橡胶微波硫化机原理

• 2024-03-02

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。

目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加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橡胶硫化微波消解吸收性能产生影响，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。

微波加热原理﹕

微波就是电磁波频率在300兆赫到300千兆赫的电磁波，波长1米~1毫米。微波通常作为信息传输，用于雷达、通讯技术中。近代科学技术领域中将它扩展应用成为一种新的能源。我国起步于70年代展开研究与应用，探索试验将其应用到各个领域中。目前用于工业加热的微波频率为915兆赫和2450兆赫，取到很多应用成果。

通常，一般物质材料均由极性分子和非极性分子所组成，在微波电磁场作用下，能将极性分子从原来的热运动状态转向，依照电磁场的方向变换而改变极性安分子排列取向。分子在运动中产生类似摩擦热，这一微观过程中交变电磁场的能量转化称为介质内的热能，使介质温度出现宏观上的升温，这是微波加热原理通俗的解释。

微波加热是利用高频振荡原理，高频能量的电磁波向着被加热物料辐射，使物料内外同时加热。物质受到辐射后，因自身的介质损耗而被加热，不需要经过热的传导或对流。因此物质能够快速地被加热，并且物质内外同时被加热，物质受热温度均匀，提高产品质量。

橡胶物料内部有炭黑、硫和添加剂存在，同时含有大量的极性水分子。在微波电磁场能量作用下，产生激烈的振荡、产生热能，使橡胶物料升温达到硫化温度，实现橡胶的硫化。由此可见，微波加热是电磁场能量对介质的作用，介质自身损耗，在电磁场能量作用下而发热，受到能量的作用而使物质温度升高。金属材料因为电磁场不能透入材料内部，在材料表面受到电磁场作用时，金属材料表面将电磁场能量反射，金属材料不能吸收微波，所以它不能被微波加热。水的特性，水对微波来说是最好的吸收介质，因此，凡是含有水的物质材料均可吸收微波而被微波加热升温。

在橡胶制品在连续性硫化过程中，橡胶热的传导极差，采用常规加热硫化方法需要较长时间才能将制品整个断面加热到所需的硫化温度，而且会出现物料受热不均匀，造成橡胶制品表面产生过硫化，在橡胶制品中心、产生内部欠硫化的缺陷。微波能的加热，可以在很短时间内将橡胶制品在整个断面加热到所需要的硫化温度，然后进入常规加热的保温通道，其主要作用防止橡胶制品在发生硫化反映时温度下降，所以一定要将橡胶制品快速加热达到硫化温度范围。然后在保温通道中进一步将橡胶制品表面加热到表面硫化作用的温度。尽量保持温度的稳定与热平衡，同时也要注意热能损耗、温度波动、温度控制。否则影响橡胶制品的硫化质量，操作必须严加注意。
天然橡胶介电常数=2.15、
氯丁橡胶介电常数=4.0、
天然橡胶介质损耗角tgδ=0.003、
氯丁橡胶介质损耗角tgδ=0.034、

以上可以看出橡胶在微波电磁场中的理化性质不同。天然橡胶介质损耗角较小，不易于被微波加热，取得同样效果必须增加微波电磁场的能量，增加电场强度。因为不同物质材料据有不同介电常数，存在差异，不同品种橡胶在微波硫化时必须采用相应的不同的加热设备，作相应的调整，以保证橡胶制品的硫化效果，必须加以注意。

微波橡胶硫化成套设备技术参数为：
一、微波橡胶硫化段技术参数（壹台）
1、微波频率：2450MHz
2、微波功率：10KW（可调）
3、自动控温：可在240℃内实现自动控温 
4、传动带宽度：230mm
5、传动速度：1.5~14m/min
6、传动带配有气动光电纠偏机构，传动带张紧机构。
7、传动带进口处配有高红外预热灯管（1KW）。
8、尺寸：（长×宽×高）28000×600×1500MM
二、 热风硫化段技术参数（贰台）
1、热风功率：28KW（内循环）
2、自动控温：可在240℃内实现自动控温
3、传动带宽度：230mm
4、传动速度：1.5~14m/min
三、冷却水槽（壹台）
1、水的流量可调
2、槽长4000mm，槽宽：570mm
四、设备特点：
1、硫化连续生产的速度快，工效高，是传统设备的6倍。
2、渗透加热，温度可控，硫化均匀，色泽光亮。
3、设备总长：28m

用于胶条、胶带、胶管，橡皮密封条及发泡橡胶条的快速均匀硫化。经本设备硫化后的橡胶条表面光泽度好，细腻、弹性高。加工环境绿色环保，无污染。