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1、轮 胎 工 业 6641998年第18卷氮气硫化轮胎的争论点、注意点和好处MathurAN著 王登祥摘译 在硫化工艺中使用氮气作为硫化介质的高压下存放,可省去几台大型机器;它是一种轮胎厂在全世界有50多家,在美国和加拿大无氧、无毒、不腐蚀的惰性硫化介质。有20多家。这个数字还在稳定增大之中,越来越多的硫化机从传统的蒸汽硫化和过热水2 氮气硫化系统硫化系统转向氮气硫化。此外,几乎所有的鉴于上面的理由,全世界的轮胎公司都新厂和新的硫化机都附加了氮气硫化设施。在转向或正在考虑采用蒸汽和高压氮气混合现在,已发现氮气硫化带来的很多好处,硫化系统
2、。在此系统中,蒸汽是热源,而氮气但最初使用氮气硫化主要是考虑到氮气是一提供硫化过程中所需的高压。程序非常简种清洁、安全而简单的高压介质。氮气首次单,只有很少几步。下面概要介绍工艺过程作为硫化介质来使用大约在30年前,但是当(见图1)。时没有得到广泛接受,大量使用氮气硫化是(1)胎坯放入模具。最近五六年的事。现在许多还没有转向氮气(2)用低压(0.03～0.3MPa)蒸汽或氮硫化的轮胎厂正在积极考虑这件事。气充入胶囊,使轮胎准确地定型到一致的尺寸。1 背景(3)高压(1.4～1.7MPa)蒸汽充入胶囊传统上,高压蒸汽被有效地用于硫化轮以提供轮胎硫化所必需的热量。
3、这一步可能胎,但是随着高质量轮胎的出现,如采用高强需2～8min,这取决于硫化轮胎的规格和类度带束层的轮胎,就需要采用比单一蒸汽硫型。化更高的压力来进行硫化,这就导致许多轮(3)高压(2.0MPa以上)氮气充入胶囊胎厂转向过热水硫化,这种较高的过热水压以提高胶囊压力并在硫化期间保持高压。力能使轮胎在希望的较高压力下硫化,毋需(4)硫化结束,胶囊抽真空,轮胎出模。相应提高温度(与饱和蒸汽压不同)。然而,由于采用过热水,就有较高的能源要求,也就加大了操作成本,增加了需要维修的设备(如压力泵和加热器)。后来,随着工业的发展,在硫化工艺中采用燃烧煤气产生放热气体。这种
4、工艺采用蒸汽和高压惰性气体混合。它的经济性已被证明,但也带来一些弊端,主要有易出现故障和机械损坏、高的维修成本、苛刻的工艺条件、图1 氮气硫化工艺过程可能的有毒环境和设备、管道的腐蚀等。低压氮气用于定型,高压蒸汽用于加热,在气体硫化的后期,用氮气来代替前述高压氮气用于施压的放热气体具有一系列独特的好处。氮气在第11期 王登祥摘译1氮气硫化轮胎的争论点、注意点和好处 6653 氮气硫化工艺的好处表1 硫化介质含杂质的质量分数氮气硫化工艺有一系列的好处,得益多杂质名称蒸汽/热水蒸汽/惰性气体氧5×10-7(热水)1×10-5少取
5、决于轮胎的类型和规格、硫化机的类型、-6(冷水)—5.1×10能源成本、氮气的成本、胶囊的成本和寿命及一氧化碳—0.020操作的方式。上述每个方面的得益多少和改二氧化碳—0.105善的程度,随不同的工厂条件而会有不同的氢—0.015NOx—痕量结果,因而对于每种硫化工艺,工厂仔细地比较比价成本、轮胎质量和劳动生产率的改善表2 氮气纯度分析是很重要的一环。杂质名称质量分数311 较低的操作成本氮0.999987(1)由于取消了热水加热和增压系统,因水1×10-6此降低了工厂的硫化能量成本60%～80%。烃1×10-6一氧化碳5×10-6(2)用低压氮气定型,取消
6、了低压蒸汽系二氧化碳1×10-6统。氧3×10-6(3)排除了水处理和配置成本。氢2×10-6312 改善了轮胎质量胎规格进行温度和压力优化选择,因为对温(1)较高的硫化压力改善了轮胎的质量。度和压力可以有很多种的搭配选择(不像饱(2)由于在硫化开始阶段能监视到氮气和蒸汽,温度和压力间有固定关系)。的泄漏,因而减少了废品轮胎的产生。317 较低的废品率313 延长了胶囊使用寿命氮气定型轮胎具有均匀性和一致性,它在蒸汽、热水或燃烧煤气产生的废气中,不受胶囊温度和蒸汽压力波动的影响,可使氧含量较高,将引起胶囊表面氧化、变脆和早由于胎坯座落位置不当而造成的废品率降低
7、期损坏。而采用高纯度的氮气,其中氧的质25%～50%。量分数低于1×10-5(见表1和2),因而硫化318 改善了轮胎的质量介质的氧浓度大为减小,可延长胶囊使用寿氮气硫化具有灵活性,它对于不同的轮命25%～100%。胎可采用不同的硫化压力;可利用较高的压314 提高劳动生产率力来挤出胎坯橡胶部件之间的空气,从而改(1)缩短了硫化时间。因为取消了热水善了轮胎质量。加压和循环水步骤,抽真空也加快了。319 操作安全(2)延长了胶囊寿命也就是节省了换胶因为燃烧煤气产生的放热气体是不燃性囊所耽误的时间。的,并且通常是惰性的(也称惰性气体),它通315 较少的设备维修量
8、常含有笑气(N2O)和二氧化碳,这类气
