斜交輪胎氮氣硫化工藝的研究

承友昕，章華軍，華 斌，蔣海倫

（中策橡膠集團有限公司，浙江 杭州 310018）

為了在競爭激烈的輪胎市場上占有一席之地，各輪胎企業都在竭盡全力地建立技術和經濟優勢，同時控制生產成本。由于氮氣具有操作成本低、使用安全等優點，輪胎企業生產全鋼和半鋼子午線輪胎時都采用蒸汽/高壓氮氣硫化工藝。隨著全鋼和半鋼子午線輪胎氮氣硫化技術的日趨成熟[1-5]，子午線輪胎的生產成本相應降低。但傳統的斜交輪胎依然停留在采用蒸汽/過熱水硫化工藝階段。為了提高生產效率，降低生產成本，我公司進行了斜交輪胎氮氣硫化工藝研究。

1 氮氣硫化工藝

在氮氣硫化工藝中，蒸汽是熱源，氮氣則提供硫化過程中所需的高壓。蒸汽/高壓氮氣硫化工藝過程非常簡單，具體步驟如下。

（1）將胎坯置入模具；

（2）將0.03～0.05 MPa蒸汽充入硫化膠囊，以便將輪胎均勻定型至規定尺寸；

（3）將1.55～1.65 MPa高壓蒸汽充入硫化膠囊，以提供硫化所需熱量，根據不同的輪胎品種和規格，這一步驟可分成4—6步，總時間持續1～7 min；

（4）充入高壓（≥2.1 MPa）氮氣，以提高剩余硫化時間內硫化膠囊的內壓；

（5）冷卻，低壓氮氣冷卻；

（6）排空硫化膠囊，取出成品輪胎。

2 氮氣硫化工藝驗證

以28×9-15輪胎為例，采用氮氣和過熱水硫化工藝的胎里部位溫度-時間曲線如圖1所示。

圖1 兩種硫化工藝胎里部位溫度-時間曲線

從圖1可以看出：過熱水硫化基本上是一個溫度緩慢上升的過程，而氮氣硫化溫度先快速上升后緩慢下降；過熱水硫化最終達到的硫化溫度高于氮氣硫化。將輪胎各部位硫化過程換算為等效硫化時間，以進行量化對比，結果如表1所示。

從表1可以看出，采用氮氣硫化工藝，輪胎各部位的等效硫化時間短于采用過熱水硫化工藝，這是由于氮氣硫化工藝硫化內溫提高，使硫化效率明顯提高。

表1 輪胎各部位等效硫化時間 min

表2示出了不同規格斜交輪胎采用兩種硫化工藝所需硫化時間。

表2 不同規格斜交輪胎采用兩種硫化工藝所需硫化時間

從表2可以看出，采用氮氣硫化工藝后，不同規格斜交輪胎的硫化效率大幅提高，硫化時間大幅縮短，從而提高了單臺硫化設備的生產效率。例如原斜交輪胎廠硫化設備過熱水硫化設計產能為9 200條，通過采用氮氣硫化工藝，硫化設備產能提高到12 000條左右，為斜交輪胎廠擴產提供了技術基礎。

3 氮氣硫化成品輪胎質量安全性能

由于斜交輪胎的骨架材料采用錦綸6簾線，錦綸6的熔點是220 ℃，為了保證成品輪胎胎體強度和安全性能，需重點關注硫化后胎體簾線強力的下降問題。

圖2示出了胎里最高溫度-高溫蒸汽時間的關系曲線。

從圖2可以看出，高溫蒸汽通入時間越長，胎里的最高溫度越高。

圖2 胎里最高溫度-高溫蒸汽時間的關系曲線

以胎體使用1400dtex/2V1錦綸6簾線的輪胎為例，測試不同胎體簾布層數的輪胎硫化后胎體簾線強力-高溫蒸汽時間關系曲線，結果如圖3所示。

圖3 成品輪胎胎體簾線強力-高溫蒸汽時間的關系曲線

從圖3可以看出，硫化后成品輪胎胎體簾線強力隨著高溫蒸汽時間的延長而下降，且下降的趨勢隨著胎體簾布層數的增多而減緩。

經過多次試驗表明，根據胎體簾布層數的不同，只要控制高溫蒸汽時間，就可以保證硫化后胎體簾線強力，從而確保輪胎的安全性能。根據各方面測試和生產效率綜合考慮，確定輪胎硫化后胎體簾線強力下降率不大于10%。

4 經濟效益

通過采用氮氣硫化工藝，可以縮短輪胎的硫化時間，提高生產效率，在現有硫化設備條件下提升產能，減小擴產設備投資。

此外，采用氮氣硫化工藝后，淘汰了水胎硫化工藝，斜交輪胎全部采用膠囊硫化機硫化，提高了輪胎硫化傳熱效果，從而提高了生產效率。

淘汰過熱水硫化工藝后，可減少過熱水除氧站的投資，增大硫化膠囊硫化的生產次數，降低輪胎制造成本。

5 結語

斜交輪胎采用氮氣硫化工藝可以降低生產成本，改善輪胎質量，延長硫化膠囊使用壽命，提高勞動生產率，減少維修保養，提高靈活性，降低產品廢品率等，同時使生產更安全，環境更清潔。