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(yīng)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(fā)展，全鋼輕型載重輪胎的用量進(jìn)一步提升，輪胎生產(chǎn)企業(yè)加強(qiáng)對全鋼輕型載重輪胎的研究。硫化溫度是輪胎硫化反應(yīng)的基本條件之一，它直接影響輪胎的硫化時(shí)間與質(zhì)量，是輪胎硫化工藝控制的主要因素。近年來，各輪胎企業(yè)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(shí)間，提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益，但硫化溫度提高到一定程度后會(huì)導(dǎo)致輪胎性能下降，因此應(yīng)根據(jù)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(shí)熱板、模套的設(shè)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(huì)影響輪胎內(nèi)部的升溫情況，因?yàn)檩喬ヌヅ魍獗砻媾c硫化模具接觸，改變硫化外溫，外表面的升溫速度發(fā)生改變。利用硫化測溫儀對硫化過程中輪胎內(nèi)部各部位的溫度進(jìn)行測量，輪胎測溫點(diǎn)如圖1所示。

圖1 輪胎測溫點(diǎn)示意

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

表1 輪胎測溫試驗(yàn)方案

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

不同硫化外溫下硫化過程中輪胎各部位溫度隨時(shí)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(shí)間的變化情況

根據(jù)輪胎各部位的厚度計(jì)算出等效硫化時(shí)間，再求出對應(yīng)的輪胎硫化時(shí)間，其計(jì)算公式如下：

式中：tp為啟模前有壓力下的等效硫化時(shí)間；t0為半成品膠料基準(zhǔn)溫度下的等效硫化時(shí)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(yè)的工藝波動(dòng)情況而定；G為成品斷面實(shí)測厚度；Q為因輪胎厚度及內(nèi)外溫度等波動(dòng)而設(shè)的安全保險(xiǎn)因數(shù)，即在一定溫度下載重輪胎厚度每波動(dòng)1 mm所需的等效硫化時(shí)間。應(yīng)注意公式中的參數(shù)均為輪胎同一部位的對應(yīng)值。

采用此公式計(jì)算的方案1、方案2、方案3輪胎的等效硫化時(shí)間分別為32，29和27 min?？梢?，提高硫化溫度可縮短硫化時(shí)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(shí)還應(yīng)考慮骨架材料、結(jié)構(gòu)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(chǎn)品質(zhì)量的前提下適當(dāng)提高硫化溫度可以大大提升產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，從而有效降低成本。實(shí)際上硫化溫度不能無限制地提高，因?yàn)楦邷貢?huì)使橡膠大分子鏈中的交聯(lián)鍵發(fā)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(nèi)試驗(yàn)方法》測試成品輪胎的性能，結(jié)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(jié)果如表4和5所示（方案1與方案2輪胎的測試結(jié)果相近，略）。

表2 輪胎的耐久性能測試結(jié)果

表3 輪胎的高速性能測試結(jié)果

表4 老化前輪胎膠料的物理性能測試結(jié)果

表5 老化后輪胎膠料的物理性能測試結(jié)果

分析表2—5中的數(shù)據(jù)可以得出以下結(jié)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(gè)等級，胎面膠的物理性能提高，胎側(cè)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(nèi)，提高硫化外溫對輪胎性能的影響不明顯。

3 結(jié)論

本工作試驗(yàn)研究硫化外溫對全鋼輕型載重輪胎性能的影響。結(jié)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(nèi)，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(yīng)考慮輪胎質(zhì)量，同時(shí)還應(yīng)兼顧生產(chǎn)效率。