排凝在輪胎氮氣硫化工藝中的應用研究

張 恒，Siegfried Ratzeburg

[特拓（青島）輪胎技術有限公司，山東 青島 266061]

隨著氮氣硫化工藝的逐步推廣，大部分輪胎廠半鋼子午線輪胎的硫化都采用該工藝。氮氣硫化工藝的內溫熱量全部來自蒸汽階段，隨著硫化歷程的進行，蒸汽給輪胎硫化提供熱量的同時會導致冷凝水的產生。若冷凝水排出不及時，會導致上下模溫差過大，出現上下模硫化程度差異過大的現象；若冷凝水排放時間過長，會導致熱量流失嚴重，造成蒸汽過量損耗。因此在氮氣硫化工藝的推廣使用過程中，需要針對每個輪胎廠的工藝現狀制定最適合的硫化工藝步序[1-5]。由于每個輪胎廠的熱工管路、動力介質、管路布局和硫化機種類等硫化設備和條件存在差異，相同的硫化工藝步序不一定適用所有輪胎廠，因此確定最合理的硫化工藝步序是每個輪胎廠生產前期的首要目標。

本工作通過在胎坯內部埋設測溫線并改變工藝步序進行硫化，記錄上下模的內溫變化和溫度差異，以推斷硫化工藝步序設定的合理性[6-10]。

1 實驗

1.1 主要設備

1 219 mm（48英寸）液壓雙模硫化機，巨輪智能裝備股份有限公司產品；硫化測溫分析儀（CMA），特拓（青島）輪胎技術有限公司產品；JS2245規格硫化膠囊，山東西水永一橡膠有限公司產品。

1.2 試驗方法

將銅-康銅熱電偶（T型熱電偶）埋在235/60R18輪胎的胎坯氣密層表面的斷面水平軸位置。將埋好測溫線的胎坯放在1 219 mm液壓雙模硫化機中進行單模硫化，胎坯硫化用膠囊固定，通過CMA進行測溫數據的采集，然后進行對比分析，以獲得合理的硫化工藝步序。

2 結果與討論

2.1 排凝先后對比

硫化蒸汽階段，第1步不排凝接第2步排凝與第1步短時進蒸汽對比，具體方案如表1所示。方案一和二的溫度曲線對比如圖1所示。

表1 硫化蒸汽階段排凝先后對比方案 min

圖1 方案一和二的溫度曲線對比

從圖1可以看出：硫化初期方案一的上模溫度略高，后期兩方案的溫度基本一致；整個蒸汽階段方案二的下模溫度略高于方案一。由此可見，方案二的步序設定優于方案一。

2.2 有無氮氣排凝對比

蒸汽階段結束后，氮氣進之前蒸汽排凝設定為方案三，氮氣進入后進行短暫的氮氣排凝設定為方案四，具體如表2所示。方案三和四的溫度對比如表3所示。

表2 蒸汽階段結束后有無氮氣排凝對比方案 min

表3 方案三和四的模具溫度對比 ℃

從表3可以看出，兩種方案上下模的溫差基本一致，方案四的模具最高溫度高于方案三，方案三的高溫蒸汽時間略長，總體評價方案四略優于方案三。

2.3 氮氣排凝時間對比

氮氣排凝時間對比方案如表4所示。方案五和六的模具溫度對比如表5所示。

表4 氮氣排凝時間對比方案 min

表5 方案五和六的模具溫度對比 ℃

從表5可以看出，方案六的模具最高溫度高于方案五，且上下模的最大溫差小于方案五，總體評價方案六優于方案五（考慮到電磁閥的動作延時，排凝時間未再縮短進行對比）。

2.4 蒸汽排凝時間對比

蒸汽排凝時間對比方案如表6所示。方案七和八的模具溫度對比如表7所示。

表6 蒸汽排凝時間對比方案 min

表7 方案七和八的模具溫度對比 ℃

從表7可以看出，方案八的模具最高溫度低于方案七，但是方案七整個硫化周期中上下模溫差較小，綜合評價方案七優于方案八。

3 結論

針對以上硫化工藝參數進行對比試驗，得出最優硫化工藝步序。在進行硫化工藝設計和優化時應注意以下問題。

（1）硫化步序設定時，應首先設置排凝，初期排凝結束后，后續的排凝時間也必須合理，排凝時間根據蒸汽含水量和管路布局等因素確定。

（2）蒸汽進的最后階段不需要排凝，否則會導致熱量流失。

（3）氮氣階段必須設置排凝，排凝時間根據實際測溫情況確定。