排凝在轮胎氮气硫化工艺中的应用研究

张 恒，Siegfried Ratzeburg

[特拓（青岛）轮胎技术有限公司，山东 青岛 266061]

随着氮气硫化工艺的逐步推广，大部分轮胎厂半钢子午线轮胎的硫化都采用该工艺。氮气硫化工艺的内温热量全部来自蒸汽阶段，随着硫化历程的进行，蒸汽给轮胎硫化提供热量的同时会导致冷凝水的产生。若冷凝水排出不及时，会导致上下模温差过大，出现上下模硫化程度差异过大的现象；若冷凝水排放时间过长，会导致热量流失严重，造成蒸汽过量损耗。因此在氮气硫化工艺的推广使用过程中，需要针对每个轮胎厂的工艺现状制定最适合的硫化工艺步序[1-5]。由于每个轮胎厂的热工管路、动力介质、管路布局和硫化机种类等硫化设备和条件存在差异，相同的硫化工艺步序不一定适用所有轮胎厂，因此确定最合理的硫化工艺步序是每个轮胎厂生产前期的首要目标。

本工作通过在胎坯内部埋设测温线并改变工艺步序进行硫化，记录上下模的内温变化和温度差异，以推断硫化工艺步序设定的合理性[6-10]。

1 实验

1.1 主要设备

1 219 mm（48英寸）液压双模硫化机，巨轮智能装备股份有限公司产品；硫化测温分析仪（CMA），特拓（青岛）轮胎技术有限公司产品；JS2245规格硫化胶囊，山东西水永一橡胶有限公司产品。

1.2 试验方法

将铜-康铜热电偶（T型热电偶）埋在235/60R18轮胎的胎坯气密层表面的断面水平轴位置。将埋好测温线的胎坯放在1 219 mm液压双模硫化机中进行单模硫化，胎坯硫化用胶囊固定，通过CMA进行测温数据的采集，然后进行对比分析，以获得合理的硫化工艺步序。

2 结果与讨论

2.1 排凝先后对比

硫化蒸汽阶段，第1步不排凝接第2步排凝与第1步短时进蒸汽对比，具体方案如表1所示。方案一和二的温度曲线对比如图1所示。

表1 硫化蒸汽阶段排凝先后对比方案 min

图1 方案一和二的温度曲线对比

从图1可以看出：硫化初期方案一的上模温度略高，后期两方案的温度基本一致；整个蒸汽阶段方案二的下模温度略高于方案一。由此可见，方案二的步序设定优于方案一。

2.2 有无氮气排凝对比

蒸汽阶段结束后，氮气进之前蒸汽排凝设定为方案三，氮气进入后进行短暂的氮气排凝设定为方案四，具体如表2所示。方案三和四的温度对比如表3所示。

表2 蒸汽阶段结束后有无氮气排凝对比方案 min

表3 方案三和四的模具温度对比 ℃

从表3可以看出，两种方案上下模的温差基本一致，方案四的模具最高温度高于方案三，方案三的高温蒸汽时间略长，总体评价方案四略优于方案三。

2.3 氮气排凝时间对比

氮气排凝时间对比方案如表4所示。方案五和六的模具温度对比如表5所示。

表4 氮气排凝时间对比方案 min

表5 方案五和六的模具温度对比 ℃

从表5可以看出，方案六的模具最高温度高于方案五，且上下模的最大温差小于方案五，总体评价方案六优于方案五（考虑到电磁阀的动作延时，排凝时间未再缩短进行对比）。

2.4 蒸汽排凝时间对比

蒸汽排凝时间对比方案如表6所示。方案七和八的模具温度对比如表7所示。

表6 蒸汽排凝时间对比方案 min

表7 方案七和八的模具温度对比 ℃

从表7可以看出，方案八的模具最高温度低于方案七，但是方案七整个硫化周期中上下模温差较小，综合评价方案七优于方案八。

3 结论

针对以上硫化工艺参数进行对比试验，得出最优硫化工艺步序。在进行硫化工艺设计和优化时应注意以下问题。

（1）硫化步序设定时，应首先设置排凝，初期排凝结束后，后续的排凝时间也必须合理，排凝时间根据蒸汽含水量和管路布局等因素确定。

（2）蒸汽进的最后阶段不需要排凝，否则会导致热量流失。

（3）氮气阶段必须设置排凝，排凝时间根据实际测温情况确定。