張繼鋒，殷允鋒，張 磊，胡思芳

（八億橡膠有限責(zé)任公司，山東 棗莊 277000）

為提高成品輪胎性能，利用低溫硫化，降低過硫化程度，可以通過前期發(fā)泡試驗確定合理的硫化時間。同時，為減少硫化過熱水的消耗，可以延長過熱水止循環(huán)步序時間[1]。由于硫化反應(yīng)是放熱反應(yīng)，且橡膠的保溫性能良好，因此輪胎內(nèi)部只要達到硫化反應(yīng)誘導(dǎo)溫度，硫化反應(yīng)就開始進行并放出一定的熱量，這部分熱量在硫化中后期過熱水止循環(huán)階段可以保持輪胎內(nèi)部溫度，直至輪胎完成硫化。

本工作以11.00R20載重子午線輪胎為例對過熱水硫化工藝進行改進，并通過埋線測溫進一步確認輪胎關(guān)鍵部位的硫化程度。

1 硫化工藝改進

以11.00R20載重子午線輪胎為例改進硫化工藝，即模套溫度由156 ℃降至153 ℃，過熱水溫度由173 ℃降至170 ℃；硫化過程中過熱水止循環(huán)步序時間由原來6 min延長至15 min（總時間不變）。

表1示出了硫化測溫試驗方案。

表1 硫化測溫試驗方案

2 發(fā)泡

輪胎發(fā)泡試驗的理論根據(jù)是：橡膠制品硫化時形成的氣泡或孔眼與硫化卸壓時制品的硫化程度有關(guān)，且存在一個避免氣泡形成的硫化時間極限值（屬膠料特性），這個值稱為硫化發(fā)泡點。11.00R20載重子午線輪胎采用過熱水止循環(huán)硫化的發(fā)泡時間為45 min，發(fā)泡位置處于下模肩部，如圖1所示。

圖1 發(fā)泡輪胎斷面示意

3 硫化測溫試驗

3.1 測溫點

在輪胎各部位選取24個具有代表性的測溫點，如圖2所示。

3.2 測溫原理

用熱電偶測溫，用溫度記錄儀記錄整個硫化過程溫度，用阿累尼烏斯公式計算各測溫段的等效硫化時間，然后把每段時間的等效硫化時間進行疊加，得出整個硫化過程的等效硫化時間。計算得出的等效硫化時間與151 ℃各膠料所對應(yīng)的t90相比進行百分比換算，得出各測溫點相應(yīng)的硫化程度。

圖2 測溫點分布示意

3.3 測溫數(shù)據(jù)分析

各測溫點的溫度-時間關(guān)系曲線對比如圖3—7所示（受文章篇幅所限，只列出幾個關(guān)鍵測溫點）。方案1和2各測溫點最高溫度對比情況如表2所示，硫化程度對比如表3所示。

由圖3—6可見，輪胎內(nèi)部受內(nèi)溫影響較大的點在方案2中升溫所達到的最高溫度比方案1低5 ℃左右，尤其是在止循環(huán)開始時，升溫速率變緩，相應(yīng)的開模后降溫時間縮短。

圖3 測溫點1和2的溫度-時間關(guān)系曲線

圖4 測溫點3和4的溫度-時間關(guān)系曲線

圖5 測溫點9和10的溫度-時間關(guān)系曲線

圖6 測溫點14的溫度-時間關(guān)系曲線

圖7 測溫點21和22的溫度-時間關(guān)系曲線

表2 方案1和2各測溫點最高溫度對比 ℃

由圖7和表2可知，受外溫影響較大的點，以測溫點21（發(fā)泡點）為例，延長止循環(huán)步序時間后，硫化過程升溫曲線與之前相比變化不大，無明顯拐點，且溫度比之前略高2 ℃，考慮到模套實際外溫的影響，與計算得出的硫化程度進行對比，這種差異性忽略不計。硫化測溫試驗結(jié)果表明，受外溫影響較大的測溫點在止循環(huán)步序時間改變的情況下不受影響，因此斷定此規(guī)格輪胎若想縮短硫化時間，必須通過提高外溫來提高發(fā)泡點硫化程度，相應(yīng)地通過延長止循環(huán)步序時間，確保胎圈部位等受內(nèi)溫影響較大的膠料的硫化程度滿足要求，而無需延長硫化時間，達到既節(jié)能減排又不降低生產(chǎn)效率的目的。

表3 各測溫點硫化程度對比 %

由表3可以看出，過熱水止循環(huán)步序時間延長至15 min后，受內(nèi)溫影響較大的部位膠料的正硫化程度及后硫化程度降幅明顯，整體總硫化程度降幅在50%～100%，但仍保持在安全硫化范圍內(nèi)；受外溫影響較大部位的膠料總體硫化程度無明顯變化。胎圈部位各點硫化程度普遍高于胎面各點，硫化程度全部達到200%以上。胎面各點上下模硫化程度總體控制在250%以下，受外溫主導(dǎo)的膠料兩次測溫差異性較小，尤其是發(fā)泡點位置兩次測溫溫度曲線重合性較高，延長止循環(huán)步序時間，雖然硫化程度降低，但是發(fā)泡點不受影響，總硫化時間可以不必延長，模套溫度降低可以有效降低胎面膠的過硫化程度，從而有效提升胎面膠的耐磨性能和抗刺扎性能。熱水停止循環(huán)后靠近膠囊的內(nèi)襯層膠料開始降溫，內(nèi)部受內(nèi)溫主導(dǎo)的膠料溫度升幅明顯不如之前測溫結(jié)果，正硫化程度及過硫化程度下降明顯。

4 成品性能

采用方案2生產(chǎn)成品輪胎1條，并隨機抽取1條原方案輪胎進行常規(guī)耐久性試驗對比。耐久性試驗條件和結(jié)果如表4所示。

從表4可以看出，硫化工藝改進后，成品輪胎的耐久性能優(yōu)于原硫化工藝輪胎。這進一步驗證了通過延長熱水止循環(huán)時間可有效降低成品輪胎內(nèi)部膠料的硫化程度，提高產(chǎn)品質(zhì)量[2]。

表4 耐久性試驗條件和結(jié)果

5 結(jié)語

以11.00R20載重子午線輪胎為例對過熱水硫化工藝進行改進后，可以適當(dāng)降低輪胎過硫化程度，使輪胎的耐久性能更優(yōu)異，即通過采取延長過熱水止循環(huán)步序時間、降低硫化內(nèi)溫和外溫的措施，可以提高輪胎質(zhì)量，降低能源消耗。