氮氣硫化時的絕熱效應測量分析

宋志濤

摘 要：硫化溫度嚴重影響輪胎硫化的均勻性，高壓蒸汽與氮氣混合硫化模式具有節能的優勢，但是輪胎的上下側溫度不均成為硫化工藝瓶頸。針對硫化溫度差異進行測量，驗證輪胎硫化時存在絕熱壓縮效應。

關鍵詞：硫化測溫；絕熱壓縮；溫差

硫化工序作為輪胎制造過程的最后一道工序，硫化工藝直接影響到輪胎的生產效率和質量。硫化工藝執著追尋輪胎各部位達到硫化平衡，然氮氣恒壓硫化時產生的絕熱壓縮效應導致輪胎上、下側產生溫度差，嚴重影響輪胎的硫化質量。本文測量了氮氣恒壓硫化時的絕熱壓縮效應所產生的溫度差異，從而為硫化工藝的研究提供了依據。

氮氣硫化特點：

普通輪胎采用1.4～1.8MPa的高壓蒸汽作為熱源；再切換為2.2～2.6MPa 的高壓氮氣作為內壓承載；讓輪胎在恒壓變溫的條件下進行硫化，達到節能硫化的目的。

一、氮氣硫化的缺點

熱源高壓蒸汽與承載內壓氮氣之間具有較大的氣體壓差。根據氣體熱力學原理——在密閉的環境中形成壓差，將導致氣體溫度升高。

氮氣打入后的絕熱效應將導致溫度升高35～68℃之間，這對我公司的硫化工藝極為不利。

二、膠囊內部溫度測量

在膠囊內壁固定待測點7個，依次對應輪胎的上趾口、上胎側、上肩部、冠中、下肩部、下胎側、及下趾口位置。

在通入高壓蒸汽后僅20秒左右就能達到工藝溫度；然而隨著高壓蒸汽的繼續通入，在輪胎的胎側位置形成溫度差，輪胎的上下趾口位置及冠部位置未形成溫度差；但高壓氮氣通入的瞬間使得輪胎在上下胎側、上下趾口及上下肩部位置形成明顯的溫度差，這說明絕熱壓縮效應對溫度的影響很大，極不利于輪胎硫化。

通過上下趾口、上下胎側、上下肩部的溫度進行溫差作圖可以看出：高壓蒸汽階段的趾口和肩部溫度差較穩定，但胎側溫度差逐步增大，排凝工藝導致了溫度波動。

絕熱壓縮效應導致膠囊內部溫度升高；上下趾口、上下胎側及上下肩部對應的膠囊內部點形成溫度差，溫度差隨硫化的進行逐步減小，但在開啟模具時仍有2～5℃的溫度差。

三、實驗總結

1）硫化時膠囊內部存在絕熱壓縮效應，測量值比理論計算值偏小，并且將絕熱壓縮效應的值域由235℃～268℃收縮至230℃～240℃。2）絕熱壓縮效應導致輪胎的上下趾口、上下胎側及上下肩部所對應的膠囊內部點形成溫度差；以冠中心為界，輪胎的上下對稱部位形成的溫度差嚴重影響輪胎硫化均勻性。3）上、下胎側對應的膠囊內部點在高壓蒸汽階段就已經形成溫度差，絕熱壓縮后溫度差進一步增大。

參考文獻：

[1] 王建中.氮氣硫化中的絕熱壓縮[J].輪胎工業，2011，31（2）：116-117.

[2] 田秀玲.氮氣硫化的方法及設備[J].橡塑技術與裝備，1999（3）：6-11.