全鋼輕型載重子午線輪胎高溫硫化工藝研究

徐 偉，高水鋒，吳群華，楊振環

（杭州朝陽橡膠有限公司，浙江 杭州 310018）

在輪胎生產過程中，硫化是保證輪胎產品質量的關鍵步驟[1-3]，輪胎硫化工藝直接影響輪胎的熱傳導，從而影響其各項性能[4-6]。

全鋼輕型載重子午線輪胎的自身質量較小，與轎車子午線輪胎相近，但其硫化溫度卻與轎車子午線輪胎相差很大。

為了驗證高溫硫化工藝對輕型載重子午線輪胎產品質量的影響，本工作通過調整硫化溫度，進行溫度場及硫化狀態的全面解析，設計適合輕型載重子午線輪胎的高溫硫化工藝，以在保證輪胎質量的前提下提升硫化效率。

1 實驗

1.1 方案設計

輪胎正常硫化工藝和高溫硫化工藝的溫度設計方案見表1。

表1 輪胎正常硫化工藝和高溫硫化工藝的溫度 ℃

1.2 主要設備和儀器

LLJ1680×4580×2B型雙模硫化機，桂林橡膠機械有限公司產品；工程機械輪胎版硫化測溫儀，華南理工大學產品；RPA2000橡膠加工分析儀，高鐵檢測儀器（東莞）有限公司產品。

1.3 硫化工藝

目前，輕型載重子午線輪胎多采用氮氣硫化工藝，目的是節能和提效，同時硫化管路較蒸汽硫化工藝簡潔明了。

本試驗采用高溫蒸汽加氮氣的硫化工藝，高溫蒸汽主要是為輪胎硫化提供所需要的熱量，氮氣主要是為輪胎硫化過程提供壓力，進而保證輪胎膠料的致密程度。輪胎具體硫化工藝條件見表2，其中A為可調整時間。

表2 輪胎硫化工藝條件 min

1.4 測試分析

利用工程機械輪胎版硫化測溫儀檢測輪胎硫化過程中各主要部位的溫度，通過RPA2000橡膠加工分析儀測得的轉矩-時間曲線表征膠料的物理性能變化情況。

2 結果與討論

2.1 輪胎硫化溫度分析

為了分析不同的硫化工藝，在硫化過程中對輪胎溫度影響較大的胎肩、胎側和胎圈3個位置進行溫度測定，布線位置如圖1所示。

圖1 輪胎溫度測定位置示意

不同硫化工藝輪胎各部位上下模溫差對比如圖2所示。

圖2 不同硫化工藝輪胎各部位上下模溫差對比

由圖2可見:采用高溫硫化工藝，輪胎胎肩和胎圈部位的溫差處于指標范圍之內，滿足技術要求；而胎側部位的溫差大于正常硫化工藝，會影響胎側的物理性能。因此，需要進一步對胎側膠料性能進行確認。

2.2 輪胎氣泡點測試

輪胎的硫化時間取決于輪胎硫化最慢點部位的氣泡點時間，當氣泡點消失后就可以撤壓，硫化機可以開缸，結束整個硫化歷程。因此通過硫化氣泡點測試，也可以直觀地看出輪胎硫化工藝的合理性。

輪胎硫化臨界點氣泡見圖3，輪胎硫化氣泡點測試結果見圖4。在試驗過程中發現，采用高溫硫化工藝輪胎的氣泡點消失時間較正常硫化工藝短，高溫硫化工藝在保證輪胎開缸時硫化程度的一致性的前提下可以縮短硫化時間。

圖3 輪胎硫化臨界點氣泡

圖4 輪胎硫化氣泡點測試結果

2.3 輪胎膠料性能

變溫分析是指在溫度隨時間變化（變化快慢模擬工藝過程實際情況）的條件下，檢測膠料在不同溫度下的性能變化。例如，用變溫分析檢測輪胎硫化情況，將輪胎實際硫化過程中每個部位膠料測溫數值輸入RPA2000橡膠加工分析儀中，用變溫分析測出正硫化時間，并與實際硫化條件相比較，可為配方和結構設計的改進及硫化條件的修訂提供依據。

本研究通過對輪胎關鍵部位膠料進行變溫硫化分析，確認高溫硫化工藝對輪胎性能的影響。輪胎胎面膠、胎肩墊膠、帶束層膠及基部膠的轉矩-時間曲線如圖5所示。

圖5 輪胎各部位膠料變溫硫化分析

由圖5可以看出，在高溫硫化過程中隨著硫化時間的延長，各關鍵部位膠料的性能均處于上升或最佳狀態，說明采用高溫硫化工藝不會造成這些部位性能的損失，仍處于膠料最佳性能區間。

3 結論

（1）全鋼輕型載重子午線輪胎采用不同于其他載重子午線輪胎的高溫硫化工藝是可行的，只要硫化程度控制在合理的范圍內，就可以保證輪胎的綜合性能，同時可以提升硫化效率。

（2）利用氣泡點試驗結合RPA2000橡膠加工分析儀硫化變溫分析，可以很好地評價硫化工藝的合理性，進行硫化工藝的優化及評價。

（3）全鋼輕型載重子午線輪胎的硫化溫度調整會對輪胎上下模溫差造成影響，故上下模溫差是輪胎硫化工藝實施中必須要考慮并評價的一環。