Het vulkanisatieproces is een belangrijke schakel in de rubberverwerking. Door het vulkanisatieproces verandert het rubbermateriaal van een lineaire moleculaire structuur naar een netwerkstructuur, waardoor de vereiste fysische en chemische eigenschappen worden verkregen. Dit artikel geeft een gedetailleerde analyse van de basisprincipes, procestypen, procesparameters, apparatuur en toepassingen van het vulkanisatieproces.
1. Basisprincipes van het vulkanisatieproces
1. Definitie van vulkanisatie
Vulkanisatie verwijst naar het proces waarbij rubbermaterialen transformeren van een lineaire moleculaire structuur naar een driedimensionale netwerkstructuur door middel van een chemische verknopingsreactie onder invloed van verwarming en vulkanisatiemiddelen (zoals zwavel). Dit proces verbetert de mechanische sterkte, slijtvastheid, hittebestendigheid en chemische bestendigheid van het rubber aanzienlijk.
2. Chemische reactie van vulkanisatie
De vulkanisatiereactie omvat voornamelijk de verknopingsreactie tussen moleculaire ketens van zwavel en rubber. De specifieke reacties zijn als volgt:
Moleculaire keten van rubber + zwavel → verknoopt rubber
Tijdens het vulkanisatieproces reageren zwavelmoleculen met de dubbele bindingen op de moleculaire keten van rubber om zwavelbrugbindingen te vormen, waardoor een driedimensionale netwerkstructuur ontstaat.
3. Factoren die de vulkanisatiereactie beïnvloeden
Soorten vulkaniseermiddelen: Verschillende vulkaniseermiddelen (zoals zwavel, peroxide, organische vulkaniseermiddelen) zullen de snelheid van de vulkanisatiereactie en de verknopingsdichtheid beïnvloeden.
Vulkanisatietemperatuur: Een verhoogde temperatuur versnelt de vulkanisatiereactie, maar een te hoge temperatuur kan ervoor zorgen dat de vulkanisatie terugkeert naar de oorspronkelijke staat of dat het materiaal uiteenvalt.
Vulkanisatietijd: Een te korte tijd kan resulteren in onvolledige vulkanisatie, en een te lange tijd kan resulteren in overmatige vulkanisatie.
Vulstoffen en additieven: Vulstoffen (zoals carbon black) en additieven (zoals versnellers, antioxidanten) zullen de snelheid van de vulkanisatiereactie en de prestaties van het product beïnvloeden.
2. Type vulkanisatieproces
1. Traditioneel vulkanisatieproces
Zwavelvulkanisatie: Gebruikt zwavel als het primaire vulkanisatiemiddel, geschikt voor natuurlijk rubber en de meeste synthetische rubbers.
Peroxidevulkanisatie: Gebruik organisch peroxide als vulkanisatiemiddel, geschikt voor rubber zonder dubbele bindingen (zoals siliconenrubber, fluorrubber).
Vulkanisatie met organische vulkaniseermiddelen: Voor sommige speciale rubbers is het gebruik van organische vulkaniseermiddelen (zoals thiuramen en disulfiden) geschikt.
2. Nieuw vulkanisatieproces
Vulkanisatie met elektronenbundels: Het gebruik van elektronenbundels met hoge energie om vulkanisatiereacties te initiëren, geschikt voor hoogwaardige rubberproducten.
Microgolfvulkanisatie: Met behulp van microgolfverwarming wordt de vulkanisatiereactie in korte tijd voltooid en verbetert de productie-efficiëntie.
Superkritische vloeistofvulkanisatie: vulkanisatie in een superkritische koolstofdioxide- of stikstofomgeving, geschikt voor milieuvriendelijke rubberproducten.
3. Vulkanisatieprocesparameters
1. Vulkanisatietemperatuur
De vulkanisatietemperatuur is een van de belangrijkste parameters in het vulkanisatieproces. In het algemeen geldt: hoe hoger de vulkanisatietemperatuur, hoe sneller de vulkanisatiereactiesnelheid. Een te hoge vulkanisatietemperatuur kan echter leiden tot terugval van de vulkanisatie en materiaalontleding. Het optimale vulkanisatietemperatuurbereik van verschillende rubbermaterialen is verschillend en de juiste vulkanisatietemperatuur moet worden geselecteerd op basis van het specifieke materiaal.
2. Vulcanisatietijd
Vulkanisatietijd verwijst naar de tijd dat het rubbermateriaal op de vulkanisatietemperatuur blijft. De lengte van de vulkanisatietijd heeft rechtstreeks invloed op de mate van vulkanisatie. Een te korte vulkanisatietijd kan resulteren in onvolledige vulkanisatie, en een te lange vulkanisatietijd kan resulteren in overmatige vulkanisatie. Gewoonlijk moet de vulkanisatietijd door middel van experimenten worden bepaald om het beste vulkanisatie-effect te bereiken.
3. Vulkanisatiedruk
De vulkanisatiedruk bevordert de stroming en vulling van het rubbermateriaal, waardoor de uniformiteit en compactheid van het rubbermateriaal tijdens het vulkanisatieproces wordt gewaarborgd. Een juiste vulkanisatiedruk kan het ontstaan van luchtbellen en defecten verminderen en de kwaliteit van gevulkaniseerde producten verbeteren.
4. Dosering vulkanisatiemiddel
De hoeveelheid vulkanisatiemiddel heeft rechtstreeks invloed op de snelheid van de vulkanisatiereactie en de verknopingsdichtheid. Het gebruik van te weinig vulkanisatiemiddel kan leiden tot onvolledige vulkanisatie, terwijl het gebruik van te veel vulkanisatiemiddel kan resulteren in overmatige vulkanisatie. Meestal moet de hoeveelheid vulkaniseermiddel worden geoptimaliseerd op basis van het specifieke rubbermateriaal en het type vulkaniseermiddel.
4. Vulkanisatieapparatuur
1. Vulkaniseermachine voor vlakke platen
Plaatvulkaniseermachine is een van de meest gebruikte vulkaniseerapparatuur en is geschikt voor het produceren van verschillende rubberproducten, zoals rubberen platen, rubberen buizen en rubberen matten. De vlakke plaatvulcanisator vulcaniseert het rubbermateriaal in de mal door de vlakke plaat te verwarmen en druk uit te oefenen.
2. Vulcanisatietank
De vulkanisatietank is geschikt voor een continu vulkanisatieproces en is geschikt voor de productie van rubberen banden, rubberen buizen en rubberen afdichtingen, enz. De vulkanisatietank vulkaniseert het rubbermateriaal in een gesloten omgeving door het te verwarmen en onder druk te zetten.
3. Kalander-vulkaniseermachine
Kalandervulkaniseermachines zijn geschikt voor het produceren van rubberproducten met een brede breedte, zoals rubberplaten en rubberen platen. De kalander- en vulkaniseermachine vulkaniseert het rubbermateriaal in een continu proces door middel van kalanderen en verwarmen.
4. Magnetronvulkanisatieapparatuur
Magnetronvulkanisatieapparatuur maakt gebruik van microgolfverwarming om de vulkanisatiereactie in korte tijd te voltooien en is geschikt voor de productie van hoogwaardige rubberproducten. Magnetronvulkanisatieapparatuur heeft de voordelen van hoog rendement, energiebesparing en milieubescherming.
5. Toepassing van vulkanisatieproces
1. Bandenproductie
Het vulkanisatieproces speelt een cruciale rol bij de productie van banden. Door het vulkanisatieproces verkrijgt het rubbermateriaal van de band de vereiste mechanische sterkte, slijtvastheid en hittebestendigheid, waardoor de band onder verschillende wegomstandigheden goede prestaties levert.
2. Rubberen afdichtingen
Het vulkanisatieproces wordt gebruikt om verschillende rubberen afdichtingen te produceren, zoals O-ringen, U-ringen en Y-ringen. Door het vulkanisatieproces verkrijgen de afdichtingen de vereiste afdichtingsprestaties en chemische corrosieweerstand, waardoor de betrouwbaarheid en veiligheid van het afdichtingssysteem wordt gegarandeerd.
3. Rubberen buizen en slangen
Het vulkanisatieproces wordt gebruikt om verschillende rubberen buizen en slangen te produceren, zoals hydraulische leidingen, pneumatische leidingen en slangen van voedingskwaliteit. Door het vulkanisatieproces verkrijgen rubberen buizen en slangen de vereiste drukweerstand, slijtvastheid en chemische bestendigheid, waardoor hun betrouwbaarheid in een verscheidenheid aan toepassingen wordt gegarandeerd.
4. Rubberen kussens en rubberen platen
Het vulkanisatieproces wordt gebruikt om verschillende rubberen pads en rubberen platen te produceren, zoals antislippads, schokabsorberende pads en geluidsisolerende pads, enz. Door het vulkanisatieproces verkrijgen rubberen pads en rubberen platen de vereiste mechanische sterkte, slijtage weerstand en hittebestendigheid, waardoor hun prestaties in een verscheidenheid aan toepassingen worden gegarandeerd.
6. Toekomstige ontwikkelingstrends van het vulkanisatieproces
1. Groene en milieuvriendelijke vulkanisatie
Met de verbetering van het milieubewustzijn zal groene en milieuvriendelijke vulkanisatietechnologie de toekomstige ontwikkelingstrend worden. Onderzoek en ontwikkeling van vulkanisatiemiddelen en vulkanisatieprocessen met lage VOS-emissies, laag energieverbruik en recycleerbaarheid zullen een belangrijke onderzoeksrichting worden.
2. Intelligente vulkanisatie
Intelligente vulkanisatieapparatuur en -processen zullen de productie-efficiëntie en productkwaliteit verbeteren. Door de introductie van het Internet of Things, big data en kunstmatige intelligentietechnologie kan realtime monitoring en optimalisatie van het vulkanisatieproces worden bereikt, en kan de nauwkeurigheid en betrouwbaarheid van het vulkanisatieproces worden verbeterd.
3. Vulcanisatie met hoge prestaties
Met de voortdurende ontwikkeling van nieuwe materialen en nieuwe technologieën zullen hoogwaardige vulkanisatieprocessen aan meer toepassingsbehoeften voldoen. Door onderzoek en ontwikkeling van nieuwe vulkaniseermiddelen, vulkaniseerprocessen en vulkaniseerapparatuur verbeteren we de prestaties en functies van gevulkaniseerde producten en breiden we hun toepassingsgebieden uit.
7. Samenvatting
Het vulkanisatieproces is een belangrijke schakel in de rubberverwerking. Door het vulkanisatieproces verkrijgen rubbermaterialen de vereiste fysische en chemische eigenschappen. Dit artikel geeft een gedetailleerde analyse van de basisprincipes, procestypen, procesparameters, apparatuur en toepassingen van het vulkanisatieproces. Met de ontwikkeling van technologie en de diversificatie van de behoeften zal het vulkanisatieproces blijven innoveren in de richting van groen, milieubescherming, intelligentie en hoge prestaties, waardoor betrouwbaardere technische ondersteuning wordt geboden voor de ontwikkeling van de rubberindustrie.
Posttijd: 22 november 2024