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无转子硫化仪的原理和作用

发布时间:2019-09-18 10:07:56 分类:技术文章 来源:扬州华辉检测仪器有限公司 点击:

橡胶硫化仪的发展1957年,第一代硫化仪问世,首次实现了连续绘制一条完整的硫化曲线。之后又经过了第二代,第三代的发展。由于设计不断改进,特别是加热控温系统、力矩测量系统以及功能性软件开发,硫化仪已发展到一个比较成熟、相对稳定的状态。
    从机械结构上看,硫化仪分有转子硫化仪和无转子硫化仪。二者测量原理相同,但由于结构不同,结果无可比性。因为无转子硫化仪的诸多优点,有转子硫化仪已经被逐步替代。硫化仪按试样的变形方式,一般可以分为直线剪切变形硫化仪和扭矩剪切变形硫化仪。因为后者的实验结果重现性好而得到广泛应用。以下提到的硫化仪均为扭矩剪切变形型。
    硫化仪用于分析、测定橡胶硫化过程的焦烧时间、正硫化时间、硫化速率、模量以及硫化平坦等性能指标,是用于研制新产品、研究胶料配方及检定产品质量的检测仪器。生产橡胶制品的厂家可以用硫化仪进行制品重现性、稳定性的测试,并进行橡胶配方的设计和检测。生产厂家可以在生产线上进行在线检测,掌握每一批、甚至每一时刻橡胶的硫化特性是否满足制品要求。
    硫化仪的测量原理:
    一般情况下,胶料样片放置在上下两个模体中间(有转子硫化仪放在转盘上面)。通过与胶料样片相连的模体(或转子)的摆动使胶料受到扭矩的作用产生力信号;力信号通过与之相连的传动部分把力传到测量装置)))传感器上,传感器把力信号转换成电信号;电信号通过固定的控制装置转化成扭矩信号,在绘图仪或计算机上绘制出来,就得到了硫化曲线。从一定意义上来讲,硫化仪是用来作相对比较的设备。
    硫化仪的功能:
    橡胶硫化测试仪(简称硫化仪)用于分析、测定橡胶硫化过程的焦烧时间、正硫化时间、硫化速率、粘弹性模量以及硫化平坦期等性能指标,是国家规定用于研制新产品、研究胶料配方及检验产品质量的检测仪器
    生产橡胶制品的厂家可以用硫化仪进行制品重现性、稳定性的测试,并进行橡胶配方的设计和检测。生产厂家可以在生产线上进行现场检测,掌握每一批、甚至每一时刻橡胶的硫化特性是否满足制品要求。用来测定未硫化胶料的硫化特性,通过橡胶在模腔内往复振荡,对模腔的反作用转矩(力)得到一条转矩与时间的硫化曲线,科学地确定硫化的时间、温度、压力这三大要素,它们是最终决定产品质量的关键,也可测定混炼胶配合的物理性能。原料、加工过程、制成品的质量管理:
    由于硫化仪的精确性和方便性,目前已成为现代橡胶厂生产过程离线(中间生产)质量控制的最有效的手段之一。通常应力应变试验的相对误差在3%~4%,而硫化仪则达到1%~2%或者更低。因此生产中各个批号的原材料或混炼胶的微小差别很容易被发现而起到质量控制的作用。
    可见通过精密硫化仪测试的准确结果给予了生产时的重要技术依据,打破了单凭经验来保证质量的局面,从而避免了因避免了产品发生欠硫或过硫以及混炼不均匀的质量问题,造成返工,节约成本,并可提高生产效率。完全有能力根据用户提供的工况条件要求,科学地制定配方,利用先进的检测设备来,确定硫化的工艺参数,确保产品的性能,满足用户对产品的质量要求。
先了解几个术语概念:
    混炼均匀度
    1、混炼均匀度的取样参考位置,一般依胶料的特性可定在ML点、MH点或者最大值等来做比对,一般常用的比较位置在ML点。
    2、原理:方法是利用胶料的内部应变力是属于连续性延展力,并具备自然对数的变化特性,如果出现超出此对应的区域,则表示混炼的聚合物并未完全胶合,才产生切模效应,其变化的大小对应于扭矩的百分比,即为定义的混炼均匀度。
    焦烧与硫化:
    A、焦烧--胶料由于储存、运输、加工、以及周围环境的高温等原因,造成胶料出现早期硫化,使得胶料塑性下降、弹性增加,造成无法进行加工等的现象,称为焦烧。焦烧时间越长,加工安全性越好。
    B.硫化--橡胶分子在一定的条件下由单一的线性结构形成空间立体网状结构的过程。
    硫化仪测得的硫化曲线广泛地用于原材料和配方的研究,为加工生产提供数据。除此之外硫化仪还大量用于生产的质量控制、监督以及产品质量的鉴定。
    透过硫化曲线可掌握橡胶在硫化过程中相关的特性。从橡胶旳混炼圴勺度、 加工性到制品的物性(如抗老化)等皆可由硫化曲线中判读出。进一步达到橡胶质量的控制。
   使用硫化仪的意义:
    1、研究开发新配方、新产品:
    (1) 透过硫化仪, 可取得橡胶在不同配方下所产生的曲线, 进而就成本、产品的质量…等项目进行比较。可有效缩短研发时程。
    (2) 可针对一种新的配方或一种新的原料的基本性能进行评价。
    2、 运用于产品的分级鉴定:
    例如天然橡胶可以根据硫化仪测定的标准配方的结果来做分级。美国的联合炭黑公司把硫化曲线作为评判其炭黑质量的最佳方法,对其部分的产品只提供硫化曲线作为性能指标。
    3、用硫化仪测定正硫化时间比用传统的办法 (即用一组在不同硫化条件下硫化的试片作应力应变试验后绘图的办法) 要迅速、方便、精确得多,而且用料也省,的确是一种多快好省的方法。
    4、 焦烧时间的应用可避免死胶的情形发生, 也可评断配方之可操作性。
    5、 如轮胎这样的厚壁制品的硫化,不是等温过程,而且各部位的温度差别很大,利用硫化仿真器和温度过程控制的硫化仪就可以十分逼真地测定胶料在实际加热条件下的硫化过程,为确定生产加工提供有力的依据。
    6、就成本而言:
    (1) 研发的时程缩短, 可大大的提升研发的效率, 相对而言便是降低了研发的成本。
    (2) 原料、加工及制成品的质量管理, 可提高原料的使用效率, 减少胶料的浪费。
    使用硫化仪的作用:
    1、利用硫变仪可以测定焦烧时间、硫化时间。
    正硫化又称最宜硫化,意指橡胶制品的主要性能达到或接近最佳值的硫化状态。
    正硫化时间是指橡胶制品达到正硫化状态所需的时间。实际上,正硫化时间是个范围,而不是一个点,平坦期越长的橡胶物理性越好.
     2、检验胶料及化学药品是否混炼均匀
    流变仪可提供混炼均匀图及胶料混均匀变异度,来检测胶料及化学药品是否混炼均匀.
    3、看有没有塑炼,就是没加促进剂等化学药品前人员有无把各种胶混合好,从T2前的焦烧曲线的重复性可以看出,重叠证明已经塑炼。
    4、看加工安全性,从焦烧曲线和焦烧时间对比判断,从而有效避免炼胶时死胶等问题。
    5、看加工性能,从ML,此值反应胶料流动性好坏,如胶料流动性过高或过低都不能进行再加工。
    6、硫化速度的快慢 ,从T2-T90时段内的斜率。
    7、看橡胶物理性质(老化性,力学性质等,如从T90以后的曲线,和MH值等进行分析);采用硫化曲线预测硫化胶的抗返原性(此法不适用硫化时不具有明显的交联饱和度即硫化曲线一直升高的胶料)测量时以弹性模量到达最大值时开始至下降5%或10%的时间来表示。硫化平坦期越长,弹性模量到达最大值时开始至下降5%或10%的时间越长,抗返原性越好。选择在180°下测定胶料的抗返原性是比较合理的。此法可用于研究硫化后稳定剂的性能以及胶料耐热老化性能,
    8、看药品混炼有没均匀,从曲线的重复性
    9、用硫化仪来做品管,研发 例如用标准胶生产,可以加入非合格胶料由原来的X%增加成Y%,看各种性能是否可以维持,从而节约生产成本,提高生产效率等
    8、分析某些化学剂,如加入不同碳黑,最终产品性质可能相同,但可从粘性曲线可能不同,从而知道了胶料已加入不同的化学剂
    10、其它还有SPC品管分析,可存取大量的试验各种数据,曲线,并对其进行分析统计,划分等级等等;及VCH胶料整体均匀度分析…………。。
    11、 tan&是描述胶料粘性模量与弹性模量关系的基本参数。在硫化温度下弹性模量最低时,胶料还未起硫,只有粘性模量增大或弹性模量减小才能使tan&增大,因此,胶料在硫化温度下弹性模量最低时的tan&可以表征混炼胶的加工性能和分散性能。对于同一配方,其值越大胶料的加工性能和分散性越好,对于同一配方,在相同的混炼工艺下,添加分散剂可使胶料在硫化温度下弹性模量最低时tan&值大幅度增大;
    硫化胶的生热和tan&呈线性关系,可以使用MH时的tan&预测胶料的生热。
    12、缩短新产品开发时间、提早产品上市。
    客户提供新样品,制定物性要求时,开发人员利用流变仪做各种实验,代替现场生产机器实验,可以提早开发新产品,节省成本。
    13、当化学药品或胶料价格上涨时,利用流变仪修改制造配方,采用其他药品或低价位之胶料,满足原来之物性要求,又可以降低成本。