橡胶的微波硫化技术简介

橡胶的微波硫化技术简介中国工业设备网发表时间:2006-3-18应用行业：塑胶-------------------------------------------------------------------------------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。三、微波橡胶硫化生产线实例介绍：现以南京汇研微波系统工程有限公司的HMXJ10S型微波橡胶硫化生产线为例，介绍一下该生产设备。工艺流程如下：该生产线采用国外专用微波磁控管多管馈能技术，电磁均匀性好；在微波功率分配上采用上位触摸屏控制和可编程控制器（PLC）进行全自动控制。采取多种微波抑制技术，防止微波泄漏；运用风道提高热风效果；整条生产线经过相关部门测试性能和技术指标都达到并优于和超过了国家最新标准，为我国微波技术在橡胶硫化中的应用开辟了一条新途径，达到了国内先进水平。可根据用户要求进行特殊设计。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。13.全新的热风风道设计，大大降低了风阻，同时提高了效率；