橡胶厚制品电磁感应脉冲加热均匀硫化机理及设备的研究

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:wumdk
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硫化作为橡胶制品成型加工的主要工艺,对改善胶料物理机械等各种性能,使制品拥有良好的产品质量,更好地适应和满足产品的使用要求极为重要。在制品硫化过程中,合理地设定硫化压力和温度值,以及恰当地选择硫化时间对制件的最终质量有着极为重要的影响。在硫化的过程中,硫化压力、硫化温度和硫化时间这三个工艺条件因素的作用是相互联系和影响的。因此,合理地调节和控制硫化压力、温度及时间对于提高制件硫化质量、继而增强橡胶综合性能是至关重要的。橡胶制品在硫化过程中,主要经历着胶料的焦烧、热硫化和正硫化以及过硫化这四个进程。胶料的焦烧阶段是指橡胶的混炼、热炼、压型等加工过程和模具加热时胶料的流动。广义上的硫化过程是从热硫化进程就已经开始,橡胶胶料在热硫化阶段时要求硫化的温度迅速地上升,在这一个阶段,橡胶胶料的拉伸强度会随之而迅速地提高,然而,如果硫化所设定的温度值超过此时的硫化温度并且温度随着时间的推移继续提高,则胶料将会在此时由其正处于的热硫化进程过渡到正硫化进程,并且,此时胶料的内部分子链逐步完成了由长链构型变成网状构型的过程,交联反应的速度趋于缓慢,强度达到最大值并保持恒定。正常的硫化应在此阶段保持适当的时间后结束,以保证橡胶制品的高性能,若继续硫化即进入到过硫化阶段,此阶段橡胶的网构裂解变得显著,制品的强度将会下降。对橡胶制品进行硫化时,应力求维系硫化后的制品各个部分的硫化效应均相同,因此,使硫化之后的橡胶类制品在硫化水平上保持均匀的状态、在物理性能方面上维系相近的状态,即确保对橡胶制品的硫化处于最佳状态;事实上,由于橡胶本身属于热的不良导体,其各个位置很难同时达到正硫化状态,对于厚制品来说更是如此,因硫化过程中加热以及热量传递方向等问题,使得厚制品各个部位很难以恰好同时保持在正硫化状态。换言之,当厚制品内层结构维系在正硫化状态时,制品表面的胶料已保持在过硫化状态,甚至严重过硫化,使整个制品的整体性能遭受严重的损害。对于橡胶厚制品现行的硫化工艺,常是采用在制品不同部位配以厚度和硫化速度不同的橡胶胶料,以适应内外温度与硫化程度上的巨大差异;或者通过采用低温硫化降低硫化不均匀性,但这样会极大地影响制品生产效率。对于橡胶厚制品来说,准确地选择硫化温度和时间往往是比较困难的,现在大多数厂家所普遍使用的方法是在制品各个部位埋点,利用硫化测温仪对厚制品实际硫化温度的进行测定,再使用公式将各部位胶料经历的热历程转换为半成品等温硫化下的等效硫化时间,进而获取橡胶制品的各个部位的实际硫化水平,此时将所得的各个部位的实际硫化水平分别同已知的半成品正硫化水平相比较,依据橡胶制品整体硫化的匹配状态,进而得出该厚制品的相对较优的工艺条件。橡胶厚制品电磁感应加热硫化技术是用电磁感应及热传导原理给厚橡胶制品加热硫化,即采用电磁感应加热方式使制品硫化模具生热,通过模具向橡胶传热,由橡胶外表面向中心传热。在采用感应加热这一方式进行加热时,应该保证电能足以传达到需加热的金属,从而维系了对金属的加热过程。电磁感应这一加热方式相对来说,它具备着温度升高较快、能耗低、电磁线圈易于排布、电参数热参数调节方便等特点,本课题拟采用脉冲加热的形式,对硫化装置间歇性供热,使得橡胶表面的热量有足够的时间传导至中心部位,使用这种加热形式有望对橡胶各部位实现均匀硫化。电磁感应加热技术硫化厚橡胶制品可以降低制品表面的过硫程度,使制品各位硫化均匀性大大提高,从而提高产品质量;同时,在使制品中心部位达到现有工艺等效硫化同时,在很大的程度上缩短了制品硫化所需的时间,进而提高了橡胶类制品的制备及生产效率;基于脉冲加热的特性,实际的耗能时间将在很大程度上缩短,并且也确保了能耗的大幅度降低。
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