曾凡偉, 房 棟, 孫冬冬, 張曉鵬

（中國(guó)中車 青島四方車輛研究所有限公司, 山東 青島 266031）

橡膠厚制品等效硫化時(shí)間的計(jì)算與硫化時(shí)間的確定

曾凡偉, 房 棟, 孫冬冬, 張曉鵬

（中國(guó)中車 青島四方車輛研究所有限公司, 山東 青島 266031）

對(duì)一橡膠厚制品實(shí)施了測(cè)溫實(shí)驗(yàn)，并用兩種方法（“硫化效應(yīng)法”和“相對(duì)硫化速率法”）計(jì)算了產(chǎn)品中心部位膠料的等效硫化時(shí)間。計(jì)算結(jié)果雖略有差異，但均可以確定該厚制品合理的硫化時(shí)間，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了該硫化時(shí)間的合理性和可靠性。

橡膠厚制品；硫化時(shí)間；效硫化時(shí)間；計(jì)算；測(cè)溫實(shí)驗(yàn)；硫化效應(yīng)

0 前 言

由于橡膠屬于熱的不良導(dǎo)體,在硫化過(guò)程中,橡膠厚制品各處膠料不能均勻、同步受熱。隨著產(chǎn)品厚度的增加,其內(nèi)外溫度梯度增大,造成了在相同硫化時(shí)間下,內(nèi)外部膠料硫化程度的顯著不同。通常產(chǎn)品中心部位膠料屬于溫度梯度的低谷,在硫化過(guò)程中最晚達(dá)到正硫化,且其硫化屬于典型的變溫硫化,很難通過(guò)簡(jiǎn)單的方法得知其硫化程度。然而在確定硫化時(shí)間時(shí),最重要考慮的因素就是確保溫度低谷處膠料的充分硫化。目前判斷硫化程度的常用方法就是測(cè)量各部位溫度的變化,并計(jì)算其等效硫化時(shí)間,再根據(jù)等效硫化時(shí)間判斷其是否達(dá)到正硫化。在此介紹一下常用的計(jì)算等效硫化時(shí)間的方法,并以某一產(chǎn)品的測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)為例,對(duì)比兩種方法的計(jì)算結(jié)果,并確定了該產(chǎn)品的硫化時(shí)間。

1 計(jì)算等效硫化時(shí)間的兩個(gè)經(jīng)典公式

用于描述橡膠硫化溫度和硫化時(shí)間關(guān)系的計(jì)算公式,常用的是范特霍夫方程和阿累尼烏斯方程[1]。

1.1 范特霍夫方程

范特霍夫方程如下∶

式中∶τ1—硫化溫度為T1（℃）時(shí)的正硫化時(shí)間, min；τ2—硫化溫度為T2（℃）時(shí)的正硫化時(shí)間, min；K—硫化溫度系數(shù)。

利用該式進(jìn)行計(jì)算時(shí),需要先確定K值和溫度區(qū)間。K值與膠料配方和溫度有關(guān),通過(guò)測(cè)定不同溫度的正硫化時(shí)間可以確定K值。為減少誤差,確定K值的溫度區(qū)間不宜過(guò)大,且不同溫度區(qū)間確定的K值只適用于該區(qū)間。

1.2 阿累尼烏斯方程

阿累尼烏斯方程如下∶

式中∶τ1—硫化溫度為T1（K）時(shí)的正硫化時(shí)間, min；τ2—硫化溫度為T2（K）時(shí)的正硫化時(shí)間, min；K—硫化溫度系數(shù)；E—硫化反應(yīng)活化能, kJ/mol；R—?dú)怏w常數(shù),R=8.314 J/（mol·K）。

該式的前提是假定反應(yīng)活化能不變。利用該式進(jìn)行計(jì)算時(shí),需要先確定E值。E值也可以通過(guò)測(cè)定不同溫度的正硫化時(shí)間確定。E值與膠料配方有關(guān)。

2 厚制品等效硫化時(shí)間的計(jì)算方法

用上述兩個(gè)經(jīng)典計(jì)算公式可以方便地計(jì)算薄制品（厚度≤6 mm）的等效硫化時(shí)間。這是由于薄制品可以被視為均勻受熱,硫化時(shí)也就可以看作是恒溫硫化,因此可以直接通過(guò)上述公式進(jìn)行換算。厚制品硫化時(shí),不同部位、不同時(shí)間下,溫度各不相同,硫化程度的差異明顯,無(wú)法簡(jiǎn)單地計(jì)算整體的等效硫化時(shí)間。而我們最為關(guān)注的就是產(chǎn)品溫度低谷部位的硫化程度,因?yàn)樵摬课蛔钔磉_(dá)到正硫化。但該部位硫化溫度不恒定,也無(wú)法通過(guò)公式簡(jiǎn)單地計(jì)算等效硫化時(shí)間。對(duì)于變溫硫化的情形,可以先劃分不同的溫度和時(shí)間區(qū)間,再對(duì)不同溫度和時(shí)間區(qū)間下的硫化程度進(jìn)行累積,通過(guò)硫化程度的總和計(jì)算出其在某一溫度下的等效硫化時(shí)間。

2.1 硫化效應(yīng)法[1-2]

將橡膠制品經(jīng)硫化后獲得的硫化效應(yīng),計(jì)算成某一溫度下的等效硫化時(shí)間（t*）,即t*等于制品獲得的硫化效應(yīng)與該溫度下硫化強(qiáng)度的比值,計(jì)算公式如下∶

式中∶E—制品獲得的硫化效應(yīng)；I—膠料在某一溫度下的硫化強(qiáng)度。

根據(jù)式（3）,我們可以得到硫化效應(yīng)（E）的計(jì)算公式∶硫化效應(yīng)等于硫化強(qiáng)度與硫化時(shí)間的乘積,計(jì)算公式為∶

硫化強(qiáng)度（I）是指膠料在一定溫度T（℃）下,單位時(shí)間內(nèi)獲得的硫化程度,其值與硫化溫度系數(shù)K有關(guān)。硫化強(qiáng)度同樣與膠料的配方和溫度有關(guān),計(jì)算公式為∶

式中∶K—硫化溫度系數(shù)；T0—規(guī)定硫化效應(yīng)所采用的溫度,℃（一般T0=100 ℃）。

K值與范特霍夫方程中的相同,可以用相同的方法求得。

由于橡膠厚制品內(nèi)部屬于變溫硫化,制品某一部位不同時(shí)間下的硫化強(qiáng)度不同,因此實(shí)際硫化效應(yīng)就等于各硫化強(qiáng)度對(duì)時(shí)間的累積,于是制品某一部位的硫化效應(yīng)（E）計(jì)算公式為∶

由于不同溫度下K值不同,導(dǎo)致I=f（t）函數(shù)關(guān)系式難以確定,硫化效應(yīng)（E）通常采用近似計(jì)算的方法處理。近似計(jì)算公式為∶

式中∶Δt—測(cè)溫時(shí)設(shè)定的時(shí)間間隔,min或s；I0—硫化開(kāi)始時(shí)膠料的初始溫度T0的硫化強(qiáng)度；In—硫化結(jié)束時(shí)膠料的終了溫度Tn的硫化強(qiáng)度。

2.2 相對(duì)硫化速率法[3]

2.2.1 等效硫化時(shí)間的計(jì)算方法

阿累尼烏斯方程[式（2）]是在其初始形式的基礎(chǔ)上變換得到的。其初始形式為∶

式中∶K—硫化反應(yīng)速率常數(shù)；A—常數(shù)；E—硫化反應(yīng)活化能,kJ/mol；R—?dú)怏w常數(shù)；T—硫化溫度,K。

根據(jù)式（8）,基于硫化反應(yīng)速率常數(shù)K,我們引入相對(duì)硫化速率（v）概念,即∶相對(duì)硫化速率（v）等于某一硫化速率（r）與基準(zhǔn)硫化速率（r0）的比值。于是我們可以變換得到下式∶

式中∶T0—基準(zhǔn)硫化溫度,K；T—實(shí)驗(yàn)溫度,K；r0,K0—基準(zhǔn)溫度T0時(shí)的硫化反應(yīng)速率和硫化反應(yīng)速率常數(shù)；r,K—實(shí)驗(yàn)溫度T時(shí)的硫化反應(yīng)速率和硫化反應(yīng)速率常數(shù)；v—在實(shí)驗(yàn)溫度T時(shí),對(duì)應(yīng)于T0時(shí)的相對(duì)硫化速率。

由于厚制品的硫化是一個(gè)不等溫過(guò)程,其對(duì)應(yīng)于基準(zhǔn)溫度下的等效硫化時(shí)間t*可用下式計(jì)算∶

式中的t為硫化結(jié)束時(shí)的時(shí)間,由于在基準(zhǔn)溫度下的相對(duì)硫化速率v0=1,從而式(10)可改寫為∶

已知某部位所用膠料的活化能時(shí),應(yīng)用式（11）便可求得該部位在不等溫硫化過(guò)程中對(duì)應(yīng)于基準(zhǔn)溫度下的等效硫化時(shí)間。

2.2.2 活化能的計(jì)算方法

在上述計(jì)算等效硫化時(shí)間的公式中,需要先確定活化能（E）才可以計(jì)算。下面介紹活化能的確定方法。若對(duì)式（8）形式的阿累尼烏斯方程,兩邊取自然對(duì)數(shù),則可以得到∶

式中的硫化反應(yīng)速率常數(shù)K可用正硫化時(shí)間[硫化儀所測(cè)得的tc（90）]的倒數(shù)予以表征。如果將1/tc（90）代替式（12）中的K值,則可以得到∶

對(duì)于確定的膠料,E/R為常數(shù),式（13）可以看作是一簡(jiǎn)單的直線方程式:

式中∶y— ln tc（90）；x—1/T；a—E/R,即直線的斜率；b —-lnA,即直線的截距。

利用硫化儀測(cè)試不同溫度下的正硫化時(shí)間tc（90）,以ln tc（90）對(duì)1/T作圖。可以獲得一條直線,利用最小二乘法可以求得直線的斜率a。斜率a乘以氣體常數(shù)R,便可得到活化能（E）的值。

2.2.3 計(jì)算注意事項(xiàng)[4]

（1）為把測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為硫化等效值,應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格地選擇參比溫度。因?yàn)榛罨茉谝欢囟确秶鷥?nèi)實(shí)際上并不是常數(shù),但實(shí)際使用的卻是被視為常數(shù)的表觀活化能E值。由于這個(gè)E出現(xiàn)在我們計(jì)算的e冪中,測(cè)定的溫度愈超過(guò)參比溫度,則計(jì)算中的誤差幾率愈大。參比溫度的選擇取決于所采用的硫化溫度和測(cè)定硫化表觀活化能E值所取的實(shí)驗(yàn)溫度。

（2）硫化程度是相對(duì)硫化速率對(duì)硫化時(shí)間的定積分問(wèn)題。在計(jì)算中,實(shí)際采用的是離散的溫度數(shù)據(jù),不是對(duì)完整函數(shù)積分,也就是這個(gè)定積分問(wèn)題是用近似法實(shí)現(xiàn)的。因此,計(jì)算中所用的時(shí)間間隔△x大小將影響硫化程度值。時(shí)間間隔△x愈小則硫化程度值愈精確,因此應(yīng)將時(shí)間間隔設(shè)定得盡可能小。

（3）測(cè)定膠料硫化反應(yīng)表觀活化能E的依據(jù)是阿累尼烏斯反應(yīng)速率-反應(yīng)溫度關(guān)系式,可采用硫化儀進(jìn)行實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)借助最小二乘法擬合為直線方程以便確定活化能。要注意的是觀測(cè)點(diǎn)數(shù)不得小于5,在實(shí)驗(yàn)之前確定式（11）中的參比溫度T0,最好在參比溫度上做重復(fù)性實(shí)驗(yàn)。一般在參比溫度附近范圍選擇5個(gè)不同的溫度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

3 實(shí) 驗(yàn)

3.1 原材料

天然橡膠NR,RSS 1#,海南天然橡膠產(chǎn)業(yè)集團(tuán)股份有限公司產(chǎn)品；炭黑,N330、N774,青島德固賽化學(xué)有限公司產(chǎn)品；加工助劑、防老劑以及硫化劑均為萊茵化學(xué)（青島）有限公司產(chǎn)品。其他配合劑均為市售工業(yè)級(jí)產(chǎn)品。

3.2 實(shí)驗(yàn)配方

基本配方（單位∶份）∶NR 100,活化劑（氧化鋅、硬脂酸）2～5,加工助劑（萊茵蠟Antilux 654、分散劑Atf ow L-18） 2～5,防老劑（防老劑4020、防老劑RD） 1～10,炭黑（N330、N774）10～70,硫化體系（促進(jìn)劑DM、促進(jìn)劑 CZ、硫磺） 1～5。

其中,防老劑4020為N-（1,3-二甲基丁基）-N'-苯基對(duì)苯二胺；防老劑RD為2,2,4-三甲基-1,2-二氫化喹啉聚合物；促進(jìn)劑DM為二硫化二苯并噻唑；促進(jìn)劑CZ為N-環(huán)己基-2-苯并噻唑次磺酰胺。

3.3 主要儀器和設(shè)備

開(kāi)煉機(jī),X(S)K-160,上海雙翼橡塑機(jī)械有限公司；無(wú)轉(zhuǎn)子硫化儀,GT-M2000-A,臺(tái)灣高鐵科技股份有限公司；電熱式平板硫化機(jī),型號(hào)YM-I50,無(wú)錫陽(yáng)明橡膠機(jī)械有限公司；熱電偶測(cè)溫儀,華南理工大學(xué)。

3.4 測(cè)溫實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)?zāi)＞呷鐖D1所示,分為上模、中模和下模三部分。模具型腔尺寸∶長(zhǎng)120 mm、寬60 mm、高50 mm。實(shí)驗(yàn)時(shí)將實(shí)驗(yàn)?zāi)＞叻胖玫搅蚧O(shè)備熱板中間加壓。中模左右兩側(cè)各留有一個(gè)測(cè)溫孔,導(dǎo)線經(jīng)測(cè)溫孔由外界進(jìn)入模具型腔內(nèi)部。導(dǎo)線采用熱電偶導(dǎo)線,另一端與測(cè)溫儀連接,由與測(cè)溫儀相連的電腦讀取并記錄熱電偶所測(cè)實(shí)時(shí)溫度。

圖1 實(shí)驗(yàn)?zāi)＞呒皽y(cè)溫點(diǎn)位置示意圖

3.5 實(shí)驗(yàn)方法

將所用膠料裁成長(zhǎng)120 mm、寬60 mm、厚5 mm的膠片,并稱取400 g膠料。實(shí)驗(yàn)時(shí),將模具先預(yù)熱到實(shí)驗(yàn)溫度并保持至溫度恒定,打開(kāi)模具將膠片一片片放入模具內(nèi),并將熱電偶固定到膠料的中心部位。為保證測(cè)溫的準(zhǔn)確性,經(jīng)兩個(gè)測(cè)溫孔在同一位置附近埋置2個(gè)熱電偶,相互比對(duì)看是否出現(xiàn)異常。將模具放置到平板硫化設(shè)備上加壓硫化,同時(shí)打開(kāi)測(cè)溫儀進(jìn)行測(cè)溫。測(cè)溫儀每隔5 s讀取一次溫度值,硫化時(shí)間設(shè)定為3600 s,可獲得720組時(shí)間、溫度數(shù)據(jù)。硫化測(cè)溫結(jié)束后將產(chǎn)品剖切,觀察熱電偶的實(shí)際位置,偏離中心點(diǎn)上、下或左、右大于5 mm時(shí),需重新進(jìn)行測(cè)試。

4 等效硫化時(shí)間的計(jì)算

4.1 測(cè)溫實(shí)驗(yàn)及硫化儀測(cè)試結(jié)果

將上、下模溫度設(shè)置在160 ℃,并保持恒溫。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)方法測(cè)得模具中心部位膠料的實(shí)際溫度變化曲線,在此限于篇幅不再列表,將所測(cè)數(shù)據(jù)繪制成如圖2所示的溫度-時(shí)間曲線。由圖2可清楚地看出,模具中心部位膠料的溫度變化是一個(gè)緩慢上升的變溫過(guò)程。

圖2 產(chǎn)品中心部位膠料溫度隨時(shí)間變化曲線圖

在計(jì)算等效硫化時(shí)間的公式中,需要確定硫化溫度系數(shù)K值或反應(yīng)活化能E值,兩者均可以采用硫化儀測(cè)試膠料正硫化時(shí)間的方法獲得。為此用硫化儀分別測(cè)試了膠料在135 ℃、143 ℃、150 ℃、155 ℃及160 ℃時(shí)的正硫化時(shí)間tc（90）,所測(cè)數(shù)值如表1所示。

表1 膠料在不同硫化溫度下的正硫化時(shí)間及硫化溫度系數(shù)1)

4.2 橡膠厚制品等效硫化時(shí)間的計(jì)算

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果,分別采用等效硫化效應(yīng)法和相對(duì)硫化速率法兩種方法計(jì)算該橡膠厚制品的等效硫化時(shí)間,以便進(jìn)行對(duì)比。

4.2.1 等效硫化效應(yīng)法計(jì)算等效硫化時(shí)間

經(jīng)測(cè)試,該膠料在100 ℃硫化時(shí)焦燒時(shí)間長(zhǎng)達(dá)90.5 min,所以可以認(rèn)為在本實(shí)驗(yàn)中,溫度在100 ℃以下時(shí)膠料基本不發(fā)生硫化反應(yīng)。根據(jù)所測(cè)正硫化時(shí)間得出的硫化溫度系數(shù)K如表1所示。為了計(jì)算方便,取平均值K=2.00。根據(jù)硫化強(qiáng)度計(jì)算公式（5）,取T0=100 ℃。將上述測(cè)得的時(shí)間、溫度數(shù)據(jù)換算成時(shí)間、硫化強(qiáng)度數(shù)據(jù),再將時(shí)間、硫化強(qiáng)度數(shù)據(jù)繪制成硫化強(qiáng)度-時(shí)間曲線,如圖3所示。該曲線下面的積分面積就是該產(chǎn)品中心部位所獲得的硫化效應(yīng)（E）。

圖3 產(chǎn)品中心部位膠料硫化強(qiáng)度隨時(shí)間變化曲線及積分面積

根據(jù)等效硫化時(shí)間t*的計(jì)算公式（3）可以計(jì)算出某一溫度下的等效硫化時(shí)間,將此硫化效應(yīng)換算為150 ℃下的等效硫化時(shí)間,即t*(150℃)=2126 s。對(duì)比150 ℃下的正硫化時(shí)間,顯然經(jīng)過(guò)60 min的硫化后,該產(chǎn)品中心部位已經(jīng)達(dá)到了完全硫化,并有過(guò)硫的風(fēng)險(xiǎn)。

4.2.2 相對(duì)硫化速率法計(jì)算等效硫化時(shí)間

4.2.2.1 膠料活化能的計(jì)算

根據(jù)表1中的[1/T、ln tc（90）]數(shù)據(jù)作圖,可得如圖4所示的曲線1。對(duì)曲線1進(jìn)行線性擬合得到直線2,利用最小二乘法求得其直線方程為∶y=12 348.73x-22.98。根據(jù)式（4）中各參數(shù)的含義可以計(jì)算求得該膠料的活化能E=102.7 kJ/mol。

圖4 ln tc(90)-1/T曲線及其擬合直線

4.2.2.2 等效硫化時(shí)間的計(jì)算

根據(jù)相對(duì)硫化速率的計(jì)算公式（9）,取基準(zhǔn)硫化溫度T0=423.15 K,將上述測(cè)得的時(shí)間、溫度數(shù)據(jù)換算成時(shí)間、相對(duì)硫化速率數(shù)據(jù),并將時(shí)間、相對(duì)硫化速率數(shù)據(jù)繪制成相對(duì)硫化速率-時(shí)間曲線,如圖5所示。該曲線下面的積分面積（即相對(duì)硫化速率對(duì)時(shí)間的累積）就是該產(chǎn)品中心部位所獲得的等效硫化時(shí)間。由此得出的150 ℃下的等效硫化時(shí)間為∶t*(150℃)=2099 s。

圖5 產(chǎn)品中心部位膠料相對(duì)硫化速率隨時(shí)間變化曲線

4.2.3 計(jì)算說(shuō)明

（1）根據(jù)所測(cè)溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成硫化強(qiáng)度和相對(duì)硫化速率數(shù)據(jù)時(shí),需要進(jìn)行大量繁瑣的運(yùn)算,這個(gè)可以通過(guò)Excel軟件的函數(shù)功能實(shí)現(xiàn)。

（2）對(duì)所繪制曲線進(jìn)行線性擬合時(shí),需要復(fù)雜的最小二乘法運(yùn)算,這個(gè)可以通過(guò)Origin軟件的分析功能實(shí)現(xiàn),方法為∶繪制曲線→分析→線性擬合→讀取直線方程式。

（3）對(duì)所繪制曲線求積分面積時(shí),由于無(wú)法得到曲線方程式而無(wú)法計(jì)算,這個(gè)可以通過(guò)Origin軟件的分析功能實(shí)現(xiàn),方法為∶繪制曲線→分析→微積分→積分→讀取面積值。

5 產(chǎn)品硫化時(shí)間的確定

通常厚制品的硫化生產(chǎn)都要考慮產(chǎn)品出模后的后硫化效應(yīng)。產(chǎn)品某一部位在硫化以及后硫化時(shí)獲得的總的硫化程度即為產(chǎn)品該部位的硫化程度,將其換算成某一溫度下的等效硫化時(shí)間。根據(jù)該膠料的硫化曲線特點(diǎn),該等效硫化時(shí)間為該溫度下正硫化時(shí)間的1.5～2.0倍時(shí),產(chǎn)品可以獲得較好的綜合性能。產(chǎn)品等效硫化時(shí)間的計(jì)算通常以最晚達(dá)到正硫化點(diǎn)的部位來(lái)確定,對(duì)本產(chǎn)品而言,應(yīng)當(dāng)以產(chǎn)品的中心部位的等效硫化時(shí)間作為該產(chǎn)品的硫化時(shí)間。

該產(chǎn)品所用膠料在150 ℃下的正硫化時(shí)間為504 s,那么中心部位膠料在150 ℃的等效硫化時(shí)間達(dá)到756～1008 s時(shí),理論上整個(gè)產(chǎn)品可以達(dá)到完全硫化。為此,采用兩種計(jì)算方法進(jìn)行了計(jì)算,如圖6、圖7所示。當(dāng)產(chǎn)品硫化2205 s時(shí),根據(jù)硫化效應(yīng)法計(jì)算產(chǎn)品中心部位在150 ℃的等效硫化時(shí)間,得出的結(jié)果為∶t*(150℃)=981 s；根據(jù)相對(duì)硫化速率法計(jì)算產(chǎn)品中心部位在150 ℃的等效硫化時(shí)間,得出的結(jié)果為∶t*(150℃)=914 s。根據(jù)兩種計(jì)算方法得出的結(jié)果,我們可以從理論上判定∶產(chǎn)品應(yīng)在160 ℃的設(shè)定硫化溫度下硫化2205 s,出模后自然冷卻至室溫,以便使產(chǎn)品的后硫化效應(yīng)釋放完畢,可使整個(gè)產(chǎn)品達(dá)到正硫化。

圖6 產(chǎn)品中心部位硫化強(qiáng)度及后硫化強(qiáng)度的積分面積

圖7 產(chǎn)品中心部位硫化及后硫化相對(duì)硫化速率的積分面積

為驗(yàn)證理論計(jì)算的準(zhǔn)確性,將膠料裝入模具,分別在160 ℃、1800 s和160 ℃、2205 s條件下硫化,取出產(chǎn)品在室溫停放24 h后進(jìn)行剖切,觀察到產(chǎn)品中心部位形貌如表2所示?？梢郧宄闯霎a(chǎn)品在1800 s硫化時(shí)間下尚不能硫化充分,當(dāng)硫化時(shí)間延長(zhǎng)至2205 s時(shí),產(chǎn)品得到了充分硫化,驗(yàn)證了計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。

表2 不同硫化時(shí)間下產(chǎn)品內(nèi)部形貌對(duì)比表

為進(jìn)一步驗(yàn)證該產(chǎn)品的硫化程度,對(duì)剖切圖中標(biāo)注的9個(gè)點(diǎn)進(jìn)行邵爾A硬度測(cè)試,各點(diǎn)硬度差值不超過(guò)1,說(shuō)明產(chǎn)品各處的硫化程度基本一致,整體上得到了充分硫化。

6 結(jié) 論

（1）通過(guò)熱電偶測(cè)溫實(shí)驗(yàn)可以獲得產(chǎn)品中心部位膠料真實(shí)的溫度變化數(shù)據(jù)。溫度值呈不斷上升的狀態(tài),證明了該部位的硫化屬于變溫硫化。

（2）“硫化效應(yīng)法”和“相對(duì)硫化速率法”均可計(jì)算厚制品變溫硫化的等效硫化時(shí)間,計(jì)算結(jié)果略有差異,但都能有效指導(dǎo)厚制品硫化時(shí)間的制定。

（3）對(duì)產(chǎn)品剖切進(jìn)行橫截面觀察,從宏觀上確認(rèn)了產(chǎn)品內(nèi)部的硫化情況。對(duì)比橫截面各處的硬度值,確認(rèn)了硫化程度的均勻性。通過(guò)不同硫化時(shí)間產(chǎn)品橫截面狀況的對(duì)比,確認(rèn)了該硫化時(shí)間的合理性,產(chǎn)品內(nèi)部達(dá)到了較好的硫化程度。

（4）經(jīng)計(jì)算得出的產(chǎn)品合理的硫化時(shí)間約為2205 s,此時(shí)產(chǎn)品中心部位的溫度約為150 ℃左右,并未達(dá)到外部設(shè)定溫度（160 ℃）,說(shuō)明厚制品內(nèi)部溫度即使達(dá)不到設(shè)定溫度也可完成硫化。這也是厚制品的特點(diǎn)之一。

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[責(zé)任編輯：朱 胤]

Calculation of Equivalent Vulcanization Time and Determination of Vulcanization Time for Thick Rubber Products

Zeng Fanwei, Fang Dong, Sun Dongdong, Zhang Xiaopeng
(Qingdao Sifang Rolling Stock Research Institute Co., Ltd., Qingdao 266031, China)

In this paper,the temperature measurement experiment for a thick rubber product was implemented, and the equivalent vulcanization time for the center part of the thick rubber product was calculated by two methods:vulcanization effect method and relative vulcanization rate method.The calculation results were slightly different, but both of them could be used to determine the reasonable vulcanization time of thick rubber products, and the rationality and reliability of the vulcanization time was proved by the experiment.

Thick Rubber Products; Vulcanization Time; Equivalent Vulcanization Time; Calculation; Temperature Measurement Experiment; Vulcanization Effect

TQ 336

B

1671-8232(2015)09-0007-07

2015-06-09

曾凡偉（1986—）,男,山東濰坊人,碩士,工程師,畢業(yè)于青島科技大學(xué)。目前就職于中國(guó)中車青島四方車輛研究所有限公司,從事橡膠硫化工藝、熱硫化粘接工藝的研究與應(yīng)用,以及硫化模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化等工作。目前已發(fā)表論文20余篇,參與出版專著2部。