預(yù)硫化對(duì)全鋼載重子午線輪胎性能的影響

呂 偉，孫宗濤，初坤龍，黃玉輝，周君蘭，夏清曉

[浦林成山（山東）輪胎有限公司，山東 榮成 264300]

隨著對(duì)全球生態(tài)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，各國(guó)相繼出臺(tái)和嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)生態(tài)資源保護(hù)法規(guī)。輪胎作為橡膠消耗的重頭行業(yè)，輕量化、高里程和低滾動(dòng)阻力已成為全鋼載重子午線輪胎發(fā)展的必然趨勢(shì)[1]。應(yīng)勢(shì)發(fā)展的預(yù)硫化技術(shù)在全鋼載重子午線輪胎內(nèi)襯層過(guò)渡層膠上成功應(yīng)用，且工藝控制過(guò)程日趨成熟和完善。

預(yù)硫化的原理是高能電子束在常溫常壓下激活橡膠分子，引發(fā)自由基產(chǎn)生，自由基再相互結(jié)合使橡膠分子交聯(lián)，并最終形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。我公司將預(yù)硫化技術(shù)應(yīng)用于全鋼載重子午線輪胎內(nèi)襯層過(guò)渡層膠，可提高過(guò)渡層膠強(qiáng)力，減緩胎體鋼絲向過(guò)渡層膠的滲透，有利于改善成品輪胎胎里露線和胎側(cè)凹凸不平等缺陷[2]。

1 試驗(yàn)設(shè)備

采用日新馳威輻照技術(shù)（上海）有限公司生產(chǎn)的CNE-500型電子束輻照裝置對(duì)輪胎進(jìn)行預(yù)硫化，設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)下：設(shè)計(jì)加速電壓300～500 kV，設(shè)計(jì)束流 65 mA，束流升流時(shí)間（1～65 mA） ≤65 s，表面線量分布平坦度≤±5%，最大掃描寬度 120 cm，生產(chǎn)線連動(dòng)控制方式 生產(chǎn)線主控。

2 工藝設(shè)計(jì)和過(guò)程控制

2.1 工藝路線

根據(jù)我公司內(nèi)襯層擠出生產(chǎn)線和半成品設(shè)計(jì)特點(diǎn)，結(jié)合理論論證，工藝設(shè)計(jì)路線為預(yù)硫化處理裝置安裝在過(guò)渡層與氣密層復(fù)合和冷卻工序之前，輻照面為與胎體接觸面。

輻照方式和工藝路線分別如圖1和2所示。

圖1 輻照方式示意

圖2 工藝路線示意

該工藝設(shè)計(jì)最大限度地利用了現(xiàn)有場(chǎng)地，并且發(fā)揮了最大生產(chǎn)效率。

2.2 輻照劑量確定

根據(jù)預(yù)硫化原理，輻照劑量與電子束流、傳送帶速度計(jì)算關(guān)系如下：

式中，D為輻照劑量，kGy；E/R為常數(shù)，在500，400和300 kV電壓下分別取2.9，3.2和3.6；η為效率，取值0.9；I為電子束流，mA；W為掃描寬度，cm；v為傳送帶速度，m·min-1。

選取未輻照及輻照劑量分別為40，50和60 kGy的方案進(jìn)行膠料性能對(duì)比分析，結(jié)果表明，輻照劑量為50 kGy的生膠強(qiáng)力、門尼粘度和膠料剝離力等性能較優(yōu)。結(jié)合我公司實(shí)際生產(chǎn)情況，最終確定電子束輻照劑量為50 kGy。

2.3 輻照效果確認(rèn)

預(yù)硫化處理裝置在供應(yīng)商交付調(diào)試時(shí)，提供現(xiàn)場(chǎng)檢查成績(jī)書，為保證預(yù)硫化效果，我公司采用過(guò)渡層膠取樣拉伸測(cè)試，結(jié)果如圖3所示。

圖3 過(guò)渡層膠拉伸測(cè)試結(jié)果

從圖3可以看出，經(jīng)預(yù)硫化處理的試樣會(huì)發(fā)生卷曲。

2.4 緊急停機(jī)處理

在工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中，考慮預(yù)硫化設(shè)備緊急停機(jī)或故障不能使用時(shí)的應(yīng)急預(yù)案，要點(diǎn)如下。

（1）注意切換至過(guò)渡層未減薄施工進(jìn)行應(yīng)急生產(chǎn)。

（2）成型工序中，同一條輪胎預(yù)硫化與非預(yù)硫化內(nèi)襯層不可混用。

（3）成品檢查需針對(duì)防止胎里露線或簾線彎曲進(jìn)行重點(diǎn)檢查。

3 成品性能

選取12R22.5全鋼載重子午線輪胎為代表，對(duì)使用電子束輻照內(nèi)襯層過(guò)渡層膠和未輻照的成品輪胎進(jìn)行胎體X光、動(dòng)平衡和均勻性、胎肩滲膠情況、室內(nèi)高速和耐久性能對(duì)比分析。

3.1 胎體

輻照與未輻照過(guò)渡層成品輪胎胎體X光照片如圖4所示。

圖4 成品輪胎胎體X光照片

從圖4可以看出，經(jīng)輻照過(guò)渡層成品輪胎胎體更為均勻，疏密程度有所改善。且試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明成品輪胎的動(dòng)平衡合格率與正常生產(chǎn)輪胎水平相同；均勻性檢測(cè)合格率較正常生產(chǎn)輪胎提高3%。

3.2 胎肩

使用輻照和未輻照內(nèi)襯層過(guò)渡層膠的成品輪胎胎肩部位滲膠情況如圖5所示。

從圖5可以看出：未輻照內(nèi)襯層過(guò)渡層膠的成品輪胎胎肩部位過(guò)渡層較明顯地向胎體簾線滲透；經(jīng)輻照內(nèi)襯層過(guò)渡層膠的成品輪胎胎肩部位過(guò)渡層幾乎未向胎體簾線滲透。

圖5 成品輪胎胎肩部位滲膠情況

3.3 高速性能

成品輪胎的高速性能按照企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。試驗(yàn)條件為：充氣壓力 900 kPa，試驗(yàn)負(fù)荷3 750 kg。

試驗(yàn)結(jié)果表明，輻照與未輻照的成品輪胎高速性能相當(dāng)且均符合企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.4 耐久性能

成品輪胎的耐久性能按照企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。試驗(yàn)壓力和負(fù)荷與高速性能試驗(yàn)相同。

試驗(yàn)結(jié)果表明，輻照成品輪胎耐久性能較未輻照成品輪胎提高約10%。

4 經(jīng)濟(jì)效益

以12R22.5全鋼載重子午線輪胎內(nèi)襯層過(guò)渡層膠厚度減小0.5 mm，擠出線日產(chǎn)能10 000條進(jìn)行計(jì)算，每年可節(jié)約成本約750萬(wàn)元。在設(shè)備投入使用初期，設(shè)備耗電費(fèi)用和易損件更換費(fèi)用每年約為120萬(wàn)元，約1.5年可收回設(shè)備投資費(fèi)用。

5 結(jié)語(yǔ)

預(yù)硫化技術(shù)在全鋼載重子午線輪胎內(nèi)襯層過(guò)渡層膠中的成功應(yīng)用，改善了輪胎胎里露線和胎側(cè)凹凸不平等缺陷，同時(shí)有利于提高成品輪胎的動(dòng)平衡、均勻性、高速性能和耐久性能。該工藝實(shí)施后，可適當(dāng)減小內(nèi)襯層過(guò)渡層膠厚度，達(dá)到輪胎輕量化的目的，為企業(yè)帶來(lái)良好收益。