高導(dǎo)熱硫化膠囊在輪胎生產(chǎn)中的應(yīng)用

高水鋒，曹京歐，張 明，王 飛

（杭州朝陽(yáng)橡膠有限公司，浙江 杭州 310018）

硫化膠囊是輪胎生產(chǎn)必不可少的輔助材料。在輪胎硫化過(guò)程中，介質(zhì)能量通過(guò)硫化膠囊傳遞到輪胎中，提供硫化所需的熱量，同時(shí)保證輪胎具有合理的內(nèi)輪廓形狀[1-2]。

我公司前期對(duì)硫化膠囊配方及生產(chǎn)工藝進(jìn)行了改進(jìn)，提高了硫化膠囊的熱導(dǎo)率，本工作研究高導(dǎo)熱硫化膠囊對(duì)硫化效率及輪胎品質(zhì)的影響。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 輪胎測(cè)溫點(diǎn)的設(shè)定

輪胎溫度測(cè)定的埋線位置見(jiàn)圖1。

圖1 輪胎測(cè)溫埋線位置

本試驗(yàn)共埋置20個(gè)熱電偶進(jìn)行溫度測(cè)定。輪胎內(nèi)襯層上的胎肩里側(cè)、胎側(cè)里側(cè)、胎圈里側(cè)溫度測(cè)定結(jié)果用于溫升對(duì)比；輪胎各部位溫度測(cè)定結(jié)果用于計(jì)算硫化程度，進(jìn)行硫化程度對(duì)比。同時(shí)結(jié)合測(cè)溫點(diǎn)位置，進(jìn)行關(guān)鍵部位解剖，用于物理性能分析。

1.2 主要設(shè)備和儀器

LLJ1680×4580×2 B型雙模硫化機(jī)，桂林橡膠機(jī)械有限公司產(chǎn)品；工程機(jī)械輪胎版硫化測(cè)溫儀，華南理工大學(xué)產(chǎn)品；QTM-500型熱導(dǎo)儀，湘潭市儀器儀表有限公司產(chǎn)品。

1.3 硫化膠囊熱導(dǎo)率的測(cè)定

熱導(dǎo)率表征物體傳導(dǎo)熱量的能力，其導(dǎo)出式來(lái)源于傅里葉定律，定義為單位溫度梯度（在1 m長(zhǎng)度內(nèi)溫度降低1 K）在單位時(shí)間內(nèi)經(jīng)單位導(dǎo)熱面積所傳遞的熱量。

利用熱導(dǎo)儀測(cè)定硫化膠囊的熱導(dǎo)率。首先打開(kāi)儀器電源開(kāi)關(guān)，進(jìn)行設(shè)備預(yù)熱（約30 min）；然后對(duì)設(shè)備進(jìn)度進(jìn)行校對(duì)，測(cè)量“參比板”無(wú)異樣，即可以進(jìn)行檢測(cè)。將試驗(yàn)樣品放置在檢測(cè)模具中，儀器可顯示試樣的升溫曲線，按下讀取熱導(dǎo)率值按鍵，即可讀取試樣的熱導(dǎo)率。為保證檢測(cè)的準(zhǔn)確性，每個(gè)試樣檢測(cè)3個(gè)以上數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與討論

2.1 兩種硫化膠囊的硫化條件對(duì)比

普通硫化膠囊和高導(dǎo)熱硫化膠囊的硫化條件見(jiàn)表1。

表1 普通硫化膠囊和高導(dǎo)熱硫化膠囊的硫化條件

由表1可見(jiàn)，使用高導(dǎo)熱硫化膠囊可以縮短硫化時(shí)間，提高硫化效率。

2.2 輪胎硫化測(cè)溫結(jié)果分析

兩種硫化膠囊硫化輪胎內(nèi)襯層上的胎肩里側(cè)、胎側(cè)里側(cè)和胎圈里側(cè)溫度測(cè)試結(jié)果分別如圖2—4所示。

圖2 胎肩里側(cè)溫度分布

圖3 胎側(cè)里側(cè)溫度分布

圖4 胎圈里側(cè)溫度分布

從圖2可以看出，高導(dǎo)熱硫化膠囊胎肩里側(cè)升溫較普通硫化膠囊快，最高溫度也比普通硫化膠囊高，隨著硫化時(shí)間的延長(zhǎng)，溫度趨于一致。這是由于高導(dǎo)熱硫化膠囊的熱導(dǎo)率較大。

從圖3可以看出，高導(dǎo)熱硫化膠囊胎側(cè)里側(cè)升溫明顯高于普通硫化膠囊，兩者最大溫差為13 ℃。這也是高導(dǎo)熱硫化膠囊高熱導(dǎo)率的效果體現(xiàn)。

從圖4可以看出，與胎肩里側(cè)和胎側(cè)里側(cè)相比，兩種硫化膠囊胎圈里側(cè)溫差相對(duì)較小。

通過(guò)內(nèi)部測(cè)溫可以看出，與普通硫化膠囊相比，高導(dǎo)熱硫化膠囊初期升溫較快，后期趨于一致。通過(guò)測(cè)溫分析，分別提取兩種硫化膠囊硫化過(guò)程中輪胎各測(cè)溫點(diǎn)的最高溫度進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如圖5所示。

圖5 兩種硫化膠囊硫化輪胎各測(cè)溫點(diǎn)的最高溫度對(duì)比

從圖5可以看出，與普通硫化膠囊硫化輪胎相比，高導(dǎo)熱硫化膠囊硫化輪胎的胎肩里側(cè)和胎側(cè)里側(cè)兩個(gè)部位的最高溫度較高，其余部位最高溫度相差不大。

2.3 輪胎硫化狀態(tài)分析

兩種硫化膠囊硫化輪胎各部位的硫化狀態(tài)對(duì)比如圖6所示。

圖6 輪胎各部位的硫化狀態(tài)比較

從圖6可以看出，兩種硫化膠囊硫化輪胎除了胎肩墊膠和胎體輕微過(guò)硫外，其余部位均在合理的硫化程度區(qū)間內(nèi)，說(shuō)明采用兩種硫化膠囊進(jìn)行硫化均符合要求，高導(dǎo)熱硫化膠囊對(duì)輪胎整體硫化程度影響不大。

2.4 硫化輪胎各部位膠料的物理性能

兩種硫化膠囊硫化輪胎各部位膠料的物理性能對(duì)比見(jiàn)表2。

表2 兩種硫化膠囊硫化輪胎各部位膠料的物理性能對(duì)比

由表2可見(jiàn)：與普通硫化膠囊硫化輪胎相比，高導(dǎo)熱硫化膠囊硫化輪胎除下三角膠的200%定伸應(yīng)力、胎側(cè)膠的300%定伸應(yīng)力、基部膠的拉伸強(qiáng)度及基部膠和胎圈護(hù)膠的拉斷伸長(zhǎng)率略小外，其余部位膠料的各項(xiàng)性能均較優(yōu)；兩種硫化膠囊硫化輪胎各部位膠料老化后的拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長(zhǎng)率沒(méi)有明顯差異。

物理性能測(cè)試結(jié)果表明，以高導(dǎo)熱硫化膠囊替代普通硫化膠囊，對(duì)成品輪胎各部位膠料的物理性能無(wú)不良影響。

2.5 硫化蒸汽消耗量對(duì)比

我公司逐漸推廣使用高導(dǎo)熱硫化膠囊以替代普通硫化膠囊，隨著高導(dǎo)熱硫化膠囊使用量增大，硫化蒸汽消耗量變化如圖7所示。

圖7 高導(dǎo)熱硫化膠囊對(duì)蒸汽消耗量的節(jié)省效果

由圖7可見(jiàn)，隨著高導(dǎo)熱硫化膠囊的推廣使用，硫化蒸汽消耗量明顯減小，節(jié)能降耗效果明顯。

3 結(jié)論

（1）高導(dǎo)熱硫化膠囊熱導(dǎo)率高，可縮短硫化時(shí)間，提升硫化效率。

（2）以高導(dǎo)熱硫化膠囊替代普通硫化膠囊，輪胎硫化初期內(nèi)溫稍有變化，但對(duì)輪胎整體硫化程度及關(guān)鍵部位膠料物理性能沒(méi)有不良影響。

（3）使用高導(dǎo)熱硫化膠囊可以大幅度減小硫化蒸汽消耗量，節(jié)能降耗效果明顯，可以全面推廣使用。