我的輪胎網(wǎng)

  

1輻射硫化技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)

   

國(guó)內(nèi)外研究證明，輻射硫化是橡膠硫化工藝的革命性變革。它是通過(guò)高能射線離子在橡膠基中激活橡膠分子，產(chǎn)生自由基，使橡膠大分子交聯(lián)形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。在這一過(guò)程中不加或少加入硫化體系，反應(yīng)在常溫常壓下進(jìn)行，是一種新型的物質(zhì)改性和材料加工手段，是提高產(chǎn)品質(zhì)量，制備高檔制品的主要途徑之一。

   

輻射硫化之所以具有如此重大功能，是因?yàn)檩椛淞蚧夹g(shù)具有一系列的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。

    1.   橡膠材料性能優(yōu)異。從反應(yīng)機(jī)理上講，輻射硫化的橡膠分子間的硫化鍵是C-C鍵，而常規(guī)熱硫化的硫化鍵是C-S或C-S_x鍵。C-C的鍵能為3.6eV，C-S的鍵能為2.8eV，前者的鍵能大，不易斷裂，從而提高材料的耐老化性能；根據(jù)我們的研究結(jié)果，輻射硫化與熱硫化對(duì)橡膠材料老化性能的影響見(jiàn)表1。

    表1  輻射硫化與熱硫化對(duì)橡膠材料老化性能影響

    注：1)40℃×24h，400-500×10^-6。

    2.   橡膠交聯(lián)均勻。橡膠輻射硫化可不加或少加硫化劑和促進(jìn)劑等助劑，并在常溫常壓下進(jìn)行，電離輻射響）的穿透力強(qiáng)，硫化交聯(lián)均勻。而傳統(tǒng)化學(xué)熱硫化，由于交聯(lián)劑在基材內(nèi)部分布不均以及溫度梯度的影響會(huì)造成交聯(lián)不均勻，材料性能下降。

    3.   硫化易操作。常規(guī)化學(xué)硫化的硫化程度由硫化劑的加入量，硫化溫度、壓力和時(shí)間等因素控制，而輻射硫化的硫化程度僅由輻射劑量控制，操作也就很容易了。因此，輻射硫化工藝的控制簡(jiǎn)便，可根據(jù)需要(產(chǎn)品的性能)調(diào)節(jié)硫化程度(也稱交聯(lián)度)。

    4.   可實(shí)現(xiàn)材料和制品的輻射預(yù)硫化。橡膠輻射預(yù)硫化是指不影響原有橡膠制品的生產(chǎn)工藝，用電子束或γ射線對(duì)橡膠制品進(jìn)行輻照，通過(guò)改變輻照參數(shù)使橡膠分子達(dá)到一定程度的交聯(lián)，即預(yù)硫化。采用輻射預(yù)硫化，可有效控制交聯(lián)度，在整個(gè)輪胎硫化前，提高輪胎部件生膠強(qiáng)度，避免廠材料變形或移動(dòng)現(xiàn)象的產(chǎn)生，保證了工藝和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。

    在輪胎的常規(guī)硫化中，為避免其形狀變化和位置移動(dòng)，常增大膠料用量，這會(huì)增加材料的費(fèi)用和輪胎厚度，不利于輪胎行駛時(shí)熱量的散發(fā)，增大輪胎熱老化可能性，縮短輪胎使用壽命，影響輪胎安全使用。采用輻射硫化技術(shù)，可減少橡膠用量，降低原材料成本。研究表明，輻射預(yù)硫化技術(shù)可使轎車輪胎和卡車輪胎胎體厚度減小，如轎車輪胎胎體厚度可從1. 2mm減至1.0mm，卡車輪胎胎體厚度可從2. 9mm減至2. 2mm，并能采用合成橡膠部分代替天然橡膠，降低制造成本。

    5.   硫化速度快，生產(chǎn)效率高。

    6.   環(huán)境和資源友好型。

   

2  國(guó)內(nèi)外輪胎制造輻射硫化技術(shù)的應(yīng)用狀況

    2.   1國(guó)外應(yīng)用現(xiàn)狀

1957年費(fèi)爾斯通輪胎橡膠公司率先開(kāi)展汽車輪胎組件的輻射預(yù)硫化研究。1978年，該公司Hunt等人發(fā)表了輻射技術(shù)用于輪胎的報(bào)告，引起了很大反響。他們對(duì)輪胎組件的輻射預(yù)硫化作了較系統(tǒng)的研究。他們用電子加速器對(duì)輪胎的內(nèi)襯層、胎體、胎面、胎側(cè)以及其他附件進(jìn)行輻射處理，明顯改善了在組合、模壓成型及后續(xù)硫化過(guò)程中這些材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，并明顯降低了各功能層的厚度，節(jié)省了膠料。該公司在20世紀(jì)80年代初即已建成了一條輪胎電子束預(yù)硫化的工業(yè)生產(chǎn)線。

   

不久，美國(guó)最大的輪胎制造公司-固特異公司也在輪胎生產(chǎn)中采用了輻射技術(shù)。美國(guó)寶蘭山輪胎公司和費(fèi)爾斯通公司，法國(guó)米其林公司，德國(guó)大陸輪胎公司，日本普利司通輪胎公司以及韓國(guó)、菲律賓、印尼、巴西等國(guó)的輪胎生產(chǎn)也采用了輻射技術(shù)。目前，全球已建有近60套輻射硫化裝置(電子加速器)應(yīng)用于輪胎生產(chǎn)。

   

日本輻射化工產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值排在前三位的是輪胎硫化、電線電纜和發(fā)泡材料，可見(jiàn)輻射化工中對(duì)日本主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)貢獻(xiàn)最大、最有顯示度的是汽車輪胎的輻射硫化。日本自1977年安裝了第一臺(tái)用于輪胎硫化的加速器以來(lái)，現(xiàn)在用于輪胎硫化的加速器數(shù)增至23臺(tái)，約占日本14%的份額。

   

據(jù)介紹，在日本盡管用于橡膠輪胎輻射硫化的加速器臺(tái)數(shù)不多，但所用加速器總功率達(dá)547kW(1987年)，要比用于電線電纜和發(fā)泡材料的功率都大?？梢?jiàn)輪胎輻射硫化技術(shù)在日本的應(yīng)用程度非常高。

   

輻射硫化技術(shù)在輪胎生產(chǎn)中的應(yīng)用，為使用的企業(yè)和國(guó)家獲得極大的效益。據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國(guó)和日本輻射硫化輪胎的產(chǎn)值分別為輻射醫(yī)療用品的2.8倍和3.6倍。據(jù)統(tǒng)計(jì)資料顯示，包括輻射硫化在內(nèi)的非動(dòng)力核技術(shù)對(duì)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值貢獻(xiàn)額度，美國(guó)為3.9%，日本為3%，我國(guó)僅為0.5%。

    表2  北美安裝有加速器的輪胎公司銷售情況

    表3  日本安裝有加速器的輪胎公司銷售情況

   

現(xiàn)在，輻射硫化技術(shù)在歐、美、日等國(guó)家的輪胎生產(chǎn)已進(jìn)入普遍應(yīng)用的階段，形成完整的知識(shí)產(chǎn)權(quán)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)工藝日趨成熟，其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。

   

2.   2國(guó)內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)狀

 我國(guó)輻射加工產(chǎn)業(yè)已有20多年的歷史，比美國(guó)晚約20年，比日本晚約l0年。我國(guó)橡膠輻射硫化工業(yè)應(yīng)用始于20世紀(jì)80年代，應(yīng)用的范圍很窄，利用輻射硫化技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)的只有醫(yī)用硅橡膠導(dǎo)管、乳膠手套、薄膜及膠片等極少數(shù)品種，而且產(chǎn)量極微。其研究方向主要集中在輻射交聯(lián)線纜，熱收縮材料，食品和醫(yī)療用品的輻射消毒滅菌，輻射誘變、育種，示蹤以及輻射治理工業(yè)三廢等幾個(gè)方面。輻射技術(shù)的應(yīng)用，為相關(guān)行業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級(jí)、企業(yè)技術(shù)改造、產(chǎn)品更新?lián)Q代做出了重要的貢獻(xiàn)。

   

然而，同世界經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的輻射技術(shù)開(kāi)發(fā)尚處于“前產(chǎn)業(yè)化”時(shí)期，產(chǎn)品種類少，產(chǎn)業(yè)規(guī)模小，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的貢獻(xiàn)率還較低。所以，我國(guó)橡膠輻射硫化技術(shù)的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化，處于明顯的落后狀態(tài)。我國(guó)化工材料輻射加工總產(chǎn)值2002年只有約27億元人民幣，并且80%以上出自交聯(lián)電線電纜和熱收縮材料兩大類產(chǎn)品，輻射硫化的橡膠產(chǎn)品相對(duì)市場(chǎng)份額很小，基本為空白，產(chǎn)業(yè)規(guī)模尚不成氣候。截至2006年年底，國(guó)內(nèi)國(guó)有包括合資的輪胎生產(chǎn)廠家均未采用該技術(shù)，只有外商獨(dú)資輪胎企業(yè)(如天津普利司通)采用該技術(shù)，但技術(shù)完全處于壟斷中。

   

目前，我國(guó)在汽車輪胎輻射硫化技術(shù)的應(yīng)用方面，與國(guó)外差距很大，極少有企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)開(kāi)展更深入的工作，還沒(méi)有開(kāi)發(fā)出應(yīng)用輻射硫化工藝制備高等級(jí)子午線輪胎的技術(shù)。僅有北京市射線應(yīng)用研究中心在國(guó)內(nèi)率先將輻射硫化技術(shù)應(yīng)用于軍用橡膠履帶板的研制和生產(chǎn)，同時(shí)開(kāi)展了汽車輪胎輻射硫化技術(shù)的前期研究工作。

   

 現(xiàn)在，國(guó)內(nèi)輻射硫化技術(shù)應(yīng)用于子午線輪胎的研究剛剛起步，還沒(méi)有進(jìn)行產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，國(guó)家專利與知識(shí)產(chǎn)權(quán)在此方面仍處于空白。

   

3輻射硫化技術(shù)在我國(guó)輪胎制造中的應(yīng)用前景    將輻射技術(shù)應(yīng)用于輪胎硫化工藝，不但具有較高的經(jīng)濟(jì)效益，而且也會(huì)帶來(lái)顯著的社會(huì)效益和公眾利益。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

    1.   節(jié)省原材料，降低制造成本。采用輻射技術(shù)生產(chǎn)輪胎，參考國(guó)外報(bào)道和我們的初步估算，每條子午線輪胎原材料使用量降低7%，特別對(duì)于我國(guó)這樣一個(gè)資源匱乏的發(fā)展中大國(guó)，每年輪胎使用量估計(jì)1億條，所節(jié)約的原材料和降低的材料使用成本是相當(dāng)可觀的。

    2.   提高產(chǎn)品質(zhì)量和使用安全性能。輪胎制備過(guò)程中應(yīng)用輻射硫化技術(shù)，可使輪胎加工工藝性好，產(chǎn)品性能優(yōu)異，質(zhì)量穩(wěn)定，大大地提高輪胎的檔次，增加輪胎使用安全性能。

    3.   打破國(guó)外大企業(yè)的技術(shù)壟斷，形成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。國(guó)外大輪胎制造公司對(duì)輻射硫化技術(shù)高度保密，對(duì)我國(guó)實(shí)行技術(shù)封鎖，在中外合資企業(yè)中也沒(méi)有采用輻射硫化技術(shù)。國(guó)內(nèi)在輪胎輻射硫化領(lǐng)域研究很少，產(chǎn)業(yè)化仍是空白。因此，我們要走科技創(chuàng)新的道路，掌握輪胎輻射硫化的核心技術(shù)，形成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，提高國(guó)有子午線輪胎企業(yè)的技術(shù)水平和核心競(jìng)爭(zhēng)力。

    4.利于環(huán)境保護(hù)。在用輻射硫化技術(shù)制造輪胎過(guò)程中，可節(jié)省原材料，減少橡膠等固體廢棄物排放；制成的輪胎性能優(yōu)異，可降低油耗，減少尾氣排放，利于保護(hù)我們賴以生存的大氣環(huán)境；輪胎的動(dòng)平衡和均勻性能好，將會(huì)減少震動(dòng)，降低噪聲的污染，延長(zhǎng)輪胎行駛里程和使用壽命，有利于環(huán)境保護(hù)。

   

4結(jié)語(yǔ)

汽車輪胎作為汽車的重要組成部件，是橡膠工業(yè)的主導(dǎo)產(chǎn)品，一直備受人們的關(guān)注。輻射硫化技術(shù)應(yīng)用于子午線輪胎生產(chǎn)，可以顯著提高輪胎質(zhì)量和等級(jí)，減小輪胎質(zhì)量，提高輪胎生產(chǎn)效率，降低輪胎的生產(chǎn)成本，提高消費(fèi)者出行的舒適性和安全性，提高我國(guó)汽車的國(guó)產(chǎn)化程度，改變國(guó)內(nèi)高等級(jí)汽車輪胎依賴國(guó)外進(jìn)口的現(xiàn)狀。輻射硫化技術(shù)在輪胎制造業(yè)中的實(shí)施和應(yīng)用，有利于提升我國(guó)子午線輪胎的技術(shù)水平，極大的促進(jìn)汽車工業(yè)及相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展。