橡膠的微波硫化技術(shù)簡(jiǎn)介

1、橡膠的微波硫化技術(shù)簡(jiǎn)介中國(guó)工業(yè)設(shè)備網(wǎng)發(fā)表時(shí)間：2006-3-18應(yīng)用行業(yè)：塑膠一、微波橡膠硫化技術(shù)原理及優(yōu)點(diǎn)：1 .橡膠硫化的原理及微波橡膠硫化的優(yōu)點(diǎn)生橡膠受熱變軟，遇冷變硬、發(fā)脆，不易成型，容易磨損，易溶于汽油等有機(jī)溶劑，分子內(nèi)具有雙鍵，易起加成反應(yīng),容易老化。為改善橡膠制品的性能，生產(chǎn)上要對(duì)生橡膠進(jìn)行一系列加工過(guò)程，在一定條件下，使膠料中的生膠與硫化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使其由線型結(jié)構(gòu)的大分子交聯(lián)成為立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的大分子，使從而使膠料具備高強(qiáng)度、高彈性、高耐磨、抗腐蝕等等優(yōu)良性能。這個(gè)過(guò)程稱為橡膠硫化。一般將硫化過(guò)程分為四個(gè)階段，誘導(dǎo)-預(yù)硫-正硫化-過(guò)硫。為實(shí)現(xiàn)這一反應(yīng)，必須外加能量使之達(dá)到一定

2、的硫化溫度，然后讓橡膠保溫在該硫化溫度范圍內(nèi)完成全部硫化反應(yīng)。橡膠硫化可以采用各種方法。傳統(tǒng)方法是將膠料采用蒸汽或遠(yuǎn)紅外加熱等硫化工藝。但由于加熱溫度是由介質(zhì)外部向內(nèi)部慢慢地?zé)醾鲗?dǎo)，因?yàn)橄鹉z物料是不良導(dǎo)熱材料，對(duì)橡膠來(lái)說(shuō)加熱依靠物料表面向里層其傳熱速率是很慢的，大部分時(shí)間耗費(fèi)在讓橡膠達(dá)到硫化溫度上。所以加熱時(shí)間長(zhǎng)、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(chǎn)車間中粉塵彌漫，空氣中粉塵含量遠(yuǎn)超過(guò)國(guó)家環(huán)保部門規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。而且橡膠整體硫化狀態(tài)并不理想，這是因?yàn)?，常?guī)熱傳導(dǎo)情況下，被硫化膠料表面升溫與里層的時(shí)間不一，出現(xiàn)硫化不均勻的現(xiàn)象。微波加熱與傳統(tǒng)加熱方式完

3、全不同，是將微波能量穿透到被加熱介質(zhì)內(nèi)部直接進(jìn)行整體加熱，因此加熱迅速，高效節(jié)能，大大縮短了橡膠硫化時(shí)間，使其加熱均勻性更好，硫化質(zhì)量較高。可以在較短的時(shí)間內(nèi)越過(guò)橡膠極易發(fā)生粘連的誘導(dǎo)階段進(jìn)入預(yù)硫階段，革除了舊工藝過(guò)程中使用滑石粉的操作，達(dá)到環(huán)保要求，該生產(chǎn)工藝可使大多數(shù)生產(chǎn)工序集中在一條生產(chǎn)線上完成，自動(dòng)化程度高，能耗低，節(jié)省人力，生產(chǎn)穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量均勻等，大大改善了生產(chǎn)勞動(dòng)條件。2 .微波橡膠硫化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀：微波橡膠硫化技術(shù)自20世紀(jì)70年代問(wèn)世以來(lái)得到迅速推廣，特別是橡膠微波連續(xù)硫化生產(chǎn)線在橡膠擠出制品生產(chǎn)中的推廣應(yīng)用，其發(fā)展之迅速是史無(wú)前例的。日本是微波連續(xù)硫化技術(shù)發(fā)展較快的國(guó)家，

4、至今已累計(jì)生產(chǎn)450多條微波連續(xù)硫化生產(chǎn)線，并向世界各國(guó)出口100余條。微波硫化技術(shù)在國(guó)外工業(yè)化國(guó)家已成為普遍的生產(chǎn)方式。不僅廣泛用于各種擠壓膠條、膠管的硫化預(yù)熱，而且已用于各類輪胎的硫化預(yù)熱。我國(guó)已從德國(guó)、日本、西班牙、英國(guó)等國(guó)家引進(jìn)了幾十條微波密封條連續(xù)硫化生產(chǎn)線。但進(jìn)口的微波硫化生產(chǎn)線也存在很多問(wèn)題，如價(jià)格高、維修成本高，微波箱體設(shè)計(jì)不合理、微波效率低，控制的自動(dòng)化程度不夠。隨著國(guó)內(nèi)微波能應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)相繼仿造和改造了多條采用微波硫化橡膠工藝的設(shè)備，有些引進(jìn)設(shè)備的廠家與微波能應(yīng)用廠家合作，開(kāi)始著手對(duì)進(jìn)口橡膠硫化設(shè)備所存在的問(wèn)題進(jìn)行改造，使其產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量有了較大提高。2000年以來(lái)

5、隨著多管型微波硫化設(shè)備的開(kāi)發(fā)成功，使得設(shè)備成本及維修難度降低，目前橡膠的微波硫化技術(shù)已日益走向成熟，設(shè)備不斷完善，向著高度自動(dòng)化、省能源、減少環(huán)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(chǎng)。二、微波橡膠硫化設(shè)備及生產(chǎn)工藝：目前微波橡膠硫化最實(shí)用的基本工藝流程為：從擠出機(jī)擠出的成型品通過(guò)輸送帶或輻道傳送，進(jìn)入微波硫化裝置，在此處橡膠迅速升溫到硫化溫度，然后進(jìn)入二次硫化的熱風(fēng)梢，橡膠在熱風(fēng)梢內(nèi)一定溫度下，保持一定時(shí)間，即完成該產(chǎn)品的發(fā)泡及硫化過(guò)程。此時(shí)如果不用熱風(fēng)梢，硫化全在微波梢中進(jìn)行，則太浪費(fèi)能量，而與熱風(fēng)梢結(jié)合起來(lái)，就比較經(jīng)濟(jì)。微波橡膠硫化生產(chǎn)線的組成包括擠出機(jī)、高

6、溫定型設(shè)備、微波硫化設(shè)備、熱風(fēng)硫化設(shè)備、冷卻段、牽引機(jī)、裁斷機(jī)、打孔機(jī)等組成。擠出機(jī)：用來(lái)把橡膠原料擠壓成需要的形狀和結(jié)構(gòu)，擠壓成型的橡膠分為單層橡膠（海綿或?qū)嵭灸z）、二層復(fù)合橡膠（海綿和實(shí)芯膠）、三層復(fù)合橡膠（鋼芯、海綿和實(shí)芯膠）、四層復(fù)合橡膠等，對(duì)應(yīng)不同的橡膠種類和規(guī)格所使用擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)和性能也有所不同。高溫定型設(shè)備：主要用來(lái)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(shè)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(guò)程只需要幾十秒到一兩分鐘的時(shí)間。熱風(fēng)硫化設(shè)備：使橡膠條保持在硫化所需要的溫度范圍內(nèi)繼續(xù)硫化。冷卻段：用來(lái)把橡膠條冷卻到

7、可進(jìn)行裁斷收集等操作的溫度。牽引機(jī)：提供橡膠條前進(jìn)的動(dòng)力。以上只是硫化一般橡膠條的基本配置。當(dāng)硫化帶骨架的橡膠條時(shí)，在擠出機(jī)的前段還配有鋼芯供給設(shè)備，在后段根據(jù)需要有時(shí)還配有打孔機(jī)、鋼芯成型機(jī)等設(shè)備；當(dāng)硫化非條狀連續(xù)式產(chǎn)品時(shí)不需要裁斷機(jī)。微波加熱設(shè)備是整個(gè)微波硫化工藝的核心環(huán)節(jié)。微波加熱設(shè)備的均勻熱設(shè)計(jì)顯得特別重要，微波加熱器加熱均勻性設(shè)計(jì)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(huì)對(duì)微波吸收性能產(chǎn)生影響，都需要加以考慮在微波加熱工藝中做適當(dāng)?shù)膮f(xié)調(diào)，以適應(yīng)工藝的要求。三、微波橡膠硫化生產(chǎn)線實(shí)例介紹：現(xiàn)以南京匯研微波系統(tǒng)工程有限公司的HMXJ10盟微波橡膠硫化生產(chǎn)線為

8、例，介紹一下該生產(chǎn)設(shè)備。工藝流程如下：擠出機(jī)做破破化國(guó)熟區(qū)臻化區(qū)熱風(fēng)航優(yōu)區(qū)葷引機(jī)冷卻裝置奉引機(jī)該生產(chǎn)線采用國(guó)外專用微波磁控管多管饋能技術(shù)，電磁均勻性好；在微波功率分配上采用上位觸摸屏控制和可編程控制器（PL。進(jìn)行全自動(dòng)控制。采取多種微波抑制技術(shù)，防止微波泄漏；運(yùn)用風(fēng)道提高熱風(fēng)效果；整條生產(chǎn)線經(jīng)過(guò)相關(guān)部門測(cè)試性能和技術(shù)指標(biāo)都達(dá)到并優(yōu)于和超過(guò)了國(guó)家最新標(biāo)準(zhǔn)，為我國(guó)微波技術(shù)在橡膠硫化中的應(yīng)用開(kāi)辟了一條新途徑，達(dá)到了國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平?？筛鶕?jù)用戶要求進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)。設(shè)備主要技術(shù)說(shuō)明：全套生產(chǎn)線由一個(gè)控制臺(tái)控制，遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)+PLC工業(yè)控制器進(jìn)行狀態(tài)控制、狀態(tài)顯示。全部采用變頻控制調(diào)速，保證每臺(tái)設(shè)備傳送帶速度一致

9、，亦可單獨(dú)控制每一臺(tái)設(shè)備。控制系統(tǒng)由上位計(jì)算機(jī)（工控機(jī)）和可編程控制器（PL。組成的控制系統(tǒng)對(duì)全線生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制，人機(jī)界面采用觸摸屏控制。其中上位計(jì)算機(jī)用于建立、修改橡膠制品的硫化工藝參數(shù)，數(shù)據(jù)及參數(shù)可存取?？删幊绦蚩刂破鲗?shí)施對(duì)各設(shè)備的工作狀態(tài)控制?？刂婆_(tái)包括該系統(tǒng)的操作所有的控制器和狀態(tài)指示器。連鎖狀態(tài)控制盤提供每個(gè)微波發(fā)生器、冷卻水流量和檢修門連鎖狀態(tài)的參數(shù)情況?？刂票P的指示器提供能量發(fā)生情況、連鎖狀態(tài)以及它在進(jìn)行和備用狀態(tài)下的性能資料。工控機(jī)對(duì)微波系統(tǒng)、熱風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行全過(guò)程控制，全面的數(shù)據(jù)、歷史曲線圖存儲(chǔ)，可調(diào)用各種橡膠制品的處理數(shù)據(jù)及參數(shù)，任意設(shè)置微波功率及溫度，進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制，完善的人

10、機(jī)畫面。根據(jù)物料溫度控制微波功率大小或控制傳輸速度快慢；當(dāng)加熱器門動(dòng)作、物料斷料時(shí)自動(dòng)切斷微波；冷卻水流量變小時(shí)報(bào)警，一定時(shí)間后自動(dòng)關(guān)微波。測(cè)溫系統(tǒng)為遠(yuǎn)紅外非接觸式，測(cè)溫范圍0C500C,智能調(diào)節(jié)，自動(dòng)溫度顯示。紅外溫控儀監(jiān)控被硫化物，防止過(guò)硫化。磁控管裝有熱開(kāi)關(guān)保護(hù)以防止過(guò)熱燒毀，可在130c160c進(jìn)行10萬(wàn)次啟動(dòng)與關(guān)停。急停開(kāi)關(guān)安裝在操作盤、進(jìn)出口處及設(shè)備每?jī)擅滋幰粋€(gè)，以在設(shè)備非正常情況下及時(shí)關(guān)閉系統(tǒng)。設(shè)備進(jìn)出口處裝有微波測(cè)能儀器測(cè)量電磁泄漏，泄漏超標(biāo)時(shí)發(fā)出警報(bào)。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(tái)配有Advante

11、ch（研華）工控機(jī)，鍵盤或鼠標(biāo)操作；2 .性能穩(wěn)定可靠的iFIX組態(tài)軟件；畫面清晰，功能強(qiáng)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(nèi)設(shè)置設(shè)備相關(guān)控制參數(shù)）4 .PLC采用三菱FX2n系列，同時(shí)采用三菱AD>DA轉(zhuǎn)換模塊多塊，實(shí)現(xiàn)設(shè)備相關(guān)的自動(dòng)控制功能；5 .采用RS-485通訊方式與多臺(tái)變頻器進(jìn)行1:N的通訊控制；6 .采用PID算法控制三段溫度的熱風(fēng)；7 .工控機(jī)與PLC（三菱）用RS-485進(jìn)行多點(diǎn)通訊；8 .工控機(jī)儲(chǔ)存實(shí)時(shí)控制信息和曲線，可隨時(shí)調(diào)用；9 .PLC具用獨(dú)立操作和工控機(jī)控制操作功能，可以切換;10 .控制系統(tǒng)可對(duì)每一個(gè)部件進(jìn)行控制

12、和監(jiān)視，在線檢測(cè)設(shè)備工作狀態(tài)，如遇突發(fā)事件及時(shí)報(bào)警；狀態(tài)指示器有：a) .門狀態(tài)：微波設(shè)備工作時(shí)，門啟動(dòng)可自動(dòng)停機(jī);b) .冷卻水流量：用于冷卻的冷卻水流量減少或斷水，自動(dòng)停機(jī)；c) .溫度檢測(cè)，顯示：橡膠制品過(guò)硫，溫度超高，可自動(dòng)停機(jī)；d) .斷料檢測(cè)：橡膠制品缺料，可自動(dòng)停機(jī)；e) .速度檢測(cè)等：自動(dòng)檢測(cè)全條生產(chǎn)線輸送帶的速度。f) .微波泄漏測(cè)量：設(shè)備進(jìn)出口處裝有在線微波泄漏測(cè)量裝置，泄漏超標(biāo)時(shí)發(fā)出警報(bào)。11 .每個(gè)操作人員具有專用密碼；可以和上一級(jí)DCS聯(lián)網(wǎng)12 .進(jìn)、出口均采用先進(jìn)的抑止微波能技術(shù)設(shè)計(jì)，控制微波漏能。13 .全新的熱風(fēng)風(fēng)道設(shè)計(jì)，大大降低了風(fēng)阻，同時(shí)提高了效率；設(shè)備主要技術(shù)參數(shù):播入電源電壓底流）36OK±1O%50Hi三相總輸入視在功率<i5omr微波頻率2450i50NIHE微波輸出功率<10kW連續(xù)可調(diào)熱熱輸出功率30W>3KLD控制