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橡膠的微波硫化技術簡介

2020-7-23 17:35:56??????點擊:

一、微波橡膠硫化技術原理及優點 
1.橡膠硫化的原理及微波橡膠硫化的優點
       生橡膠受熱變軟,遇冷變硬、發脆,不易成型,容易磨損,易溶于汽油等有機溶劑,分子內具有雙鍵,易起加成反應,容易老化。為改善橡膠制品的性能,生產上要對生橡膠進行一系列加工過程,在一定條件下,使膠料中的生膠與硫化劑發生化學反應,使其由線型結構的大分子交聯成為立體網狀結構的大分子,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-預硫-正硫化-過硫。為實現這一反應,必須外加能量使之達到一定的硫化溫度,然后讓橡膠保溫在該硫化溫度范圍內完成全部硫化反應。
     橡膠硫化可以采用各種方法。傳統方法是將膠料采用蒸汽或遠紅外加熱等硫化工藝。但由于加熱溫度是由介質外部向內部慢慢地熱傳導,因為橡膠物料是不良導熱材料,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),致使橡膠生產車間中粉塵彌漫,空氣中粉塵含量遠超過國家環保部門規定的標準。而且橡膠整體硫化狀態并不理想,這是因為,常規熱傳導情況下,被硫化膠料表面升溫與里層的時間不一,出現硫化不均勻的現象。微波加熱與傳統加熱方式完全不同,是將微波能量穿透到被加熱介質內部直接進行整體加熱,因此加熱迅速,高效節能,大大縮短了橡膠硫化時間,使其加熱均勻性更好,硫化質量較高??梢栽谳^短的時間內越過橡膠極易發生粘連的誘導階段進入預硫階段,革除了舊工藝過程中使用滑石粉的操作,達到環保要求,該生產工藝可使大多數生產工序集中在一條生產線上完成,自動化程度高,能耗低,節省人力,生產穩定,產品質量均勻等,大大改善了生產勞動條件。
2.微波橡膠硫化技術的應用現狀
       微波橡膠硫化技術自20世紀70年代問世以來得到迅速推廣,特別是橡膠微波連續硫化生產線在橡膠擠出制品生產中的推廣應用,其發展之迅速是史無前例的。日本是微波連續硫化技術發展較快的國家,至今已累計生產450多條微波連續硫化生產線,并向世界各國出口100余條。微波硫化技術在國外工業化國家已成為普遍的生產方式。不僅廣泛用于各種擠壓膠條、膠管的硫化預熱,而且已用于各類輪胎的硫化預熱。我國已從德國、日本、西班牙、英國等國家引進了幾十條微波密封條連續硫化生產線。但進口的微波硫化生產線也存在很多問題,如價格高、維修成本高,微波箱體設計不合理、微波效率低,控制的自動化程度不夠。隨著國內微波能應用技術的發展,國內相繼仿造和改造了多條采用微波硫化橡膠工藝的設備,有些引進設備的廠家與微波能應用廠家合作,開始著手對進口橡膠硫化設備所存在的問題進行改造,使其產品質量和產量有了較大提高。2000年以來隨著多管型微波硫化設備的開發成功,使得設備成本及維修難度降低,目前橡膠的微波硫化技術已日益走向成熟,設備不斷完善,向著高度自動化、省能源、減少環境污染方向努力,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、微波橡膠硫化設備及生產工藝
       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,進入微波硫化裝置,在此處橡膠迅速升溫到硫化溫度,然后進入二次硫化的熱風槽,橡膠在熱風槽內一定溫度下,保持一定時間,即完成該產品的發泡及硫化過程。此時如果不用熱風槽,硫化全在微波槽中進行,則太浪費能量,而與熱風槽結合起來,就比較經濟。微波橡膠硫化生產線的組成包括擠出機、高溫定型設備、微波硫化設備、熱風硫化設備、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構,擠壓成型的橡膠分為單層橡膠(海綿或實芯膠)、二層復合橡膠(海綿和實芯膠)、三層復合橡膠(鋼芯、海綿和實芯膠)、四層復合橡膠等,對應不同的橡膠種類和規格所使用擠出機的結構和性能也有所不同。高溫定型設備: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。熱風硫化設備:使橡膠條保持在硫化所需要的溫度范圍內繼續硫化。冷卻段:用來把橡膠條冷卻到可進行裁斷收集等操作的溫度。牽引機:提供橡膠條前進的動力。以上只是硫化一般橡膠條的基本配置。當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備,在后段根據需要有時還配有打孔機、鋼芯成型機等設備;當硫化非條狀連續式產品時不需要裁斷機。
       微波加熱設備是整個微波硫化工藝的核心環節。微波加熱設備的均勻熱設計顯得特別重要,微波加熱器加熱均勻性設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生影響,都需要加以考慮在微波加熱工藝中做適當的協調,以適應工藝的要求。
設備主要技術說明:全套生產線由一個控制臺控制,遠程計算機+PLC工業控制器進行狀態控制、狀態顯示。全部采用變頻控制調速,保證每臺設備傳送帶速度一致,亦可單獨控制每一臺設備??刂葡到y由上位計算機(工控機)和可編程控制器(PLC)組成的控制系統對全線生產過程進行控制,人機界面采用觸摸屏控制。其中上位計算機用于建立、修改橡膠制品的硫化工藝參數,數據及參數可存取??删幊绦蚩刂破鲗嵤Ω髟O備的工作狀態控制??刂婆_包括該系統的操作所有的控制器和狀態指示器。連鎖狀態控制盤提供每個微波發生器、冷卻水流量和檢修門連鎖狀態的參數情況??刂票P的指示器提供能量發生情況、連鎖狀態以及它在進行和備用狀態下的性能資料。工控機對微波系統、熱風系統進行全過程控制,全面的數據、歷史曲線圖存儲,可調用各種橡膠制品的處理數據及參數,任意設置微波功率及溫度,進行動態控制,完善的人機畫面。根據物料溫度控制微波功率大小或控制傳輸速度快慢;當加熱器門動作、物料斷料時自動切斷微波;冷卻水流量變小時報警,一定時間后自動關微波。測溫系統為遠紅外非接觸式,測溫范圍0℃~500℃,智能調節,自動溫度顯示。紅外溫控儀監控被硫化物,防止過硫化。
       磁控管裝有熱開關保護以防止過熱燒毀,可在130℃~160℃進行10萬次啟動與關停。急停開關安裝在操作盤、進出口處及設備每兩米處一個,以在設備非正常情況下及時關閉系統。設備進出口處裝有微波測能儀器測量電磁泄漏,泄漏超標時發出警報。腔體外部加載微波抑制器,控制微波漏能。加熱腔有隔熱保溫層,微波腔具有波形攪拌器,以保證均勻加熱。1.控制臺配有Advantech(研華)工控機,鍵盤或鼠標操作;2.性能穩定可靠的iFIX組態軟件;畫面清晰,功能強大;3.觸摸屏為用戶控制界面,采用日本三菱公司A970系列10”屏;(在觸摸屏內設置設備相關控制參數);4.PLC采用三菱FX2n系列,同時采用三菱AD-DA轉換模塊多塊,實現設備相關的自動控制功能;5.采用RS-485通訊方式與多臺變頻器進行1:N的通訊控制;6.采用PID算法控制三段溫度的熱風;7.工控機與PLC(三菱)用RS-485進行多點通訊;8.工控機儲存實時控制信息和曲線,可隨時調用;9.PLC具用獨立操作和工控機控制操作功能,可以切換;10.控制系統可對每一個部件進行控制和監視,在線檢測設備工作狀態,如遇突發事件及時報警;狀態指示器有:a).門狀態:微波設備工作時,門啟動可自動停機;b).冷卻水流量:用于冷卻的冷卻水流量減少或斷水,自動停機;c).溫度檢測,顯示:橡膠制品過硫,溫度超高,可自動停機;d).斷料檢測:橡膠制品缺料,可自動停機;e).速度檢測等:自動檢測全條生產線輸送帶的速度。f).微波泄漏測量:設備進出口處裝有在線微波泄漏測量裝置,泄漏超標時發出警報。11.每個操作人員具有專用密碼;可以和上一級DCS聯網。12.進、出口均采用先進的抑止微波能技術設計,控制微波漏能。

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