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橡膠無轉子硫化儀的原理與作用之知識詳解

發布時間：2019-09-18 10:05:47 分類：行業動態來源：揚州華輝檢測儀器有限公司點擊：次

橡膠硫化儀的發展1957年，第一代硫化儀問世，首次實現了連續繪制一條完整的硫化曲線。之后又經過了第二代，第三代的發展。由于設計不斷改進，特別是加熱控溫系統、力矩測量系統以及功能性軟件開發，硫化儀已發展到一個比較成熟、相對穩定的狀態。
    從機械結構上看，硫化儀分有轉子硫化儀和無轉子硫化儀。二者測量原理相同，但由于結構不同，結果無可比性。因為無轉子硫化儀的諸多優點，有轉子硫化儀已經被逐步替代。硫化儀按試樣的不變形方式，一般可以分為直線剪切不變形硫化儀和扭矩剪切不變形硫化儀。因為后者的實驗結果重現性好而得到廣泛應用。以下提到的硫化儀均為扭矩剪切不變形型。
    硫化儀用于分析、測定橡膠硫化過程的焦燒時間、正硫化時間、硫化速率、模量以及硫化平坦等性能指標，是用于研制新產品、研究膠料及檢定產品質量的檢測儀器。生產橡膠制品的廠家可以用硫化儀進行制品重現性、穩定性的測試，并進行橡膠的設計和檢測。生產廠家可以在生產線上進行在線檢測，掌握每一批、甚至每一時刻橡膠的硫化特性是否滿足制品要求。
    硫化儀的測量原理：
    一般情況下，膠料樣片放置在上下兩個模體中間（有轉子硫化儀放在轉盤上面）。通過與膠料樣片相連的模體（或轉子）的擺動使膠料受到扭矩的作用產生力信號；力信號通過與之相連的傳動部分把力傳到測量裝置）））傳感器上，傳感器把力信號轉換成電信號；電信號通過固定的控制裝置轉化成扭矩信號，在繪圖儀或計算機上繪制出來，就得到了硫化曲線。從一定意義上來講，硫化儀是用來作相對比較的設備。
    硫化儀的功能：
    橡膠硫化測試儀（簡稱硫化儀）用于分析、測定橡膠硫化過程的焦燒時間、正硫化時間、硫化速率、粘彈性模量以及硫化平坦期等性能指標，是國家規定用于研制新產品、研究膠料及檢驗產品質量的檢測儀器。
    生產橡膠制品的廠家可以用硫化儀進行制品重現性、穩定性的測試，并進行橡膠的設計和檢測。生產廠家可以在生產線上進行現場檢測，掌握每一批、甚至每一時刻橡膠的硫化特性是否滿足制品要求。用來測定未硫化膠料的硫化特性，通過橡膠在模腔內往復振蕩，對模腔的反作用轉矩（力）得到一條轉矩與時間的硫化曲線，科學地確定硫化的時間、溫度、壓力這三大要素，它們是終決定產品質量的關鍵，也可測定混煉膠配合的物理性能。原料、加工過程、制成品的質量管理：
    由于硫化儀的精確性和方便性，目前已成為現代橡膠廠生產過程離線（中間生產）質量控制的有效的手段之一。通常應力應變試驗的相對誤差在3％～4％，而硫化儀則達到1％～2％或者更低。因此生產中各個批號的原材料或混煉膠的微小差別很容易被發現而起到質量控制的作用。
    可見通過精密硫化儀測試的準確結果給予了生產時的重要技術依據，打破了單憑經驗來保證質量的局面，從而避免了因避免了產品發生欠硫或過硫以及混煉不均勻的質量問題，造成返工，節約成本，并可提高生產效率。完全有能力根據用戶提供的工況條件要求，科學地制定，利用先進的檢測設備來，確定硫化的工藝參數，確保產品的性能，滿足用戶對產品的質量要求。
先了解幾個術語概念：
    混煉均勻度
    1、混煉均勻度的取樣參考位置，一般依膠料的特性可定在ML點、MH點或者大值等來做比對，一般常用的比較位置在ML點。
    2、原理：方法是利用膠料的內部應變力是屬于連續性延展力，并具備自然對數的變化特性，如果出現超出此對應的區域，則表示混煉的聚合物并未完全膠合，才產生切模效應，其變化的大小對應于扭矩的百分比，即為定義的混煉均勻度。
    焦燒與硫化：
    A、焦燒－－膠料由于儲存、運輸、加工、以及周圍環境的高溫等原因，造成膠料出現早期硫化，使得膠料塑性下降、彈性增加，造成無法進行加工等的現象，稱為焦燒。焦燒時間越長，加工安全性越好。
    B．硫化－－橡膠分子在一定的條件下由單一的線性結構形成空間立體網狀結構的過程。
    硫化儀測得的硫化曲線廣泛地用于原材料和的研究，為加工生產提供數據。除此之外硫化儀還大量用于生產的質量控制、監督以及產品質量的鑒定。
    透過硫化曲線可掌握橡膠在硫化過程中相關的特性。從橡膠旳混煉圴勺度、加工性到制品的物性（如抗老化）等皆可由硫化曲線中判讀出。進一步達到橡膠質量的控制。
   使用硫化儀的意義：
    1、研究開發新、新產品：
    （1）透過硫化儀，可取得橡膠在不同下所產生的曲線，進而就成本、產品的質量…等項目進行比較。可有效縮短研發時程。
    （2）可針對一種新的或一種新的原料的基本性能進行評價。
    2、運用于產品的分級鑒定：
    例如天然橡膠可以根據硫化儀測定的標準的結果來做分級。美國的聯合炭黑公司把硫化曲線作為評判其炭黑質量的佳方法，對其部分的產品只提供硫化曲線作為性能指標。
    3、用硫化儀測定正硫化時間比用傳統的辦法（即用一組在不同硫化條件下硫化的試片作應力應變試驗后繪圖的辦法）要迅速、方便、精確得多，而且用料也省，的確是一種多快好省的方法。
    4、焦燒時間的應用可避免死膠的情形發生，也可評斷之可操作性。
    5、如輪胎這樣的厚壁制品的硫化，不是等溫過程，而且各部位的溫度差別很大，利用硫化仿真器和溫度過程控制的硫化儀就可以十分逼真地測定膠料在實際加熱條件下的硫化過程，為確定生產加工提供有力的依據。
    6、就成本而言：
    （1）研發的時程縮短，可大大的提升研發的效率，相對而言便是降低了研發的成本。
    （2）原料、加工及制成品的質量管理，可提高原料的使用效率，減少膠料的浪費。
    使用硫化儀的作用：
    1、利用硫變儀可以測定焦燒時間、硫化時間。
    正硫化又稱宜硫化，意指橡膠制品的主要性能達到或接近佳值的硫化狀態。
    正硫化時間是指橡膠制品達到正硫化狀態所需的時間。實際上，正硫化時間是個范圍，而不是一個點，平坦期越長的橡膠物理性越好．
     2、檢驗膠料及化學藥品是否混煉均勻
    流變儀可提供混煉均勻圖及膠料混均勻變異度，來檢測膠料及化學藥品是否混煉均勻．
    3、看有沒有塑煉，就是沒加促進劑等化學藥品前人員有無把各種膠混合好，從T2前的焦燒曲線的重復性可以看出，重疊證明已經塑煉。
    4、看加工安全性，從焦燒曲線和焦燒時間對比判斷，從而有效避免煉膠時死膠等問題。
    5、看加工性能，從ML，此值反應膠料流動性好壞，如膠料流動性過高或過低都不能進行再加工。
    6、硫化速度的快慢，從T2－T90時段內的斜率。
    7、看橡膠物理性質（老化性，力學性質等，如從T90以后的曲線，和MH值等進行分析）；采用硫化曲線預測硫化膠的抗返原性（此法不適用硫化時不具有明顯的交聯飽和度即硫化曲線一直升高的膠料）測量時以彈性模量到達大值時開始至下降5％或10％的時間來表示。硫化平坦期越長，彈性模量到達大值時開始至下降5％或10％的時間越長，抗返原性越好。選擇在180°下測定膠料的抗返原性是比較合理的。此法可用于研究硫化后穩定劑的性能以及膠料耐熱老化性能，
    8、看藥品混煉有沒均勻，從曲線的重復性
    9、用硫化儀來做品管，研發例如用標準膠生產，可以加入非合格膠料由原來的X％增加成Y％，看各種性能是否可以維持，從而節約生產成本，提高生產效率等
    8、分析某些化學劑，如加入不同碳黑，終產品性質可能相同，但可從粘性曲線可能不同，從而知道了膠料已加入不同的化學劑
    10、其它還有SPC品管分析，可存取大量的試驗各種數據，曲線，并對其進行分析統計，劃分等級等等；及VCH膠料整體均勻度分析。
    11、 tan＆是描述膠料粘性模量與彈性模量關系的基本參數。在硫化溫度下彈性模量低時，膠料還未起硫，只有粘性模量增大或彈性模量減小才能使tan＆增大，因此，膠料在硫化溫度下彈性模量低時的tan＆可以表征混煉膠的加工性能和分散性能。對于同一，其值越大膠料的加工性能和分散性越好，對于同一，在相同的混煉工藝下，添加分散劑可使膠料在硫化溫度下彈性模量低時tan＆值大幅度增大；
    硫化膠的生熱和tan＆呈線性關系，可以使用MH時的tan＆預測膠料的生熱。
    12、縮短新產品開發時間、提早產品上市。
    客戶提供新樣品，制定物性要求時，開發人員利用流變儀做各種實驗，代替現場生產機器實驗，可以提早開發新產品，節省成本。
    13、當化學藥品或膠料價格上漲時，利用流變儀修改制造，采用其他藥品或低價位之膠料，滿足原來之物性要求，又可以降低成本。