氮气硫化工艺在半钢子午线轮胎生产中的应用

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第２期

高　勇等．氮气硫化工艺在半钢子午线轮胎生产中的应用

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氮气硫化工艺在半钢子午线轮胎生产中的应用

高　勇，王茂英，张　皓

（）赛轮股份有限公司，山东青岛　２６６５００

对氮气硫化工艺和过热水硫化工艺在半钢子午线轮胎生产中的应用进行对比，并对氮气硫化工艺中出现的　　摘要：

通过对中心机构喷嘴和喷射角度的调整，硫化胶囊上下模温差基本控制在５℃以内；通过问题进行研究。结果表明：

／对氮气排凝工艺的优化，缩短氮气排凝时间２并使单胎耗氮量降低１５，０％。半钢子午线轮胎；氮气硫化；过热水硫化；温度；工艺优化　　关键词：

（）ＴＱ４６３．３４１＋．６；ＴＱ３３０．６＋７　　文献标志码：Ｂ　　文章编号：１００６８１７１２０１２０２０１０７０４　　中图分类号：－－－

　　硫化是橡胶的线型大分子链发生交联形成网

状结构的过程，是轮胎制造的重要工序也是最后直接影响到成品轮胎的质量。目前，国一道工序，

内半钢子午线轮胎生产企业采用的硫化方式有过热水硫化和氮气硫化。随着自然资源的紧缺，氮

１］

，气硫化越来越受到轮胎企业的青睐。据介绍［

过热水硫化一般采用饱和蒸汽定型，定型时会出现定型压力不稳定，表现为定型压力表指针不停地左右摆动。这是由于在充入饱和蒸汽时胶囊内的温度相对较低，导致饱和蒸汽由气体转变为液体。１．２　硫化步序

氮气硫化工艺是将１．４～１．８ＭＰａ饱和蒸汽先充入胶囊使其升温后，再向胶囊充入高压力的高纯度氮气进行保压，以达到高温高压的硫化条件。过热水硫化则通过过热水循环，达到高温高压的目的。两者存在本质的区别。饱和蒸汽为氮气硫化提供热源，２．０～３．０ＭＰａ高压氮气提供内压。过热水硫化的内温和内压皆来自过热水，但过热水内温为１温度相对较低，硫７８～１８５℃，化速度慢。

氮气硫化步序：１．４～１．８ＭＰａ的饱和蒸汽）、）、饱和蒸汽进（进并排凝（０．５～２ｍｉｎ３～５ｍｉｎ时间取决于轮胎规格）及２．０～３．０ＭＰａ氮气进（

关闭所有阀门，看内压有无下降，判断泄漏检查（

、）。有无阀门泄漏）回收及总排（０．５～１ｍｉｎ

（过热水硫化步序：１．０±０．２）ＭＰａ饱和蒸）、（汽进（约１～２ｍｉｎ２．５±０．１）ＭＰａ过热水进（）、、过热水循环（时间取决于轮胎规格）热水１ｍｉｎ）。回收及总排（２～３ｍｉｎ１．２．１　硫化介质

氮气硫化以饱和蒸汽和氮气作为硫化介质。饱和蒸汽用来提供内温，硫化时饱和蒸汽处于密封状态不再循环。随着硫化的进行，整个过程的

／国外主要轮胎企业已有３４的轿车轮胎和轻型载／重轮胎及１４的载重轮胎以氮气为主要硫化介质。

本工作首先对我公司过热水硫化工艺转为氮气硫化工艺进行前后比较，解决采用氮气硫化工并为达到节能降耗，控制生产成艺后出现的问题，

本，提升公司技术优势的目的，对氮气硫化工艺进行进一步优化。

１　氮气硫化工艺与过热水硫化工艺比较

１．１　定型介质

硫化合模前在已装胎坯的胶囊内充入低压气体对胎坯定型。定型的目的为：①利于胶囊在胎坯内充分舒展，防止胎里窝气；②使胎坯的外缘形状进一步接近模型的内缘曲线；③胎坯端正地着落在下钢圈上，提高轮胎的均匀性。

氮气硫化采用低压氮气定型，定型过程中低压氮气不存在气体与液体的转化，定型压力稳定，可提高轮胎的均匀性。

，高勇（男，山东菏泽人，赛轮股份有限公１９８５—）　　作者简介：

学士，主要从事半钢子午线轮胎硫化技术研究与司助理工程师，工艺管理工作。

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温度是递减的，递减程度取决于轮胎硫化时间和氮气泄露情况。氮气是用来提供硫化内压的，氮气是无色、无味的气体，泄漏后很难发现，更有甚氮气泄漏会带走硫化胶囊内的热量，使硫化内者，

温急剧下降，导致轮胎欠硫。

过热水硫化用饱和蒸汽来缓冲内压，防止胶囊内瞬间压力过大，对胶料流动不利。过热水用来提供内温和内压。由于过热水热焓和给热系数小，导热率低，能源浪费较大，且过热水硫化易使管道结垢和腐蚀。１．２．２　充入饱和蒸汽

氮气硫化与过热水硫化的第一步都充入饱和蒸汽，但两者是不同的。氮气硫化在充入饱和蒸汽的同时进行排凝。过热水硫化只进饱和蒸汽，不需排凝。由于刚充入饱和蒸汽时胶囊内温度会产生冷凝水。低，

排凝是氮气硫化的关键，通过排凝可降低胶囊的上下模温差。如何解决胶囊上下模温差问题已成为氮气硫化的焦点，这也是与过热水硫化的不同点之一。过热水硫化在正硫化时因过热水处能把冷凝水带走，硫化时不存在胶囊于循环状态，上下模温差问题。１．２．３　回收及总排

氮气硫化的回收及总排时间一般在３０ｓ左相对较短。这是由于硫化介质的动力粘度不右，

同引起的。物质的动力粘度越低，分子间的内摩擦越小，相同压力下分子运动速度越快。空气、饱和蒸汽和水３种硫化介质在１５０℃时的动力粘度。空气中分别为２３４．２，１４４．０和１８６３．０Ｐａ·ｓ　氮气的体积分数为０．在此用空气的动力粘度７８，代表氮气的动力粘度。空气和饱和蒸汽的动力粘度远低于水的动力粘度。

过热水硫化正硫化结束后，要进行热水回收、无压力排和抽真空。整个过程至少０．５ＭＰａ排、

，需要１耗时长。氮气硫化可节约硫化时间，２０ｓ提高硫化效率。１．３　设备

氮气硫化采用制氮系统，管路简单，维护方不像过热水硫化需要除氧加热器、压力泵、热便，

水回收装置、０．５ＭＰａ压力罐、０．３ＭＰａ压力罐、冷却循环装置和水处理装置等。

１．４　生产效率

与过热水硫化工艺相比，氮气硫化工艺的排空和回收时间大大缩短，且在轮胎正硫化过程中会进一氮气相对于过热水能提供更稳定的压力，步缩短硫化时间，因此，生产效率提升２％～４％。２　氮气硫化工艺问题处理

采用氮气硫化后，遇到一些常见问题：胶囊上下模温差大和氮气泄漏。

２．１　胶囊上下模温差大由于在硫化初期，胶囊内表面温度低，饱和蒸汽进入后会形成冷凝水，这些冷凝水聚集在胶囊下模表面，降低传热性能，导致上下胎侧部位胶囊存在温差。

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