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充氮硫化工艺应用与研究


朱黎峰等·充氮硫化工艺应用与研究

充氮硫化工艺应用与研究
朱黎峰,潘利伟
( 双钱集团股份有限公司,上海 200245)
摘要 : 对充氮硫化工艺的温差等问题,建立模型进行原因分析及工艺优化,并对充氮硫化工艺独特的优越性进行论证, 针 既节约了硫化能耗,又提升了轮胎动态性能。 关 键 词 :充 氮 硫 化 ;温 差 ;工 艺 优

化 中 图 分 类 号 :T Q 3 3 0 . 6 7 文 献 标 识 码 :B 文 章 编 号 :1 0 0 9 - 7 9 7 X ( 2 0 0 8 ) 11 - 0 0 3 9 - 0 3

目 前, 世 界 各 大 轮 胎 厂 都 在 尽 可 能 的 建 立 最 大 的 技 术 和 经 济 优 势, 同 时 要 保 持 最 低 的 生 产 成 本, 氮 气 硫 化 工 艺 一 方 面 使 轮 胎 硫 化 的 工 艺 得 以 改 变, 提 高 能 源 的 利 用 率, 从 而 降 低 成 本 , 降 低 能 源 的 消 耗 , 最 终 减 少 C O 2、 S O 2 等 有 害 气 体 的 排 放, 改 善 环 境。 另 一 方 面 提 高 了 硫 化 质 量, 进 而 提 升 轮 胎 的 整 体 性 能。 基 于 以 上目的,双钱公司对氮气硫化工艺进行了试验, 并结合国家节能减排政策,得到了全面的推广。
图1 硫化充气钢制模型

1 3 #~ 1 6 # 分 别 置 于 相 当 于 下 胎 侧 位 置 并 周 向 均 匀 分布。

1
1.1

试验
温度模型建立
建 立 硫 化 过 程 中 胶 囊 内 温 度 变 化 模 型( 制

1.2

轮胎各点实际硫化测温试验
实 际 测 温 点 分 布 如 下 : 试 验 规 格 11 . 0 0 R 2 0 (

1 8 P R R L B 11 ) 1 # 、 2 # 分 别 置 于 上 下 胎 肩 带 束 层 上 ;3 # 、 4 # 分 别 置 于 上 下 三 角 胶 上 ;5 # 、 6 # 分 别置于上下胎侧与外层帘布之间。

作 模 型 可 具 体 参 照 实 际 轮 胎 规 格, 本 次 试 验 参 照 11 . 0 0 R 2 0 1 8 P R R L B 11 ) 插 入 1 6 支 热 电 偶 , 在 钢 制 模 型 内 侧 并 进 行 空 载 硫 化 测 温 试 验( 简 称温度场试验) 制作一个硫化过程中胶囊充气状态下钢制 模型如图 1 所示。 实 际 测 温 点 具 体 分 布 :1 # ~ 4 # 分 别 置 于 相 当 于 上 胎 侧 位 置 并 周 向 均 匀 分 布 ;5 # ~ 8 # 分 别 置 于 相 当 于 上 胎 肩 位 置 并 周 向 均 匀 分 布 ;9 # ~ 1 2 # 分 别 置 于 相 当 于 下 胎 肩 位 置 并 周 向 均 匀 分 布。

1.3

主要设备与仪器
测 温 仪 器 为 英 国 S O L A RT R O N 公 司 的 S I

35951C IMP 硫 化 测 温 仪, 作 为 热 端 测 温 探 头 的 E 型热电偶外覆耐高温聚四氟乙烯绝缘层。

作 者 简 介 :朱 黎 峰 , 双 钱 集 团 公 司 载 重 胎 技 术 部 工 程 师 , 主要从事硫化工艺研究工作。 收 稿 日 期 :2 0 0 7 - 1 1 - 2 2

2008年

第34卷

·39·

橡塑技术与装备

CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT

2
2.1

结果与讨论
胶囊内温度分布情况
从 图 2~6 来 看, 硫 化 过 程 中 起 始 胶 囊 内 上

下 模 温 差 80~90 ℃, 至 硫 化 结 束 上 下 模 温 差 10 ℃以内,上下温差主要分布在硫化前期充蒸 汽 阶 段, 而 胎 肩、 胎 侧 周 向 各 点 温 差 不 大, 说 明 温 差 主 要 只 存 在 纵 向 温 差 ;硫 化 时 胶 囊 内 部 温 度 分 布 是 否 均 匀, 是 决 定 轮 胎 硫 化 质 量 的 一 个 重 要 因 素 ;目 前 , 由 于 B 型 硫 化 机 中 心 机 构 的设计比较落后(所属 60 年代日本同类结构) , 硫化介质喷入口为 4 孔,夹角 80°,向上角度为 8 ~ 11 ° , 位 置 相 对 集 中 , 硫 化 介 质 回 口 集 中 分 布 在 喷 入 口 对 面, 造 成 胶 囊 内 硫 化 介 质 的 流 向 很 不均匀,从而产生温度分布不均匀。
图5 9 #~ 1 2 # 测 温 点 温 度 分 布

图6

1 3 #~ 1 6 # 测 温 点 温 度 分 布

2.2

实际轮胎各点温度分布
实 测 11 . 0 0 R 2 0 充 氮 硫 化 过 程 中 , 纵 向 温 差

4~7 ℃之间,其中肩部纵向温差在 4~5 ℃之间,
图2 胶囊内温度场分布

胎 侧 部 位 的 纵 向 温 差 在 5 ~ 7 ℃ 之 间 ;氮 气 硫 化 因 前 期 喷 入 高 温 蒸 汽, 喷 射 不 均 匀, 从 而 造 成 硫 化 期 间 多 次 喷 入 氮 气 排 放 冷 凝 水 搅 拌 补 救, 方 能 使 温 度 达 到 一 致, 但 因 排 放 搅 拌 时 带 出 热 能 , 容 易 造 成 不 必 要 的 热 损 失 ;实 测 时 还 发 现 , 温 差 主 要 出 现 在 硫 化 过 程 中 的 前 期、 中 期, 是 造成硫化胶囊内硫化介质温度场不均匀的根本 原 因, 最 终 导 致 轮 胎 在 硫 化 过 程 中 纵 向 受 热 的

图3

1 ~4 测温点温度分布

#

#

不均匀而降低硫化质量(见图 7) 。

2.3

氮气硫化工艺其他问题
由 于 在 高 压 下, 充 入 胶 囊 的 蒸 汽 和 氮 气

流 速 很 快 为 零, 因 气 体 比 重 不 一 致, 蒸 汽 0.008 kg/L,氮气 0.02 kg/L,造成上下胎侧温 差 大 ;由 于 氮 气 分 子 量 较 小 , 为 3 A ° , 容 易 造 成泄漏引起不必要的热损耗。

2.4
图4 5 #~ 8 # 测 温 点 温 度 分 布

充氮硫化工艺优化
优 化 排 凝 方 式, 从 而 减 小 轮 胎 各 点 的 纵 向

温 差 ;设 计 多 通 道 中 心 机 构 , 确 保 充 入 蒸 汽 与
第34卷 第11期

·40·

朱黎峰等·充氮硫化工艺应用与研究

稳定。 轮 胎 均 匀 性 R F V 、 LV F 数 值 变 小 , 轮 胎 平 衡 得 到 改 良,RFV、LFV 总 计 被 改 善 20%~30%。 轮胎内外廓不合格率由 0.7% 减少到 0.5%, 降低了 0.2%。 (2)节约能源方面 在 轮 胎 生 产 中,80%~90% 的 蒸 汽 都 消 耗 在 轮 胎 硫 化 过 程 中, 而 其 中 轮 胎 实 际 吸 收 热 量 仅有 40%,其余 60% 的热量都以其他方式损耗 了 ,氮 气 硫 化 较 过 热 水 硫 化 减 少 能 耗 3 0 % 以 上 。

4

结语
根 据 本 公 司 的 一 系 列 试 验, 总 结 了 过 热 水

硫化与氮气硫化的优缺点 : (1) 氮 气 硫 化 能 耗 小, 总 体 能 耗 比 过 热 水
图7 实际轮胎各点温度分布

硫化节约 40% 。 (2) 减 少 硫 化 过 程 中 的 温 差 问 题, 是 提 升 质量的关键因素。 (3) 采 用 氮 气 硫 化 工 艺 的 设 备 的 密 封 性 至 关重要。 ( 4 ) 其 他 方 面 :过 热 水 硫 化 高 压 热 力 危 险 比较大,而氮气无毒,因此氮气硫化比较安全。
(XS-03)

氮气时充分混合,从而使硫化受热均匀。

2.5

优化后实际效果
纵 向 温 差 可 控 制 在 3 ℃ 之 内 ;选 取

11 . 0 0 R 2 0 R L B 11 性 能 可 提 升 1 0 % 以 上 。

3

经济效益及效果
(1) 采 用 氮 气 硫 化, 生 胎 膨 胀 比 蒸 汽 定 型

匹敌橡胶的热塑性弹性体 Elastollan X-Flex
德 国 Elastogran GmbH 公 司 推 出 了 一 种 新 型 交 联 热 塑 性 聚 氨 酯(x-TPU) 材 料 Elastollan X-Flex, 将 改 进 的 橡 胶 弹 性 性 能 和 传统 TPU 杰出的力学性能及优异的加工性能结 合 在 一 起。 此 外 该 材 料 采 用 一 种 特 殊 交 联 剂, 对于热塑性材料有较高的粘接性能。Elastollan X-Flex 可 在 汽 车 部 件 等 应 用 方 面 替 代 橡 胶 材 料, 可 采 用 创 新 型 技 术, 即 在 一 个 制 造 单 元 里 挤出,注塑和反应加工。

新型可堆叠模化吹膜模具 SCD-3
专 门 生 产 7 ~ 11 层 吹 膜 系 统 的 加 拿 大 Brampton Engineering(BE)公司推出其最新 一 代 的 可 堆 叠 模 化 吹 膜 模 具。 该 新 型 设 备 商 品 名 为 S C D - 3 , 有 5 ~ 11 层 可 供 选 择 。 它 可 以 用 在常规的风冷式吹膜以及 Aquafrost 吹膜系统, 具有较高的光学性能、 成型、 性和抗穿刺性。 热 柔 Aquafrost 是 一 个 向 下 吹 制 水 冷 的 工 艺 过 程,与类似的铸造线相比可节省高达 50% 的占 地面积,减少 10%~15% 的生产废料。

摘编自《英蓝电子期刊》
(XS-03)

摘编自《英蓝电子期刊》
(XS-03)

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