全钢胎面生产线加装冷却线小循环（加酸）对胎面基部胶黏性的影响

2021-11-17舒航刚顾建赵晓光

橡塑技术与装备 2021年21期

舒航刚，顾建，赵晓光

(杭州朝阳橡胶有限公司，浙江杭州 310018)

我公司是一家专门生产全钢子午线轮胎工厂，目前年产530万套全钢子午线轮胎。生产工序包含炼胶、挤出、压延、成型、硫化、成品检验等。挤出工序主要有二复合胎面生产线、三复合胎侧生产线以及单辊筒垫胶生产线等生产设备。其中全钢二复合胎面生产线以200/250挤出机为主，该生产线平均班产2 000条胎面（8 h），生产线主要由250塑化机、开炼机、250上辅机、200下辅机、联动线、冷却线、裁刀部位和自动拾取组成。其中生产线的冷却线长度约150 m，冷却水为动力管道的常温冷却水，夏季水温在38 ℃左右，温度偏高，冷却效果差，且PH呈弱碱性（7.5~8），覆皮黏性相对较差。为解决此工艺问题，决定在全钢胎面生产线的冷却线上进行小循环（加酸）改造，改造现场图见图1。

图1 全钢胎面生产线的冷却线进行小循环（加酸）改造现场安装图

1 改进前状况

1.1 冷却水效果

冷却段全长150 m，使用水冷，主要靠喷淋冷却，深水槽中水循环使用，回流至大水槽中，与其他生产线共用，再回流至冷却线深水槽，夏季水温高达38℃以上，冷却效果较差，胎面在喷淋过程中不能充分冷却，收缩大，尺寸稳定性差，拾取温度最高达到48℃，定长后长短不一现象明显，且定长后存放4 h尺寸收缩严重，胎面返回胶料较多，使得胎面胶料的工艺性能和使用性能下降，影响轮胎的磨耗、外观质量以及使用寿命。

1.2 水质酸碱性

大循环水的PH为中性，PH值为7，在对胶料冷却的过程中，由于胶料中的不饱和键或填充料对氢离子的吸收，使得冷却循环水呈弱碱性，PH值在7.5~8，且碱性会缓慢增强。循环水在一直重复利用的过程浑浊度提高，且胶料中会有微量固体微小颗粒析出，导致胎面在冷却风干后表面会形成一层灰色水膜，影响胎面外观质量及工艺性能。

1.3 换水过程

由于水质在使用过程变差，在水槽壁上回形成水垢，需要经常清理，清理后水的浑浊度变高，喷淋头会经常堵塞，且处理喷淋头堵塞过程复杂，比较闷热，存在安全隐患。每次净水换水的水量较大，需要停机时间长，造成产能上的浪费，费时费力。

2 小循环（加酸）工艺改造

小循环（加酸）工艺改造流程，如图2所示。

图2 小循环工艺改造流程图

2.1 增加多介质过滤器

多介质过滤器是反渗透系统的重要预处理装置，它可以过滤掉原水中的微小颗粒、悬浮物、少量胶体、少量有机物等杂质，从而保证预处理出水污染指数≤4，浊度≤2。在缓冲水箱出口增加一个多介质过滤器，其特点是能够非常有效的去除原水中的微量颗粒杂质和悬浮物。且具有独特的均匀布水方式和时间控制反洗周期，使过滤效果能够达到最佳，过滤器底部布水装置采用弓形板，内装填料为精选石英砂和卵石垫层，卵石垫层高度为200 mm，石英砂滤层高度300 mm，以保证良好的过滤效果，虑出杂物，净水、污水分口排出，净水处理浊度降低，减少喷淋头堵塞现象，同时也提升胎面的外观质量。

2.2 增加板式换热器

由于冷却水温偏高，导致胎面的拾取温度居高不下，为满足工艺需求，在经过过滤器的循环水的出口处安装一个板式换热器，板式换热器具有传热系数高、结构紧凑、占地面积小、操作灵活等特点。换热器主要由传热板片进行热交换，传热板四角开有角孔，各个角孔镶贴密封垫片，设备闭合时密封垫片将多个传热板组合成迷宫式介质通道，角孔之间密切相连，循环水在相邻迷宫式介质同道中逆向流动，形成小流量的湍流。由于传热片特殊的结构，装配后在较低的流速下（Re=200）就能激起强烈的湍流，因而扩大了流体边界层的破坏程度，强化了传热过程。板式换热器工作压力一般为1.0~1.6 MPa，工作温度一般低于160 ℃。用于水蒸汽加热或冷凝时，一般在板式换热器上附加减温管式换热器，来降温保护板式换热器的垫片，并增加蒸汽处理量。经过热对流、传导进行充分的热交换。使得冷却水温下降到30 ℃以下，提高冷却效果，使胎面拾取温度降低。换热器进出水的管道上设有压力表用来监控换热器的工作状态，确定清洗时间。

2.3 增加PH调节装置

胎面基部胶黏合料在碱性环境中黏性减弱，12R 22.5规格中基部胶胶片的平均黏性在17左右，成型贴合时黏合不牢，辅鼓旋转的时候容易将胎面甩出，存在安全隐患。成型贴合不密实容易造成内部窝气，硫化后空气未能排出，形成冠泡，影响轮胎使用性能，轮胎在使用过程中会出现脱层现象，甚至有炸胎的可能。在缓冲水箱中增加一个PH调节装置，使得循环水的PH值在6左右。其工作原理为往循环水中加入CO2气体，在水中形成碳酸（H2CO3），碳酸能电离出大量H+，从而使得水中H+的浓度远大于HO-，循环水的PH值下降。化学原理如下：

2.4 自动反冲洗功能

大循环换水清洗步骤麻烦，换水清洗一次需要停机至少2 h以上，浪费较多的产能。在缓冲水箱和多介质过滤器间增加一个反洗水泵，通过反洗水泵对多介质过滤器进行反冲洗。当运行中的过滤器进出口压差达到一定值时，则提示人工退出运行进行反冲洗。反洗膨胀高度：300 mm；水反洗强度： 12 L/m2.s，气洗压力： 0.3 MPa；气洗强度：12 L/m2.s。可以减少换水清洗的时间，提高产能。

2.5 操作方法说明

触摸屏可显示所示设备的工作状态，缓冲水箱进水口为用电磁阀控制，屏显参数设置中可以选择水箱液位，液位点高时停止进水，液位点低开启进水，生产线循环泵设有两台循环水泵，为1#和2#循环水泵。1#和2#循环水泵独立运行，运行方式为一用一备，故障时减少损失，同时在换水清洗时减少停机时间。在触摸屏上有冷却线循环反冲洗压力差值设定，压力差值有压力表显示，在达到压力差值时自动反冲洗。缓冲水箱外侧安装有PH显示界面，PH上限设置，通过增减CO2的流量调节PH，同时有槽罐CO2量的显示，提示槽罐更换。