硫化外溫對全鋼輕型載重輪胎性能的影響

劉 敏

[中策橡膠（建德）有限公司，浙江 建德 311600]

全鋼輕型載重輪胎應用廣泛，主要裝配于輕型卡車、輕便客貨兩用車以及SUV車等，隨著我國高速公路的快速發展，全鋼輕型載重輪胎的用量進一步提升，輪胎生產企業加強對全鋼輕型載重輪胎的研究。硫化溫度是輪胎硫化反應的基本條件之一，它直接影響輪胎的硫化時間與質量，是輪胎硫化工藝控制的主要因素。近年來，各輪胎企業對輪胎高溫硫化的研究日益增多，提高硫化溫度可以縮短硫化時間，提高生產效率和經濟效益，但硫化溫度提高到一定程度后會導致輪胎性能下降，因此應根據輪胎膠料的生膠體系、硫化體系及輪胎性能等方面綜合考慮[1-4]。

本工作主要研究硫化外溫（硫化時熱板、模套的設定溫度）對全鋼輕型載重輪胎硫化效率及性能的影響。

1 提高硫化外溫對輪胎硫化效率的影響

改變硫化外溫會影響輪胎內部的升溫情況，因為輪胎胎坯外表面與硫化模具接觸，改變硫化外溫，外表面的升溫速度發生改變。利用硫化測溫儀對硫化過程中輪胎內部各部位的溫度進行測量，輪胎測溫點如圖1所示。

圖1 輪胎測溫點示意

對輪胎各部位的溫度及膠料的硫化程度進行分析，以確定最適宜的硫化溫度。試驗方案如表1所示。

表1 輪胎測溫試驗方案

測溫采用華南理工大學研制的3.0版測溫儀，它可以同時測出20個測溫點在不同時間下（每10 s顯示1次）的溫度；熱電偶采用美國進口的康銅導線，在輪胎成型過程中將測溫導線預埋在輪胎測溫點，在硫化過程中將導線連接到測溫儀上。試驗開始后，可直接從連接測溫儀的電腦中讀取各測溫點的溫度。

不同硫化外溫下硫化過程中輪胎各部位溫度隨時間的變化情況如圖2所示。

圖2 不同硫化外溫下硫化過程中輪胎各部位溫度隨時間的變化情況

根據輪胎各部位的厚度計算出等效硫化時間，再求出對應的輪胎硫化時間，其計算公式如下：

式中：tp為啟模前有壓力下的等效硫化時間；t0為半成品膠料基準溫度下的等效硫化時間；G0為成品輪胎斷面理論安全厚度（理論厚度＋安全厚度），其中安全厚度視各企業的工藝波動情況而定；G為成品斷面實測厚度；Q為因輪胎厚度及內外溫度等波動而設的安全保險因數，即在一定溫度下載重輪胎厚度每波動1 mm所需的等效硫化時間。應注意公式中的參數均為輪胎同一部位的對應值。

采用此公式計算的方案1、方案2、方案3輪胎的等效硫化時間分別為32，29和27 min。可見，提高硫化溫度可縮短硫化時間，提高硫化效率。

2 提高硫化外溫對輪胎性能的影響

輪胎硫化溫度的選擇主要考慮橡膠和硫化體系的種類，同時還應考慮骨架材料、結構及厚度等。通常來說，硫化溫度越高，硫化速度越快，因此，在不影響產品質量的前提下適當提高硫化溫度可以大大提升產品的生產效率，從而有效降低成本。實際上硫化溫度不能無限制地提高，因為高溫會使橡膠大分子鏈中的交聯鍵發生斷裂，從而使硫化膠的物理性能下降，最終影響輪胎的綜合性能。

按照GB/T 4501—2023《載重汽車輪胎性能室內試驗方法》測試成品輪胎的性能，結果如表2和3所示。老化前后方案2和方案3輪胎膠料的物理性能測試結果如表4和5所示（方案1與方案2輪胎的測試結果相近，略）。

表2 輪胎的耐久性能測試結果

表3 輪胎的高速性能測試結果

表4 老化前輪胎膠料的物理性能測試結果

表5 老化后輪胎膠料的物理性能測試結果

分析表2—5中的數據可以得出以下結論。

（1）方案1與方案2輪胎的耐久性能、高速性能及膠料物理性能差異不大。

（2）與方案2輪胎相比，方案3輪胎的耐久性能和高速性能分別下降了一個等級，胎面膠的物理性能提高，胎側膠的物理性能則降低。

綜合而言，隨著硫化外溫的提高，輪胎的耐久性能和高速性能呈緩慢下降的趨勢，但在一定溫度范圍內，提高硫化外溫對輪胎性能的影響不明顯。

3 結論

本工作試驗研究硫化外溫對全鋼輕型載重輪胎性能的影響。結果表明，隨著硫化外溫的升高，輪胎的耐久性能和高速性能呈緩慢下降的趨勢，但在一定溫度范圍內，提高硫化溫度對輪胎性能的影響不明顯。因此，在輪胎硫化工藝的選擇過程中，既應考慮輪胎質量，同時還應兼顧生產效率。