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    橡膠的液體硫化

    發布日期:2019-06-28 15:53:24     瀏覽次數:3538

      1方法原理
            最近,用熱液體進行連續硫化的方法已經受到很大的重視。它特別適合于壓出制品。這種方法的基本原理非常簡單:壓出制品一離開壓出機口馬上進入一盛有熱液體的槽中,從槽的末端出來時已經硫化完畢。
            與硫化罐硫化相比,液體硫化法的優點不但能生產無接頭壓出制品,而且廢品率下降。用這種方法硫化的壓出制品股外觀好,硫化時間也可以縮短。廢品率低的原因是因為在多數硫化介質中壓出制品的形變和畸變要比硫化罐小得多
            這種方法廢品率低的另一個原因是壓出制品的尺寸可以在制品取出硫化浴時立即加以標定。而在硫化罐中硫化時,外形的標定只能一批一批地進行,如不合格,則可能整批報廢。
            液體硫化的壓出制品外觀特別漂亮,因為它不需要撒粉劑,也沒有冷凝水所形成的水斑。
            一般來說,疏化介質的熱傳遞非常好,而且可采用高溫硫化(200~300℃),因此可使制品很快地硫化。
            綜上所述,液體硫化有如下優點:
                    連續壓出;
                    無需半成品輸送;
                    熱損失??;
                    無需貴重的設備用以支撐壓出制品;
                    廢品率低;
                    節省人力;
                    壓出制品外觀好。
            這一方法的缺點是:
                    具有除氣區的壓出機壓出速度要比一般壓出機低;
                    要消耗鹽,鹽用量取決于制品的類型、壓出速度和化溫度;
                    因而必須標定和調整硫化浴的成分;
                    由于采用鹽浴,而增加了危險性。
           
            2液體硫化的機械設備
            鹽浴是一個長槽,一條鋼帶通過長槽運行。槽與壓出機接近,制品在鋼帶下面壓出后即被鋼帶壓入鹽浴。
            槽的長度不僅取決于硫化速度和硫化浴的溫度,還取決于壓出機的容量亦即半成品通過壓出機口型的速度。這一速度又必然依賴于壓出制品的體積。鑒于硫化溫度特別高,壓出制品在硫化浴中經過的時間不宜大于正硫化時間。因此壓出速度必須結合制品經過硫化浴的時間加以仔細調整。
            硫化浴的介質有皮里列( Pirelli)1943年提出的金屬混合物,有杜邦( Dupont)提出的特別適合于氯丁膠的所謂HI-TEC共熔鹽混合物,還有聚烷撐甘醇、甘油和硅酮流體等等。
            金屬共熔物,特別是鉍一錫合金,已失去其意義。因與其他介質相比,有其嚴重的缺點。這種合金只能用于300°0以上的高溫,這對許多產品來說已是一個非常危險的溫度。金屬浴的密度高,容易引起壓出制品的畸變。因為制品表面要涂敷一層粉末或油以防沾粘金屬,所以制品外表很不漂亮。
            現在常用的硫化介質是聚烷撐甘醇和共熔鹽混合物一53份KNO3、40份NaNO2和7份NaNO3(以重量計)。這種硫化浴生產的產品外觀非常漂亮。鹽混合物的缺點是密度高,而橡膠的密度一般都比較低,制品多向表面漂浮,不得不用鋼帶把它壓入硫化浴。因而密度低、橫斷面復雜的軟制品就可能變形。有人建議把比重較小的傳熱介質如聚烷撐甘醇或硅酮流體注人液體鹽混合物的上部,并保持兩種液體溫度相同,使壓出制品在兩層硫化液體的交界面上移動,在不用鋼帶的情況下通過硫化槽。如果兩種液體的熱容量相差很大,則制品上下兩面的硫化程度可能不一致。制品離開硫化浴后,便進入一洗滌浴進行冷卻并清除從硫化浴帶來的水溶性成分。
            液體硫化的主要問題不在硫化過程中而在壓出階段。由于硫化壓力非常低(其壓力只相當于液體的深度),就難以避免由膠料中空氣和水分引起的氣孔。顯然,膠料中水分和空氣的含量與填料和加工方法密切相關。一般說來,氣孔與未硫化膠的硬度成反比。
            多數氣孔是由膠料中的水分引起的。根據實驗,膠料中加入干燥劑能大大減少氣孔。例如加入8%的生石灰,在160℃時氣孔就從87%(這是不用干燥劑的水平)下降到僅有1.8%。
            混煉時進入膠料的空氣所造成的殘余氣孔比較難于消除。在某些新型壓出機中,殘余空氣被機身中真空區域抽出而排除。防止真空槽溝被堵塞的問題是很重要的,這取決于機械設計和橡膠膠料溫度控制的方式。
            壓出溫度對氣孔度有相當大的影響。一般在高溫鹽浴中容易產生氣孔的膠料,當壓出溫度升高時就無須低溫硫化。硬膠料要比粘度很低的膠料容易排氣。在真空裝置前方小鎖圈處升高溫度,必須特別小心,以防焦燒。
            用帶有真空裝置的螺桿壓出機制造中等厚度的一般制品時,若螺桿以最高速度開動(每分鐘60轉),壓出速度可達每分鐘12米。因此浴溫和膠料的硫化體系必須按硫化時間為30秒進行調整,因為壓出制品必須在這一段時間內完成硫化。如果硫化不能在這一時間之內結東,比如乙烯/醋酸乙烯酯橡膠,硫化時間為1+1/2分,那末壓出速度就應降低或者使制品在硫化浴中停留較長的時間。
            3膠料配方對熔鹽硫化的影響
            橡膠類型:
            適當的配方可使任何類型的橡膠進行無壓硫化而無特殊困難。確定硫化浴的最高溫度時,必須考慮膠料的熱穩定性和許多其他工藝因素。實驗指出,下列膠料所能經受的最高溫度為:
            天然膠:240℃,在高溫下變粘。
            丁苯膠:300℃,或更高些。
            充油橡膠:250℃,在高溫下氣孔增加。
            丁腈膠:300℃,或更高些
            氯丁膠:260°C,特殊情況下可更高些。
            乙烯/醋酸乙烯酯橡膠:220°℃,在較高溫度下,過氧化物分解產生氣孔。
            促進劑:
            當初為了縮短硫化時間,在熔鹽硫化中多用硫化較快的促進劑并用體系。后來發現,膠料的硫化速度并不需要太快,因為用高溫硫化的硫化時間相差比較小。不過,這種情況并不適用于熱傳導不好的大斷面壓出制品。此外,促進劑體系不太強的膠料在壓出機中不容易焦燒是一個優點。
            含有過氧化物的膠料硫化溫度不應超過200~220°℃,因為在高溫下過氧化物迅速分解而形成大量氣孔。
            天然膠和丁苯膠可用2-硫醇基苯并噻唑鋅鹽與苯并噻唑-2-環己基次磺酰胺的并用體系和硫化時間比較短的N-五甲撐銨二硫代氨基甲酸鋅與苯并噻唑-2-環己基次磺酰胺并用體系。氯丁膠常用硫醇基咪唑啉作第一促進劑,也可以用多乙撐多胺作第二促進劑。
            填充劑和增塑劑:
            爐法炭黑、乙炔炭黑和燈煙炭黑都不會產生氣孔,因而沒有困難。但槽黑不能制造無氣孔的產品。用高嶺土的結果也不好。加入氧化鈣常??梢詼p少氣孔。
            增塑劑對熔鹽硫化沒有多大影響。其中多數增塑劑,特別是礦物油增塑劑,即使在280℃的高溫下也不會產生氣孔。
            由于鹽硫化浴成本低,而且能夠生產美觀的制品,所以這種新式而簡便的方法頗受重視。