自动充气补胎液技术配方及生产工艺

这里有个例子可以说明事态的结果。先作两个假设，假设轮胎的 内容积是 50L，而注入的 0.45MPa 抛射剂混合物 100g。由表可查知， 在 21℃和 101.3kPa 绝对压力下，1g 这种混合物形成 465ml 纯气体， 100g 的量将产生 46.5L 气体，若轮胎中一点空气压力都没有，则加 入烃抛射剂轮胎内的压力将为：
告诉他们，如果他们不希望因与轮胎修补充气剂有关的爆炸而卷进法 律诉讼的话，他们应该购买 HFC-134a 型不爆炸的轮胎修补充气剂。 在 1995~1999 年间，HFC-134a 的价格非常高，平均为每公斤 8.50 美 元，它大约比每公斤 0.88 美元的二甲醚贵 10 倍。
Radiator Specialty 公司与他们的竞争对手间的对抗曾一度增长， 于是 Radiator Specialty 公司指出他们可能不允许其他工厂以许可证 转让的方式在他们专利的名义下使用 HFC-134a。最近在压路机修理 工死亡事故之后，他们缓和了自己的立场，允许 Snap 产品公司及其 他一些工厂在支付专利使用费后使用 HFC-134a。在这里他们可能有 些法律问题，可能在法院辩论由于 Radiator Specialty 公司拒绝竞争者 使用他们的安全抛射剂系统而使人致死的案例。
市场商曾担心过烃抛射剂混合物的燃烧性，他们提供了明确的标 签使用说明，指导消费者如何安全地从胎中排除可燃性气体，指导司 机到第一个有机修工的汽车维修站，机修工从车上卸下轮胎并旋松轮 胎阀门的弹簧使潜在可燃的气体排出，轮胎完全瘪掉，而后用压缩空 气将胎加压至大约 0.2MPa，再次放气卸压。经过两次以上加压-卸压 后残留在轮胎中的烃蒸气将低于爆炸下限（LEL），这样就不会发生燃 烧。
101.325kPa×（46.5/50.5）=94.3kPa（或 0.0943MPa） 这相当于绝对压力：0.195MPa（760+707=1 467mmHg） 机修工的第一次操作卸除了轮胎中的全部压力，使压力从 0.195MPa 压力降至 0.1MPa 压力。在这一过程中，原来 100g 烃抛射 剂有体积分数为 48.2%被排放到空气中，在轮胎中仍残留 51.8%原混
少也要用 75g，这些量适用于小型到中等大的汽车轮胎。对较大的轮 胎需要的抛射剂相应也较多。这就需要产品总装量达 600g 的大罐或 两个小罐。
HFC-134a 基本不溶于水基型料液，它将在底部形成一层分离的、 基本澄清、无色的液层，在将罐内容物注入轮胎前及注入期间要将罐 充分振摇。相反，二甲醚即使在很冷的条件下在它自己的平衡压力下， 在水中亦能溶解 16.5%，因此，在将内容物注入轮胎时可以将罐振摇， 亦可以不振摇。有些配方含有封泄漏孔的特殊物质来帮助乳胶乳剂堵 补漏气的孔。这些粉末是不溶解的，在放置时它们或浮或沉在罐的液 体内容物上面或底部。这种产品在使用前应该充分振摇。
一般感觉是这些气雾剂将至少可以在 5~10 年或更长的时间内使 用 HFC-134a，没有 HFC-134a，轮胎密封充气剂大概将从美国市场消 失。这对在非常寒冷的气候，在暴风雪期间，在危险的邻居以及在交 通堵塞等情况下，对突然胎瘪的驾车人员来说是非常危险甚至危及生 命的。制胎技术、工艺朝着不会因空气泄漏而瘪胎的方向改进。大约 在 2005~2010 年期间，这些新型轮胎将进入新汽车，到那时补胎充气 气雾剂市场将开始萎缩。大约到 2015 年，在北美这种汽车用品的市 场规模将可忽略不计。
二、配方
市场商对抛射剂有两种选择 ：HFC-134a（不燃烧）以及二甲醚 （燃烧但危险性较烃类小）。如果使用者按照标签指导的方法使用， 则可以认为价格便宜的二甲醚配方使用是十分安全的。
必须将一定体积的气体注入轮胎，否则就不能适当地充气，如果 轮胎没有完全瘪掉，需要补充的气体就较少，但最后仍将整罐气雾剂 经轮胎阀门全部排进轮胎中。最小量的抛射剂取决于罐的大小，对 HFC-134a 来说，最少应该用 180g，二及生产工艺 一、 概述
在北美，至少从 1960 年起就知道有汽车轮胎修补气雾剂，这是 一种非常有用的气雾剂产品。他们能快速地将一大罐气雾剂的内容物 冲入因空气泄漏而卸压变瘪了的轮胎。气雾剂料液中含乳液型乙烯聚 合物、防冻剂、修饰剂、腐蚀抑制剂、杀菌防腐剂以及协助乙烯乳胶 密封泄漏孔的特殊物质等。与此同时，气雾剂抛射剂则使轮胎重新充 气。这类气雾剂用 CFC-12 或 CFC-12/114（80：20）作为抛射剂，抛 射剂的量约占整个处方的 45%~55%，以确保有足够的气体进入轮胎， 使之重新充气。即使对大的轮胎、在寒冷的天气并且有些抛射剂气体 会在漏洞被堵封前经洞逸出等情况亦是如此，也就是说，抛射剂的量 应能满足各种特殊情况的充气需要。1978 年后，美国禁止将 CFCs 用于气雾剂，迫使工业界用烃抛射剂进行取代。
若用户不进行永久性修补，被称作气雾剂暂时密封法大约可以持 续行走数千公里。如果轮胎再次泄漏，用户可能会忘了告诉车行的机 修工胎里充满着潜在可燃（爆炸）的混合气体。机修工用硬的钢撬将 轮胎从钢圈上剥离下来，若产生火花则可能点燃胎里的气体，使胎 里的气体在限定的空间发生可怕的热膨胀，压力可达 1~2MPa，轮胎 可能爆破。旧胎、用橡皮补过的胎、没有辐射钢丝带的胎以及大的轮 胎比新胎更易受影响爆破。在这种情况下，机修工常被严重地致伤甚 至致死。
烃抛射剂大约只占全部配方的 20%~25%，因为烃的分子量要轻 得多，所以，这个量足以产生与较高比例（%）CFCs 抛射剂相同容 积的气体。配方师认识到，有些轮胎可能在-35~-20℃这样极为寒冷 的天气卸压，这就要求气雾剂能在这样严峻的条件下工作。所以，抛 射剂必须有相对高的压力。过去常用丙烷和异丁烷的混合物，丙烷大 约占混合物总量的 30.5%~37%,这些混合物无空气时的压力大约是 0.41~0.45MPa（21℃）。即使在非常冷的条件下，气雾剂罐里仍有足 够的压力迅速将产品经轮胎阀门注入轮胎并使它重新充满。
合抛射剂和 48.2%空气。 第二次操作是用压缩空气将胎加压至 0.2MPa，使胎里的绝对压
力相当于大约 0.302MPa。胎里的可燃性被稀释至原来浓度的（1/2.98） 或 33.6%，结果混合物中含 14.3%丙丁烷和 85.7%空气。
轮胎再次卸压，排出许多剩余的烃气体。仍按上述方法再次充气 加压至 0.2MPa，可燃气再被稀释至 33.6%。胎里气体的组成变为 4.80% 丙丁烷和 95.2%空气。
除了价格高昂之外，HFC-134a 的另一个问题是它是一个轻度到 中度的温室效应剂。曾做过这样的计算，若每罐用 200gHFC-134a， 目前美国市场以每年 4200 万罐计，则每年美国用于这类产品的 HFC-134a 为 8400t，从理论上讲温室效应率可能比目前增加 0.01%。
1998 年 12 月京都地球暖化大会的一个结论是出了拯救生命的用途意 外，应该限制 HFC-134a 的所有应用。美国的立场以不可操作以及度 全球经济有潜在的非常负面的影响为由拒绝这次大会的许多结论。美 国 3 个 HFC-134a 供应商希望销售这种抛射剂，给能带来健康和安全 好处的产品使用。这主要指供哮喘病人使用的定量吸入气雾剂，但亦 可能包括汽车轮胎修补、充气气雾剂。
由于 HFC-134a 是不可燃的，用它便完全解决了爆炸问题。由于 它的分子量较大（HFC-134a 相对分子质量为 102，二甲醚为 42），所 以，欲产生与二甲醚相同量的气体，其用量必需比二甲醚多 2.22 倍， 这至少相当于气雾剂配方的 37%。
其他气雾剂市场商投诉该专利无效，而 Radiator Specialty 公 司的销售人员则遍访 Walmart、K-Mart、Au-tozone 等特大型连锁店，
大约从 1999 年起所有主要品牌的轮胎修补充气气雾剂都采用 HFC-134a。保险公司在得知轮胎爆炸的可能性的情况后，或是增加 他们的投保费率，或是简单地终止仍用可燃性抛射剂工厂的产品可靠 性险。在 2000 年，每年销售约 150 万罐轮胎修补充气剂的 Tradco 公 司因焊接瘪胎钢圈致死一人而受到遗属的控告。赔偿金高达 8000 万 美元。显然这将使该公司无法继续经营。这个案例将给其他市场商和 保险公司一个信息，不要再将可燃性抛射剂用于这些产品。
最担心的是产品必须覆盖到泄漏点。例如，若泄漏点靠近轮胎顶
端，而产品从靠近底部注入，这样只有抛射剂蒸气会接触泄漏点并通 过此处继续泄露。所以，必须将轮胎缓慢地至少旋转一圈，即使是瘪 胎。偶尔泄漏会由钢圈裂口所致，而无内胎轮胎可能由胎与钢圈间的 密封件破裂引起。正常情况下气雾剂产品不可能接触这些区域，补胎 充气就会失效。
与烃抛射剂相比，二甲醚的用量较少，而且二甲醚分子里有 35% 是氧，所以它燃烧产生的温度或者压力没有烃抛射剂那么高。实验表
明，在一些试验中，在恶劣条件下的加压轮胎仍可能爆炸。美国这类 产品最大的市场商 Shap 产品公司在发生事故前大约连续 7 年每年约 生产 2400 万罐。在那次事故里，一个人向一个很大的、2m 直径的压 路机轮胎注入大约 92g 二甲醚（以及大约 470g 料液），而后他发现钢 圈有缓慢的泄漏，他便开始焊接，温度很快升到 1500℃以上，并点 燃了轮胎里的可燃性气体与空气的混合物，产生的压力不确定，但推 测超过 1.2MPa。巨大的轮胎爆裂，一大块碎片击中此人颈部撕下了 他的头颅。尽管在事实上产品从未设计用于如此大的轮胎，家属仍控 告 Snap 产品公司，大概在 2002 年内会完结这项极为昂贵的诉讼。
轮胎进行第 3 次也是最后一次卸压、加压，可燃气再被稀释至先 前的 33.6%。这时胎里气体的组成为 1.61%丙丁烷和 98.39%空气。由 于丙丁烷混合物的爆炸低限（LEL）是 1.93%，胎里的气体含 1.61% 丙烷丁烷，因此，是不可燃的。
到这时，可以将轮胎从钢圈上取下，清洁并最终用加塞或贴补的 方法进行修补，市场商建议采用这种永久性的修补方法。
另一个问题与焊接在轮胎钢圈上发现的薄薄的裂缝有关，它违背
焊接的原则，试图密封压力容器的裂缝，在钢融化时轮胎将向外爆炸， 因此，任何密封是不可能的，绝大多数机修工和电焊工懂得这些，因 此他们将在进行焊接前放瘪任何与钢圈连在一起的轮胎。如果轮胎里 充满着可燃气与空气的混合物，则焊接操作的极度热量（超过 1600 ℃）大大超过烃和空气混合物的自燃温度。它将点燃轮胎里的气体， 产生高压并常常引起轮胎猛烈地爆炸，通常炸成 3~8 片，这些碎片以 400m/s 的速度飞散，如果击中人则非死即重伤。