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案例研究:鹽浴硫化

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鹽浴硫化是一種液體硫化法(LCM),一種常見的連續硫化法(CV)。 CV 方法適用於生產管道、軟管和擋風雨條等產品。 鹽是 CV 方法的不錯選擇,因為它需要相對較短的固化單元——它具有良好的熱交換性能,並且可以在必要的高溫(177 至 260°C)下使用。 此外,鹽不會引起表面氧化,用水很容易清洗掉。 整個操作至少涉及四個主要過程:橡膠通過冷進料通風(或真空)擠出機進料,輸送通過鹽浴,沖洗和冷卻,然後根據規格進行切割和加工。 擠出物浸入或噴灑在熔鹽中,熔鹽是硝酸鹽和亞硝酸鹽的共晶(易熔)混合物,例如 53% 的硝酸鉀、40% 的亞硝酸鈉和 7% 的硝酸鈉。 鹽浴一般封閉,一側有檢修門,另一側有電熱盤管。

鹽浴 LCM 的一個缺點是它與亞硝胺的形成有關,亞硝胺被懷疑是人類致癌物。 當來自“亞硝化”化合物的氮 (N) 和氧 (O) 與胺化合物的氨基氮 (N) 結合時,就會形成這些化學物質。 鹽浴中使用的硝酸鹽和亞硝酸鹽作為亞硝化劑,與橡膠化合物中的胺結合形成亞硝胺。 作為亞硝胺前體的橡膠化合物包括:次磺酰胺、次級次磺酰胺、二硫代氨基甲酸鹽、秋蘭姆和二乙基羥胺。 一些橡膠化合物實際上含有亞硝胺,例如緩凝劑亞硝基二苯胺 (NDPhA) 或發泡劑二亞硝基五亞甲基四胺 (DNPT)。 這些亞硝胺具有弱致癌性,但可以“反亞硝化”,或將其亞硝基轉移到其他胺類上,形成致癌性更強的亞硝胺。 在鹽浴操作中檢測到的亞硝胺包括:亞硝基二甲胺 (NDMA)、亞硝基哌啶 (NPIP)、亞硝基嗎啉 (NMOR)、亞硝基二乙胺 (NDEA) 和亞硝基吡咯烷 (NPYR)。

在美國,職業安全與健康管理局 (OSHA) 和 NIOSH 均將 NDMA 視為職業致癌物,但均未制定接觸限值。 德國對亞硝胺的職業暴露有嚴格規定:一般工業中亞硝胺總暴露量不得超過1μg/m3. 對於某些工藝,例如橡膠硫化,總亞硝胺暴露量不得超過 2.5 微克/立方米3.

消除 CV 操作中亞硝胺的形成可以通過重新配製橡膠化合物或使用 CV 方法而不是鹽浴來完成,例如帶有玻璃珠的熱空氣或微波固化。 這兩種變化都需要研究和開發,以確保最終產品具有與以前的橡膠產品相同的所有理想特性。 減少暴露的另一種選擇是局部排氣通風。 不僅鹽浴需要封閉和適當通風,而且生產線上的其他區域,例如產品切割或鑽孔的地方,也需要充分的工程控制,以確保工人的暴露保持在較低水平。

 

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