轮胎模具的主要清洗技术及发展情况

流星雨

模具是轮胎硫化过程中所使用的重要工具，模具在使用过程中不可避免地受到橡胶、配合剂以及硫化过程中所使用的脱模剂的综合沉积污染(主要污染物是硫化物、无机氧化物、硅油、炭黑等)，反复使用会造成一些花纹污染死区。所以，必须经常性地清洗模具以保证其表面的洁净度，才能保证轮胎的质量以及模具的寿命，有鉴于此，轮胎模具清洗技术的发展备受业界关注。
　　轮胎模具传统的清洗方法有两类：
　　1.1 机械清洗法
　　采用手工的砂布或钢丝物理研磨及干式喷砂，根据需要可以选用不同的组合清洗。机械清洗法是一项成熟的技术，被轮胎行业广泛采用。该法具有简单易行，对设备、工具要求不高等优点，但也有无法克服的缺陷:会对模具造成机械损伤，缩短模具寿命;喷砂处理容易堵塞模具的排气孔，喷砂后疏通排气孔的工作量很大。必须拆装模具，造成劳动强度高，清洗周期长。
　　1.2 化学清洗法
　　化学清洗法主要包括：有机溶剂法、熔融法、酸洗法、碱洗法等。这些方法使用方便，费用低。但长期使用上述方法会造成模具腐蚀，从而直接影响产品的外观和质量;同时这些药剂原料污染环境，损害作业者的健康，必须有完备的劳保手段和污染物处理设备。目前，该法主要用于小型的橡胶制品企业。
　　随着科技不断发展，一些新技术不断被开发和应用。这些清洗技术将给备受关注的轮胎模具清洗业带来“革命”。但这些投资较高的技术能否被市场接受，还需经受考验。以下本文将着重介绍这些已经被工业化应用的新技术。
　　2 新清洗技术
　　2.1 激光清洗技术
　　激光清洗技术是近10年来飞速发展的一种新型清洗技术，它以自身的许多优点在许多领域中逐步取代了传统清洗工艺。
　　激光清洗技术是指采用高能激光束照射工件表面，使表面的污物、锈斑或涂层发生瞬间蒸发或剥离，高速有效地清除清洁对象表面附着物或表面涂层，从而达到洁净的工艺过程。它是基于激光与物质相互作用效应的一项新技术，与传统的机械清洗法、化学清洗法和超声波清洗法(湿清洗工艺)不同，它不需使用任何破坏臭氧层的CR李鑫有机溶剂，无污染、无噪声，对人体和环境无害，是一种”绿色”清洗技术。
　　激光清洗就其用于模具清洗的机理而言，就是利用清洁基片(也称为母体)与表面附着物(污物)对某一波长激光能量，具有差别很大的吸收系数。辐射到表面的激光能量，大部分被表面附着物所吸收，使之受热或汽化蒸发、或瞬间膨胀，并被表面形成的蒸汽流带动，脱离物体表面，达到清洗目的。  
　　具体用于轮胎模具清洗，模具吸收特定波长的激光，能量极小，不会造成损伤，模具表面污物(硫化物、无机氧化物、硅油、炭黑等)吸收大量的能量，被瞬间膨胀、汽化蒸发，带离模具表面，从而达到清洗的效果。  
　　激光清洗的方法主要有：
　　1)激光干洗法，即采用脉冲激光直接辐射去污;
　　2)激光+液膜方法，即首先在基体表面沉积一层液膜，然后用激光辐射去污;
　　3)激光+惰性气体的方法，即在激光辐射的同时，用惰性气体吹扫基体表面。当污物从表面剥离后，会立即被气体吹离表面，以避免表面再次污染和氧化;
　　4)运用激光使污垢松散后，再用非腐蚀性化学方法清洗。目前，常用的是前3种方法。第4种方法 仅见于石质文物的清洗中。  
　　激光清洗的优势在于高效、快捷、成本低，对模具产生的热负荷和机械负荷小，不会损伤被清洗工件；废物可回收，无环境污染;安全可靠，不损害操作人员健康;多功能，可以清除各种不同厚度、不同成分的污物;清洁过程易于实现自动化控制、远距离遥控清洗等。  
　　激光清洗的缺点在于设备投资高，维护和使用要求较高的技术水平，技术被国外所垄断，在技术服务和配件供应等方面受制于人。  
　　2.2 干冰清洗技术
　　干冰清洗技术开始于20世纪80年代末期，首先在美国国内工业领域得到应用。经过近2眸的发展，无论在技术、设备，还是应用领域都逐步得到完善发展，已成为一种实用的清洗技术。
　　2.2.1 干冰清洗技术简介
　　干冰清洗技术是将液态co2通过干冰制备机(造粒机)制作成一定规格(2-14mm值径)的干冰球状颗粒，以压缩空气为动力源，通过喷射清洗机将干冰球状颗粒以较高速度喷射到被清洗物体表面(其工作原理与喷砂工艺原理相似)，干冰颗粒不但对污垢表面有磨削、冲击作用，而且更重要的是干冰颗粒的低温效果和升华作用使污垢迅速被冷冻脆化，进而与其所接触的材质产生不同的冷收缩效果，从而使污垢减小了在材质表面的粘附力，同时加上干冰颗粒的磨削和冲击;压缩空气的吹扫剪切，使污垢从被清洗表面以固态形式被剥离，达到了清除污垢的目的。  
　　2.2.2 纤冰清洗方法
　　干冰清洗系统包括两个部分：
　　第一部分是干冰造粒系统，其作用是将液态CO2固化成干冰，并做成高密度、粒径相等的干冰颗粒。
　　第二部分是干冰喷射清洗系统，利用空压机供给的或工厂本身的压缩空气;将装入喷射清洗机中的高密度干冰颗粒通过喷枪随压缩空气喷射到被清洗工件表面，进行清洗。
　　喷射清洗机可配备多种规格的喷枪以清洗多种污垢和各种表面。干冰造粒机和干冰喷射机可以配套组装在一起现场使用，也可以将干冰预先造粒后，贮存于塑料密封容器中，将容器运至清洗施工现场，装入喷射清洗机中进行清洗施工。一般贮存于密封容器中的预制干冰颗粒可以保存7-10d。
　　2.2.3 教术特点及工艺参数
　　干冰作为该项清洗技术的清洗介质，其独特的物理性质和工艺技术决定了清洗轮胎模具有如下的技术特点。
　　1)可在硫化机上直接清洗刚用过的热轮胎模具，无需冷却，无须取下模具即可完成清洗任务。可以实现在线清洗。
　2)不损伤模具，不留下任何残留物。
　3)可以清洗细小排气孔，这是其它清洗方法无法做到的。
　　4)不污染环境、对操作人员无毒、无刺激。
　　5)劳动强度低、清洗周期短。
　　工艺数据：
　　干冰颗粒直径:2-14mn(一般用3mm侧粒径);
　　干冰颗粒密度1.3 - 1.5 kg/L;
　　干冰喷射温度:-78.5℃(干冰温度);
　　干冰射流压强0.3-1.7MPa ;
　　干冰颗粒贮存时间:7-10 d;
　　工作场所最高允许叽体积分数:0.5%
　　2.2 奸冰清洗技术的展望
　　目前，该项技术在国外广泛应用于许多领域，与传统清洗方法相比，它填补了传统清洗方法由于所用清洗化学品的限制而无法涉足的领域，如航空、电器行业等。干冰清洗技术对环境不产生污染这一优势将越来越受到人们的重视。特别是国内拥有自主知识产权的干冰清洗设备使得该技术在轮胎模具清洗领域的大规模应用成为可能。
　　3 结束语
　　轮胎模具的清洗技术备受关注，目前应用较多的是化学法和机械清洗法，但是它们都有不可弥补的缺陷。而超声波清洗法、激光清洗法、干冰清洗法等新兴技术已经在轮胎工业模具清洗领域得到应用，经过我们对这些技术的研究，发现干冰清洗技术在轮胎模具清洗上的应用是最为可行的。