在橡膠製品的硫化加工中，硫化的溫度、壓力和時間是構成硫化工藝條件的主要因素,這些因素對產品硫化質量有決定性的影響,通常被稱為「硫化三要素」，這也是橡膠硫化罐工作中的重要技術條件。
一、硫化溫度
硫化溫度是橡膠發生硫化反應的基本條件之一,它直接影響硫化反應的速度和硫化膠的物理機械性能從而影響製品的質量。和一般的化學反應一樣,橡膠硫化反應依賴於溫度,隨著溫度的升高,硫化反應速度加快,生產效率高,易於生成較多的低硫交聯鍵；反之,硫化溫度低,硫化速度慢,生產效率低,易於生成較多的多硫交聯鍵。
顯然,要獲得高的生產效率,應儘可能釆用較高的硫化溫度,而硫化溫度的高低取決於膠料配方中的橡膠品種和硫化體系,也與產品的形狀大小厚薄等因素和本廠的工藝條件有關。實際上並不能無限制地提髙硫化溫度,一般硫化溫度越高膠料物理機械性能越低,過高的溫度會引起橡膠分子鏈的裂解,使性能下降且工藝控制困難。因此,硫化溫度的選擇應根據製品的類型、膠種及硫化體系等幾個方面進行綜合考慮,一般天然橡膠和通用合成橡膠的硫化溫度在120~190℃範圍。
橡膠是熱的不良導體,特別是對於厚橡膠製品,採用高溫硫化很難使內外層膠料同時達到硫化曲線的平坦區間,有時造成製品內部處於欠硫或恰好正硫化時,表面已過硫。而且硫化溫度越高,這種現象越易發生且外表過硫程度越大。因此,為保證多部件製品及厚壁製品的均勻硫化,除需在配方設計時充分考慮膠料的硫化平坦性外,在硫化溫度的選擇上也應考慮硫化程度低些或採取逐步升溫的方法。而對結構簡單的薄壁製品,硫化溫度可高一些。
不同的硫化體系具有不同的硫化特性,有的所需活化溫度高,有的所需活化溫度低。因此,也要根據配方中的硫化體系相應地選擇適合它的硫化溫度。當促進劑的活性溫度較低或製品要求高拉伸性、較低定伸應力和硬度時,硫化溫度可低些;當促進劑的活性溫度較高或製品要求高定伸應力和硬度、低伸長率時,硫化溫度可高些。
此外,各種橡膠的耐髙溫能力也不相同,因此選擇適當的硫化溫度,對於保障產品質量和提高硫化效率,有著十分重要的意義。
二、硫化壓力
硫化壓力是指硫化過程中橡膠製品單位面積上所受壓力的大小,壓力是橡膠硫化的條件之一。一般橡膠製品在硫化時均需施加一定的壓力。硫化壓力可分為常壓和高壓。通常,常壓硫化適於膠布等薄壁製品,而模壓製品需要較高的壓力。這是因為在硫化過程中,膠料中一些揮發物(如原材料中的水分,半成品加工過程中混入的加工助劑等)在高溫下會釋放出來,一些多層製品層間夾帶的空氣也會跑出來,對製品會產生不良的影響。所以,硫化時必須施加高的壓力,使揮發物和空氣從模具排氣孔排出。此外,在壓力條件下,膠料對氣體的溶解度增大,也減小了微觀氣泡的產生。
硫化加壓的方式有:用液壓泵通過平板硫化機把壓力傳遞給模具,再由模具傳遞給膠料的平板加壓;由硫化介質直接加壓,如蒸汽加壓；以壓縮空氣加壓,即熱空氣加壓；由注射機注壓及個體硫化機加壓等。
硫化的壓力作用主要有以下幾點:
(1)防止製品在硫化過程中產生氣泡,提高膠料的緻密性。硫化時膠料中包含的水分和其他易揮發物質,以及硫化反應中可能形成的硫化氫氣體,均會在高溫下揮發逸出而使膠料產生氣泡。若硫化時施加大於膠料可能產生逸出內壓力的硫化壓力,則可防止氣泡的產生,提高膠料的緻密性。
(2)使膠料易於流動和充滿模腔。為製得花紋清晰、飽滿的製品,必須使膠料能夠流動和充滿模腔。特別是膠料處於未交聯狀態的硫化誘導期內,硫化壓力的作用更為明顯。
(3)提高膠料的緻密性和提高膠料與骨架材料的密著性。硫化時,隨著硫化壓力的增加,橡膠透入布層的深度增大,從而可提高橡膠與布層的密著力以及製品的耐屈撓性能。
(4)有助於硫化膠物理機械性能的提高。試驗表明,隨著硫化壓力的增加,硫化膠的些物理機械性能如強度、耐疲勞性、耐磨性等相應提髙。但是,過高的硫化壓力對橡膠的性能也會不利,這是因為高壓如同高溫一樣,會加速橡膠分子的熱降解,反而使膠料的性能下降。過高的壓力對設備的要求也很高,對設備的損傷也較大,動力成本也高。
硫化壓力的選取應根據膠料配方、膠料可塑性、產品結構和工藝等來選定。一般的原則是,膠料塑性大,硫化壓力宜小;產品厚,層數多,結構複雜,硫化壓力大;製品薄,硫化壓力宜低,甚至可用常溫硫化。
三、硫化時間
和許多化學反應一樣,硫化反應的進行還依賴於時間。在一定的硫化溫度和壓力的作用下,只有經過一定的硫化時間才能達到符合設計要求的硫化程度。
通常,橡膠製品的硫化時間應在膠料達到正硫化的範圍內,根據製品的性能要求進行選取,並且還要根據製品的厚度和布層骨架等的存在進行調整。當膠料的配方和硫化溫度確定後,可按物理化學法、常規的物理機械性能法或硫化儀法首先確定半成品(試片)膠料的正硫化時間。然後再根據試片的正硫化時間確定成品硫化時間。
目前,縮短成品硫化時間、提高硫化效率是橡膠工業的發展趨勢之一,其主要途徑有兩種:①提高硫化溫度;②調整配方。在膠料配方相同的情況下,硫化時間則受硫化溫度的制約
由於硫化時間與硫化溫度是相互制約的,因此當硫化條件發生變化時,通常採用能反映兩者內在聯繫的等效硫化時間和等效硫化效應的方法去解決。這裡僅簡單介紹一下等效硫化時間。在硫化過程中,製品在不同硫化溫度下達到相同硫化效果的時間稱為等效硫化時間,也稱為等價硫化時間或當量硫化時間。
硫化罐可根據需求設計成全自動控制或半自動控制硫化罐，硫化罐採用電腦電器自動控制，可以精確控制橡膠製品的硫化壓力、硫化時間和硫化溫度。控制系統帶預存工藝功能，設置好工藝參數後，系統自動控制設備的進氣、加溫、保溫、補壓和洩壓等環節。根據硫化的製品不同可以分為膠管硫化罐、膠輥硫化罐、膠鞋硫化罐、膠帶硫化罐、膠板硫化罐等硫化罐的分類，硫化罐的加熱方式一般採用蒸汽加熱、電加熱和導熱油加熱的方式來進行硫化溫度的提升，採用進氣來補壓。