，膠囊使用壽命可延長1倍。輪胎在硫化過程中要消耗大量熱能和電能，因此開發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，不會吸熱而引起溫度降低，也不易造成膠囊氧化裂解破壞。

氮氣硫化的工藝特點是，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，首先通入的是高溫高壓蒸汽，會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噴射的位置，改進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%，并建議企業自配制氮系統，以降低使用成本。氮氣純度不夠，會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過熱水硫化工藝的改造，人們又開發出了用高溫高壓蒸汽加過熱水的硫化工藝取代常規的循環過熱水硫化工藝。硫化時，先通入高溫高壓蒸汽，若干分鐘后切換通入循環過熱水，再過若干分鐘后關閉回水閥停止循環，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。

變溫硫化工藝

變溫硫化過程的關鍵在于考慮了以下因素：

1、根據成品物理性能試驗和生產經驗，縮短硫化時間。這在一定程度上減輕了過硫化程度。

2、采用高溫硫化。近年來小型輪胎硫化工藝逐漸向高溫硫化方向發展，且考慮后硫化效應，硫化時間短，對減輕過硫和提高硫化程度的均勻性有一定作用。

3、進行硫化測溫，找到制品中的最慢硫化點，以該點為依據來確定硫化時間，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。但由于實際生產中只考察外溫，輪胎各部位的實際溫度并不確知，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際硫化的結果有較大誤差。

4、橡膠厚制品硫化過程溫度場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。橡膠工業普遍認為外溫恒定是保證質量的重要條件，從設備上要千方百計地實現恒溫。這對非厚橡膠制品來說是正確的，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，經過較長時間才能達到平衡。

橡膠制品由于有著其特殊的物理機械性能，應用領域十分廣泛。隨著時代的發展，對橡膠制品的性能產生了眾多新的要求。為了滿足這些需求，各種新的工藝生產方法不斷出現，不斷變化。注壓硫化，氮氣硫化，變溫硫化只是眾多新技術工藝的縮影。