橡胶履带硫化温度的测定

廖空龙

（中策橡胶集团有限公司，浙江杭州310011）

橡胶履带硫化温度的测定

廖空龙

（中策橡胶集团有限公司，浙江杭州310011）

用3.2版轮胎/橡胶硫化测温仪对450×90KB×51农用橡胶履带进行硫化温度测定，可得到橡胶履带内部硫化温度的分布状态和各部位的硫化程度。测试结果表明，将硫化时间缩短5min，可使橡胶履带硫化达到更佳的效果。

橡胶履带；硫化温度；测温；等效硫化时间

橡胶履带是一种各部位非等厚的橡胶制品，橡胶又是热的不良导体，在硫化过程中，各部位胶料的升温、传热速度不尽相同，其内部会形成温度场，与硫化模具形成温度梯度。在橡胶履带表面达到正硫化，甚至过硫状态时，其中心部位也许仍处于欠硫状态。因此，在确定橡胶制品的硫化工艺条件时，首先要考虑使其中心部位必须达到正硫化状态。在实际生产中，为保险起见，往往在正硫化工艺条件下延长一定的硫化时间。然而，延长硫化时间，势必带来过硫导致履带胶料性能的下降和能耗的增加。

通过硫化测温并根据测温数据进行计算和分析，不仅可以了解制品各部位是否达到正硫化，还可以了解各部位是否同步硫化（匹配硫化）［1］。为了更科学合理地确定硫化工艺条件，提高橡胶履带的内在质量，我们利用华南理工大学轮胎CAD组研制的轮胎/橡胶硫化测温仪，对450×90KB×51农用橡胶履带在硫化过程中进行了实时测温。现将试验情况简要介绍如下。

1　实验

1.1实验仪器及主要条件

3.2版轮胎/橡胶硫化测温仪，以数字形式显示实测温度，每隔1min采样1次，由华南理工大学轮胎CAD组研制；与其配型的铜-康铜热电偶，直径为0.3mm，外覆聚四氟乙烯绝缘层后直径为0.6mm，以其作为热端的测温探头，在橡胶履带硫化之前，预埋在指定的测温部位。

1.2测温部位

根据需要在橡胶履带内特定的部位（如图1所示），将热电偶在橡胶履带硫化前分别埋于指定的位置。本次试验共用4个热电偶，其测温端用薄胶片固定，以免在模具合模过程中产生位移。

图1　橡胶履带测温点分布示意图

1号和2号位于轮侧胶与模具接触部位，3号位于轮侧胶与中胶接触部位，4号位于钢丝与花块胶接触部位。

2　结果与讨论

2.1胶料的硫化反应活化能

胶料的硫化实质上是一种化学反应，因而可以应用阿累尼乌斯方程描述硫化反应速率（K）与温度（T）的关系［2］：

式中，A为常数，e为自然常数，R为气体常数，E为硫化反应活化能。

按常用方法［3］，对橡胶履带用的各部分胶料进行硫化仪试验，测得各部位胶料在不同温度下的工艺正硫化时间t90，并通过3.2版轮胎/橡胶硫化测温仪附带软件计算各胶料的硫化反应活化能。表1给出了橡胶履带各部分胶料的硫化反应活化能和在基准温度为160℃下的工艺正硫化时间t90。

表1　橡胶履带胶料硫化反应活化能与基准温度下的t90

2.2各部位的温度分布

各测温点在硫化过程中的时间-温度曲线如图2所示。

图2　橡胶履带各测温点硫化温度的分布

从图2可以看出，在硫化过程中，同样位于轮侧胶与模具接触部位的1号和2号位置，温升曲线基本一致；随着与模具距离增大，测温点存在规律性的温度梯度：3号（中胶与轮侧胶接触部位）与1号（轮侧胶与模具接触部位）的温差由硫化第6min时为76℃，逐步递减，到硫化第46min时温差已小于3℃，二者最终均达到159℃左右；4号（钢丝与花块胶接触位置）与1号（轮侧胶与模具接触位置）的温差，由硫化第6min时的76℃逐步递减，到硫化第40min时温差已小于3℃，二者最终均达到159℃左右。

2.3硫化程度

根据测得的硫化反应活化能（详见表1）和实际温度（详见图2），用3.2版轮胎/橡胶硫化测温仪随机附带的以阿累尼乌斯方程为依据的计算软件，计算出橡胶履带各部位达到正硫化时所需时间和在硫化第55min和硫化结束时的等效硫化时间；并分别将各胶种在基准温度下的工艺正硫化时间t90（详见表1）与各自所获得的等效硫化时间对比，计算其硫化程度，结果见表2所示。

表2　各测温点硫化程度计算结果

在现行的硫化工艺条件下（159℃×60min），当硫化结束，未考虑后硫化效应的情况下，制品中心部位已经存在一定程度的过硫现象，而表层过硫现象更为严重。从试验所获得的等效硫化时间来看，在胶料配方及其他工艺条件不变的情况下，若硫化时间缩短到55min，则可使各部位均硫化完全，且表层过硫化程度降低30%左右；不仅提高了设备利用率，还可降低能耗，增加经济效益。适当降低硫化温度或在硫化初期采用逐步升温的硫化方法，也可达到上述效果［4］。

2.4成品解剖确认

采用气泡点法［5］，对硫化工艺条件为159℃× 55min的橡胶履带成品进行断面解剖，内部剖面状态均为密实无气泡（各部位的位置示意如图3所示），与测温仪分析计算在第55min时过硫化程度（详见表2）结果吻合。

图3　橡胶履带的解剖断面

3　结论

应用3.2版轮胎/橡胶硫化测温仪对橡胶履带进行硫化测温，可清楚地了解橡胶履带各部分的硫化程度及胶料匹配情况，为进一步优化配方、调整硫化工艺提供科学依据；对降低生产成本、提高产品质量及创造经济和社会效益有重要意义。

在现行硫化工艺条件下，对450×90KB×51农用橡胶履带缩短硫化时间5min，可使橡胶履带内部的硫化程度更加优化,并可降低能耗、增加设备利用率。

［1］姚钟尧，王丽斋.轮胎硫化测温与经济效益［J］.轮胎工业，1999（3）：142-143.

［2］丁宝平，胡鹏.橡胶硫化反应活化能对轮胎硫化程度模拟的影响［J］.橡胶工业，2008，55（3）：142-143.

［3］傅彦杰.橡胶厚制品硫化温度与等效硫化时间的测定［J］.橡胶工业，1997，44（9）：552.

［4］傅彦杰，沈世刚.厚壁橡胶制品硫化温度的测定［J］.中国橡胶，1998（15）：18.

［5］朱闰平，肖澜.橡胶厚制品硫化时间的设计方法［J］.特种橡胶制品，2009，30（5）：42-43.

10.13752/j.issn.1007-2217.2016.01.008

2015-09-15