橡膠在未硫化之前，分子之間沒有產(chǎn)生交聯(lián)，因此缺乏良好的物理機械性能，實用價值不大。當橡膠加入硫化劑以后，經(jīng)熱處理或其他方式能使橡膠分子之間產(chǎn)生交聯(lián)，形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而使其性能大大改善，尤其是橡膠的定伸應力、彈性、硬度、拉伸強度等一系列物理機械性能都會大大提高。

注壓硫化成型

普通模壓與注壓最明顯的區(qū)別在于前者膠料是以冷的狀態(tài)充入模腔的，而后者則是將膠料加熱混合，并在接近硫化溫度下注入模腔。因而，在注壓過程中，加熱模板所提供的熱量僅僅只用于維持硫化，它能很快將膠料加熱到190℃-220℃。在模壓過程中，由加熱模板所提供的熱量首先要用于預熱膠料，由于橡膠的導熱性能差，如果制品很厚，熱量要傳導到制品中心需要較長的時間。采用高溫硫化也可在一定程度上縮短操作時間，但往往導致靠近熱板的制品邊緣出現(xiàn)焦燒。

采用注壓法硫化，可以縮短成型周期，實現(xiàn)自動化操作，這對大批量生產(chǎn)最為有利。注壓還具有以下優(yōu)點：可以省去半成品準備、起模和制品修邊等工序；可以生產(chǎn)出尺寸穩(wěn)定、物理機械性能優(yōu)異的高質(zhì)量產(chǎn)品；減少硫化時間，提高生產(chǎn)效率，減少膠料用量，降低成本，減少廢品，提高企業(yè)經(jīng)濟效益。

采用注壓硫化成型工藝時，需要注意以下幾點：

1、采用合理的螺桿轉(zhuǎn)速、背壓，控制適當?shù)淖⑸錂C溫度。一般地，應保持出料口膠溫和控制循環(huán)溫度之差不大于30度為宜。

注射機螺桿的用途是在選定的和均勻的溫度下為每一循環(huán)制備足夠量的膠料；它明顯地影響著注射機的產(chǎn)量。

背壓是通過放慢注射缸中出油口的流量而產(chǎn)生的，并對注射機所射出膠料，對注射油缸的推擠作用進行限制。實踐中，背壓只會稍微增加對膠料的剪切，而不會引起硫化制品物理性能的降低。

2、噴嘴的設計。噴嘴連接注射機頭和模具，同時對熱平衡有一定作用。經(jīng)過噴嘴的壓力損失會經(jīng)由注射而轉(zhuǎn)換成為熱量。膠料絕不允許在這個部位硫化。因此，選擇合適的噴嘴直徑非常重要，它影響著噴嘴部位的摩擦生熱、膠料注射時所需要的壓力和充模時間。

3、合適的模具溫度，最佳的硫化條件。在選擇好膠料的最佳配合之后，重要的就是注射成型條件與硫化條件的相互配合。注壓成型與模壓成型相比，由于模具表面、內(nèi)部溫度分布不同，要實現(xiàn)良好的硫化就必須對溫度進行高精度控制，使模具表面、內(nèi)部同時達到最佳硫化條件。高溫會增大橡膠的收縮率，但二者關(guān)系是線性的，在生產(chǎn)前應有充分的估計。此外，就成型壓力而言，高壓成型是極為有利的，因為壓力與收縮成反比關(guān)系。

4、安全合理的膠料配方設計。對于進行注壓硫化成型的膠料，要求其具有以下特性：（1）膠料的門尼焦燒時間應當盡可能的長，以獲得最大的安全性。通常，門尼焦燒時間應比膠料在機筒中的停留時間長2倍。（2）硫化速度快，通過對不同膠料硫化體系的合理選擇，添加合適的促進劑，使膠料在注壓硫化時有令人滿意的效率。（3）流動性良好，良好的流動性能減少膠料的停留時間，減少注壓時間，并提高防焦燒能力。

選用合適的工藝條件，合理的膠料配方，采用注壓硫化工藝可比普通模壓硫化快10~20倍。降低膠料損失10%~15%。

氮氣硫化工藝

采用充氮氣硫化的主要優(yōu)點是節(jié)能和延長膠囊壽命，可節(jié)省蒸汽80%，膠囊使用壽命可延長1倍。輪胎在硫化過程中要消耗大量熱能和電能，因此開發(fā)和推廣節(jié)能硫化工藝意義重大。由于氮氣分子量小、熱容很小，氮氣充入輪胎膠囊內(nèi)腔時，不會吸熱而引起溫度降低，也不易造成膠囊氧化裂解破壞。

氮氣硫化的工藝特點是，先通高溫高壓蒸汽，若干分鐘后切換通入氮氣，利用充氮硫化的“保壓變溫”工藝硫化至結(jié)束。因為最初通入幾分鐘蒸汽的熱量足夠保持硫化一條輪胎，理論上只要在完成硫化之前溫度不降到150℃以下即可。但是，采用氮氣硫化時，首先通入的是高溫高壓蒸汽，會造成上下胎側(cè)的溫差，要消除上下胎側(cè)的硫化溫差，必須合理布置硫化介質(zhì)噴射的位置，改進密封和熱工管路系統(tǒng)。

硫化用氮氣的純度要求達99.99%，最好達到99.999%，并建議企業(yè)自配制氮系統(tǒng)，以降低使用成本。氮氣純度不夠，會影響膠囊的使用壽命。

將氮氣硫化的“保壓變溫”硫化原理應用于傳統(tǒng)循環(huán)過熱水硫化工藝的改造，人們又開發(fā)出了用高溫高壓蒸汽加過熱水的硫化工藝取代常規(guī)的循環(huán)過熱水硫化工藝。硫化時，先通入高溫高壓蒸汽，若干分鐘后切換通入循環(huán)過熱水，再過若干分鐘后關(guān)閉回水閥停止循環(huán)，直到利用潛熱硫化至結(jié)束。采用這種新的加熱硫化方法，據(jù)理論計算，其能耗僅是傳統(tǒng)硫化工藝方法的1/2。

變溫硫化工藝

變溫硫化過程的關(guān)鍵在于考慮了以下因素：

1、根據(jù)成品物理性能試驗和生產(chǎn)經(jīng)驗，縮短硫化時間。這在一定程度上減輕了過硫化程度。

2、采用高溫硫化。近年來小型輪胎硫化工藝逐漸向高溫硫化方向發(fā)展，且考慮后硫化效應，硫化時間短，對減輕過硫和提高硫化程度的均勻性有一定作用。

3、進行硫化測溫，找到制品中的最慢硫化點，以該點為依據(jù)來確定硫化時間，效果較前兩種好。利用該法可不同程度地提高硫化效率，改善硫化程度的均勻性。但由于實際生產(chǎn)中只考察外溫，輪胎各部位的實際溫度并不確知，加上并不是每次溫度固定不變，因此根據(jù)測溫計算出的結(jié)果與實際硫化的結(jié)果有較大誤差。

4、橡膠厚制品硫化過程溫度場模擬仿真與預測表明，溫度不均勻是造成輪胎外胎硫化程度不均勻的主要因素。橡膠工業(yè)普遍認為外溫恒定是保證質(zhì)量的重要條件，從設備上要千方百計地實現(xiàn)恒溫。這對非厚橡膠制品來說是正確的，而對輪胎外胎等厚橡膠制品則不然。輪胎在模型中加熱硫化，熱經(jīng)由模型傳到外胎各部位。橡膠是熱的不良導體，溫升慢，加熱早期外胎各部位存在明顯的溫度梯度，經(jīng)過較長時間才能達到平衡。

橡膠制品由于有著其特殊的物理機械性能，應用領(lǐng)域十分廣泛。隨著時代的發(fā)展，對橡膠制品的性能產(chǎn)生了眾多新的要求。為了滿足這些需求，各種新的工藝生產(chǎn)方法不斷出現(xiàn)，不斷變化。注壓硫化，氮氣硫化，變溫硫化只是眾多新技術(shù)工藝的縮影。