CN103009524A - 过热水不循环轮胎硫化工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种过热水不循环轮胎硫化工艺，在轮胎胎胚装入硫化机并定型后，通入饱和蒸汽预热，然后将具有一定温度和压力的过热水充入硫化胶囊，胶囊在充入过热水的过程中和胶囊充满过热水以后，胶囊的回水阀始终关闭，过热水不循环，直到硫化结束，且到硫化结束时胶囊内过热水的温度始终比轮胎的硫化温度要高。本发明在保证轮胎硫化质量的前提下，降低了蒸汽和电能能耗。

Description

过热水不循环轮胎硫化工艺
技术领域
本发明涉及一种用过热水不循环硫化轮胎的方法，属于轮胎制造技术领域。
背景技术
目前轮胎硫化主要有过热水循环硫化工艺、过热水半循环硫化工艺和氮气硫化工艺三种。
所谓过热水循环硫化工艺是指在轮胎胎胚装入硫化机并定型后，通入较低压力(0.8-1.0MPa)的饱和蒸汽并预热一定时间(一般5min)，然后将具有一定温度(173℃左右)和压力(2.6-2.8MPa)的过热水通入硫化机胶囊。胶囊充满过热水后胶囊的回水阀打开，使过热水通过胶囊进行循环，以保持胶囊内部过热水温度和压力的稳定并达到工艺所要求的温度和压力。在轮胎硫化期间，过热水始终循环，直至硫化结束。轮胎硫化期间给胶囊内部通入循环过热水的目的是为轮胎硫化提供热量和压力。在为轮胎硫化提供热量和压力方面此工艺虽能满足工艺要求，但此工艺过热水循环量大，循环压力高，过热水循环系统的电能消耗和蒸汽消耗量很大，动力成本很高。
所谓过热水半循环硫化工艺是指在轮胎胎胚装入硫化机并定型后，通入较高压力(1.0-1.6MPa)的饱和蒸汽并预热一定时间(一般5-8min)，然后将具有一定温度(173℃-180℃左右)和压力(2.6-2.8MPa)的过热水通入硫化机胶囊。胶囊充满过热水后胶囊的回水阀打开，使过热水通过胶囊循环一段时间，以保持胶囊内部过热水温度和压力的稳定并达到工艺所要求的温度和压力。在轮胎硫化期间，过热水前半程循环，后半程过热水不循环，只是保压，直至硫化结束。例如专利03135798.9提供了一种轮胎硫化工艺，硫化诱导期，在硫化轮胎胶囊内通入170-220℃高温介质2-5min；预硫化阶段，反复间断的通入180-220℃高温介质使之在胶囊内循环，使胶囊内温度维持在150-170℃；正硫化阶段，不再通入高温介质，保压，温度下降至100-120℃。它的优点是在保证工艺稳定和加热均匀的前提下部分降低了蒸汽消耗和电能消耗，但还没有从根本上解决问题，蒸汽消耗和电能消耗依然偏高。
所谓氮气硫化工艺是指在轮胎胎胚装入硫化机并定型后，给胶囊通入较高压力(一般1.4-1.8MPa)的饱和蒸汽对胎胚进行加热。加热一定时间(一般6-9min)后胶囊进汽阀关闭，氮气阀打开，充入高压氮气(一般2.6-2.8MPa)，为轮胎硫化加压保压，直至轮胎硫化结束。胶囊通入蒸汽的目的是为轮胎硫化提供热量，充入氮气的目的是为轮胎硫化提供足够的压力，确保胶囊内部的压力达到工艺要求。跟过热水循环硫化工艺相比，此工艺的优点是能减少很多蒸汽消耗，既比过热水循环硫化工艺节约蒸汽。但其缺点也不可忽视，主要有以下几点：1、由于凝结水积聚在胶囊内部的下胎侧(下胎侧比排水口低，凝结水不好排除)，造成轮胎上下胎侧加热不均，硫化温度不一致，从而造成轮胎上下胎侧的硫化程度不一致(硫化温度每降低10℃，达到同样的硫化程度所需硫化时间增加一倍)，影响产品质量；2、由于胶囊内部蒸汽加热时间短、压力低(由于蒸汽压力低，不能加热太长时间，否则影响轮胎硫化的密实程度、造成轮胎内侧温度过高)，加之胶囊体积较小，胶囊内部不能储存足够的热能，从而造成充入高压氮气后胶囊内部温度迅速下降，到轮胎硫化后期，比硫化轮胎的温度还要低(硫化结束时温度只有130℃左右)，影响胎胚内外加热的均匀性，对轮胎硫化质量也有一定程度的影响；3、由于氮气容易泄露(跟过热水比)且无色无味，氮气系统维护比较困难，而且为防止氮气泄露，硫化机跟氮气有关的阀门、密封件要求都很高，故硫化机投资增加5-8％；4、氮气制备系统投资大，且需消耗大量的压缩空气，故电能消耗增加。
发明内容
本发明的目的是要解决过热水循环(含半循环)硫化工艺虽然产品质量稳定、轮胎对称部位硫化程度一致但能耗过高的问题以及氮气硫化工艺虽然能耗有所降低但轮胎上下胎侧硫化程度不一致、轮胎内外加热不均、氮气供应系统维护困难、硫化机和制氮系统投资大、电能消耗高等问题。
本发明通过以下技术方案实现：
过热水不循环轮胎硫化工艺是指在轮胎胎胚装入硫化机并定型后，通入一定压力的饱和蒸汽预热一定的时间，然后将具有一定温度和压力的过热水充入硫化胶囊。胶囊在充入过热水的过程中和胶囊充满过热水以后，胶囊的回水阀始终关闭，过热水不循环，直到硫化结束。所以硫化一条轮胎只消耗一胶囊过热水即可。
本发明具有下述技术效果：
本发明依然采用过热水作为轮胎硫化的加热介质，但跟过热水循环(含半循环)硫化工艺相比，过热水不循环硫化工艺的理念则完全不同。这两种硫化工艺虽然都是利用过热水的显热来为轮胎硫化提供热量，但过热水循环(含半循环)硫化工艺是靠大量的过热水循环来维持胶囊内部稳定的温度为轮胎硫化提供热能。而过热水不循环硫化工艺则恰恰相反，胶囊充满过热水后不循环，完全依靠一胶囊过热水温度的降低释放出来的显热为轮胎硫化提供热能。两者的最大差别是前者在轮胎硫化过程中胶囊内部温度始终稳定，而后者在轮胎硫化过程中胶囊内部温度一直缓慢下降，但到硫化结束时胶囊内部的温度始终比轮胎的硫化温度要高。
以载重轮胎为例说明本发明的节能原理。
1、载重轮胎硫化内温所需热量估算：
载重轮胎的平均重量每条约58公斤(9.00R20-12.00R20)，橡胶轮胎的平均比热1.8-2kJ/kg℃。
胎胚在硫化时平均温升约125℃(从25℃升高到150℃)，硫化一条轮胎胎胚吸热量约：
58kg/条x 2kJ/Kg℃ x 125℃＝14500kJ/条
假定胎胚内外加热所需的热量是一样的，则内加热(即过热水加热)所需的热量为7250kJ/条(轮胎是由复合材料组成的，故其比热会随配方和温度的不同而变化，上述计算只是初步估算)。
平均每胶囊过热水的重量约125kg，过热水的比热为4.2kJ/kg℃，125kg过热水放出7250kJ的热量温度需要下降：7250kJ/(125kg x 4.2kJ/kg℃)＝13.8℃。再加上胶囊吸热和对外散热的损失，胶囊过热水的温度约下降18℃左右即可满足轮胎硫化所需的热量。
根据实践经验，过热水温度从173℃提高到178-185℃左右，硫化结束时胶囊内过热水温度160-167左右℃。
2、过热水温度之所以可以提高，是因为过热水和胎胚之间隔着厚约10mm的胶囊。由于胶囊传热很慢，尽管胶囊内部的过热水温度高，但胎胚的温度不会超过工艺所要求的温度(148℃-150℃)。而且过热水温度会随着硫化时间的增加而降低。
3、节能量的估算：
(1)蒸汽节约量：过热水循环硫化工艺硫化一条轮胎过热水的蒸汽消耗量约30-35kg，过热水不循环硫化工艺至少可以节约25％，下降到22.5-26.25kg(如果是新建项目，同样的生产规模，过热水加热罐的体积、过热水供水泵的供水量和过热水管道直径都会小很多，故过热水供应系统的散热面积和散热量会减少很多，节能效果更加明显)。
(2)节电量：由于过热水不循环硫化工艺的过热水消耗量减少80％以上，故过热水泵的电能消耗至少可以减少60％以上。过热水循环硫化工艺硫化一条轮胎过热水泵的耗电量约1.5kWh，过热水不循环硫化工艺至少可以下降到0.6kWh以下。
附图说明
图1：胶囊内部过热水温度变化示意图。
具体实施方式
以下结合具体实例对本发明详细说明。
实施例1：
一种过热水不循环轮胎硫化工艺，在轮胎胎胚装入硫化机并定型后，通入温度为175-210℃、压力为0.8-1.8MPa的饱和蒸汽预热2-5min，然后将温度为178-185℃和压力为2.6-2.8MPa的过热水充入硫化胶囊，胶囊在充入过热水的过程中和胶囊充满过热水以后，胶囊的回水阀始终关闭，过热水不循环，直到硫化结束，到硫化结束时胶囊内过热水的温度约160-167℃，仍高于轮胎的硫化温度148℃-150℃。
硫化一条轮胎只消耗一胶囊过热水即可。
蒸汽节约量：过热水循环硫化工艺硫化一条轮胎过热水的蒸汽消耗量约30-35kg，过热水不循环硫化工艺至少可以节约25％，下降到22.5-26.25kg。
节电量：由于过热水不循环硫化工艺过热水的消耗量减少80％以上，故过热水泵的电能消耗至少可以减少60％以上。过热水循环硫化工艺硫化一条轮胎过热水泵的耗电量约1.5kWh，过热水不循环硫化工艺至少可以下降到0.6kWh以下。
显然，本发明上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (4)

1.一种过热水不循环轮胎硫化工艺，在轮胎胎胚装入硫化机并定型后，通入饱和蒸汽预热，然后将具有一定温度和压力的过热水充入硫化胶囊，其特征在于：胶囊在充入过热水的过程中和胶囊充满过热水以后，胶囊的回水阀始终关闭，过热水不循环，直到硫化结束，且到硫化结束时胶囊内过热水的温度比轮胎的硫化温度要高。
2.根据权利要求1所述的过热水不循环轮胎硫化工艺，其特征在于：硫化一条轮胎只消耗一胶囊过热水即可。
3.根据权利要求1所述的过热水不循环轮胎硫化工艺，其特征在于：饱和蒸汽的温度为175-210℃，压力为0.8-1.8MPa，预热时间为2-5min。
4.根据权利要求1所述的过热水不循环轮胎硫化工艺，其特征在于：充入硫化胶囊的过热水温度约为178-185℃，压力为2.6-2.8MPa。
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