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橡胶的 微波硫化技术简介
浏览: 发布日期:2017-08-02
一、微波橡 胶硫化技术原理及优点 
1.橡胶硫 化的原理及微波橡胶硫化的优点
       生橡胶受热变软,遇冷变硬、发脆,不易成型,容易磨损,易溶于 汽油等有机溶剂,分子内具有双键,易起加成反应,容易老化。为改善 橡胶制品的性能,生产上 要对生橡胶进行一系列加工过程,在一定条件下,使胶料 中的生胶与硫化剂发生化学反应,使其由 线型结构的大分子交联成为立体网状结构的大分子,使从而 使胶料具备高强度、高弹性、高耐磨、抗腐蚀等等优良性能。这个过 程称为橡胶硫化。一般将 硫化过程分为四个阶段,诱导-预硫-正硫化-过硫。为实现这一反应,必须外 加能量使之达到一定的硫化温度,然后让 橡胶保温在该硫化温度范围内完成全部硫化反应。
     橡胶硫 化可以采用各种方法。传统方 法是将胶料采用蒸汽或远红外加热等硫化工艺。但由于 加热温度是由介质外部向内部慢慢地热传导,因为橡 胶物料是不良导热材料,对橡胶 来说加热依靠物料表面向里层其传热速率是很慢的,大部分 时间耗费在让橡胶达到硫化温度上。所以加热时间长、效率低、硫化均匀性不好。尤其旧 工艺为消除橡胶粘连而使用硅酸镁(滑石粉),致使橡 胶生产车间中粉尘弥漫,空气中 粉尘含量远超过国家环保部门规定的标准。而且橡 胶整体硫化状态并不理想,这是因为,常规热传导情况下,被硫化 胶料表面升温与里层的时间不一,出现硫 化不均匀的现象。微波加 热与传统加热方式完全不同,是将微 波能量穿透到被加热介质内部直接进行整体加热,因此加热迅速,高效节能,大大缩 短了橡胶硫化时间,使其加热均匀性更好,硫化质量较高。可以在 较短的时间内越过橡胶极易发生粘连的诱导阶段进入预硫阶段,革除了 旧工艺过程中使用滑石粉的操作,达到环保要求,该生产 工艺可使大多数生产工序集中在一条生产线上完成,自动化程度高,能耗低,节省人力,生产稳定,产品质量均匀等,大大改 善了生产劳动条件。
2.微波橡 胶硫化技术的应用现状
       微波橡胶硫化技术自20世纪70年代问 世以来得到迅速推广,特别是 橡胶微波连续硫化生产线在橡胶挤出制品生产中的推广应用,其发展 之迅速是史无前例的。日本是 微波连续硫化技术发展较快的国家,至今已累计生产450多条微 波连续硫化生产线,并向世界各国出口100余条。微波硫 化技术在国外工业化国家已成为普遍的生产方式。不仅广 泛用于各种挤压胶条、胶管的硫化预热,而且已 用于各类轮胎的硫化预热。我国已从德国、日本、西班牙、英国等 国家引进了几十条微波密封条连续硫化生产线。但进口 的微波硫化生产线也存在很多问题,如价格高、维修成本高,微波箱体设计不合理、微波效率低,控制的 自动化程度不够。随着国 内微波能应用技术的发展,国内相 继仿造和改造了多条采用微波硫化橡胶工艺的设备,有些引 进设备的厂家与微波能应用厂家合作,开始着 手对进口橡胶硫化设备所存在的问题进行改造,使其产 品质量和产量有了较大提高。2000年以来 随着多管型微波硫化设备的开发成功,使得设 备成本及维修难度降低,目前橡 胶的微波硫化技术已日益走向成熟,设备不断完善,向着高度自动化、省能源、减少环 境污染方向努力,以满足 广大用户不断提高的需求,有着巨 大潜力和广阔的市场。二、微波橡 胶硫化设备及生产工艺
       目前微 波橡胶硫化最实用的基本工艺流程为:从挤出 机挤出的成型品通过输送带或辊道传送,进入微波硫化装置,在此处 橡胶迅速升温到硫化温度,然后进 入二次硫化的热风槽,橡胶在 热风槽内一定温度下,保持一定时间,即完成 该产品的发泡及硫化过程。此时如果不用热风槽,硫化全 在微波槽中进行,则太浪费能量,而与热风槽结合起来,就比较经济。微波橡 胶硫化生产线的组成包括挤出机、高温定型设备、微波硫化设备、热风硫化设备、冷却段、牵引机、裁断机、打孔机等组成。挤出机:用来把 橡胶原料挤压成需要的形状和结构,挤压成 型的橡胶分为单层橡胶(海绵或实芯胶)、二层复合橡胶(海绵和实芯胶)、三层复合橡胶(钢芯、海绵和实芯胶)、四层复合橡胶等,对应不 同的橡胶种类和规格所使用挤出机的结构和性能也有所不同。高温定型设备:主要用 来把刚挤压成型的橡胶采用高温迅速将其表面硫化定型,防止其 变形或与输送带粘连而破坏其表面。微波硫化设备:利用微 波加热速度整体加热到硫化所需要的温度,这一过 程只需要几十秒到一两分钟的时间。热风硫化设备:使橡胶 条保持在硫化所需要的温度范围内继续硫化。冷却段:用来把 橡胶条冷却到可进行裁断收集等操作的温度。牵引机:提供橡 胶条前进的动力。以上只 是硫化一般橡胶条的基本配置。当硫化 带骨架的橡胶条时,在挤出 机的前段还配有钢芯供给设备,在后段 根据需要有时还配有打孔机、钢芯成型机等设备;当硫化 非条状连续式产品时不需要裁断机。
       微波加 热设备是整个微波硫化工艺的核心环节。微波加 热设备的均匀热设计显得特别重要,微波加 热器加热均匀性设计是橡胶均匀硫化的前提,此外胶 料的成分组成比例、色泽深 浅和表面的光洁度都会对微波吸收性能产生影响,都需要 加以考虑在微波加热工艺中做适当的协调,以适应工艺的要求。
设备主要技术说明:全套生 产线由一个控制台控制,远程计算机+PLC工业控 制器进行状态控制、状态显示。全部采 用变频控制调速,保证每 台设备传送带速度一致,亦可单 独控制每一台设备。控制系 统由上位计算机(工控机)和可编程控制器(PLC)组成的 控制系统对全线生产过程进行控制,人机界 面采用触摸屏控制。其中上 位计算机用于建立、修改橡 胶制品的硫化工艺参数,数据及参数可存取。可编程 序控制器实施对各设备的工作状态控制。控制台 包括该系统的操作所有的控制器和状态指示器。连锁状 态控制盘提供每个微波发生器、冷却水 流量和检修门连锁状态的参数情况。控制盘 的指示器提供能量发生情况、连锁状 态以及它在进行和备用状态下的性能资料。工控机对微波系统、热风系 统进行全过程控制,全面的数据、历史曲线图存储,可调用 各种橡胶制品的处理数据及参数,任意设 置微波功率及温度,进行动态控制,完善的人机画面。根据物 料温度控制微波功率大小或控制传输速度快慢;当加热器门动作、物料断 料时自动切断微波;冷却水 流量变小时报警,一定时 间后自动关微波。测温系 统为远红外非接触式,测温范围0℃~500℃,智能调节,自动温度显示。红外温 控仪监控被硫化物,防止过硫化。
       磁控管 装有热开关保护以防止过热烧毁,可在130℃~160℃进行10万次启动与关停。急停开 关安装在操作盘、进出口 处及设备每两米处一个,以在设 备非正常情况下及时关闭系统。设备进 出口处装有微波测能仪器测量电磁泄漏,泄漏超标时发出警报。腔体外 部加载微波抑制器,控制微波漏能。加热腔有隔热保温层,微波腔 具有波形搅拌器,以保证均匀加热。1.控制台配有Advantech(研华)工控机,键盘或鼠标操作;2.性能稳定可靠的iFIX组态软件;画面清晰,功能强大;3.触摸屏 为用户控制界面,采用日本三菱公司A970系列10”屏;(在触摸 屏内设置设备相关控制参数);4.PLC采用三菱FX2n系列,同时采用三菱AD-DA转换模块多块,实现设 备相关的自动控制功能;5.采用RS-485通讯方 式与多台变频器进行1:N的通讯控制;6.采用PID算法控 制三段温度的热风;7.工控机与PLC(三菱)用RS-485进行多点通讯;8.工控机 储存实时控制信息和曲线,可随时调用;9.PLC具用独 立操作和工控机控制操作功能,可以切换;10.控制系 统可对每一个部件进行控制和监视,在线检 测设备工作状态,如遇突 发事件及时报警;状态指示器有:a).门状态:微波设备工作时,门启动可自动停机;b).冷却水流量:用于冷 却的冷却水流量减少或断水,自动停机;c).温度检测,显示:橡胶制品过硫,温度超高,可自动停机;d).断料检测:橡胶制品缺料,可自动停机;e).速度检测等:自动检 测全条生产线输送带的速度。f).微波泄漏测量:设备进 出口处装有在线微波泄漏测量装置,泄漏超标时发出警报。11.每个操 作人员具有专用密码;可以和上一级DCS联网。12.进、出口均 采用先进的抑止微波能技术设计,控制微波漏能。
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