硫化测温

全钢载重子午线轮胎的硫化测温

近年来,随着技术开发和创新步伐的加快,我公司全钢载重子午线轮胎的生产不仅应用大量新配方,在结构设计方面也进行了许多改进和创新。确定适宜硫化条件是保证产品质量的重要因素,为此,进行了11.00R20YS08轮胎的硫化测温,并对测温数据进行分析。

1 准备工作

1.1 测温点的分布

选取20个具有代表性的测温点,位置如图1所示。

1.2 测试仪器

HudraseriesⅡ型硫化测温仪,美国FLUKE公司产品;1613mm 蒸锅式双模定型硫化机,桂林橡胶机械厂产品。

1.3 测试导线

测温模具的下半模侧部开有两个相距约20cm、长和宽均为1cm的导线出口。

测温导线长度要求至少5m,这样可以增加使用次数。导线表面应光滑,没有挤压、严重扭曲和打折现象,为了保证测温的顺利进行和测定结果的准确性,需对导线进行如下处理。

(1) 线头焊接

将导线一端的红黄两股线的线头点焊在一起或紧紧扭结在一起,此端埋入轮胎内,焊接或扭结的目的是保证导线能够准确传递轮胎内部的温度。导线的红黄两股线裸露的线头不能过长,以免影响测温结果的准确性。导线另一端的红黄两股线裸露出适当长的线头以连接到测温仪接线盒,线头也不能过长,否则容易引起短路。

(2) 导线测试

使用万用表对每根导线进行测试,以保证线路正常。

(3) 导线标识

选用耐高温、粘性好的白色胶布,裁剪成长约1cm、宽约0.5cm的胶布条,标上相应的编号后粘贴在导线上,要求每根导线分别贴两条胶布,以防止导线从下半模导出过程中胶布脱落而不能辨别测温位置。一条胶布靠近导线中间、另一条靠近测温端,线与线之间的胶布应错开,胶布集中在一起不利于导线从模具中引出。

1.4 测温胎坯

测温胎坯埋线过程如下。

(1) 将胎侧向两边分开,与胎冠脱离后,从接头处将胎冠扒开,找到0°带束层等胎冠附近的测温点,将各导线埋入后,胎冠重新压合。按照就近的原则,导线沿胎冠下部引到胎侧边,胎冠中间位置的导线引到上半模胎侧边。

(2) 将一侧胎侧继续扒开,直至找到胎体反包端点和胎圈包布端点,将各导线埋入,再埋另一侧导线,下半模胎侧要露出钢丝圈。胎坯表面的埋线点导线表面要用胶片封住并固定。

(3) 0°带束层、胎体反包端点、胎圈包布正包和反包端点等容易确定的测温位置找到后,将导线放好并用胶片固定;胎肩垫胶和上、下三角胶等不易确定的测温位置,只能通过在相应位置扎眼以估算出测温点并将导线放入,导线放好后,在扎眼的地方用胶片将导线固定。埋线时导线不能互相搭接,应预留足够伸展长度以防止合模定型时导线被拉断或测点发生位移。

(4) 上半模的导线集中在一起穿过胎侧,和下半模的导线分别分成两股从胎侧导出,两股线与下半模导线出口分别相距20cm左右即可。胎坯内部上半模的导线集中到一起,贴着胎坯内表面用胶片固定。

(5) 从胎坯根部起分别将每根导线拉紧,间隔20cm左右用透明胶带固紧,有标识胶布或导线线头的地方全部用胶带密封,以防导线从下半模引出时标识胶布脱落或导线不能全部顺利导出。缠绕胶布直至剩下几根较长导线。

在埋线时粘结严重的部位可用少量汽油冲泡,用钩子分离,用于固定导线的胶片应越少越好,埋好线后及时将各部件恢复原状,必要时用压辊压实。

1.5 测定方法

将胎坯放到托盘上,导线引出的地方应稍偏离下半模导线出口,然后用机械手将胎坯吊起,用软的细铁丝将导线从下半模引出,连接好测温仪和电脑。将导线连接到与导线编号相同的测温仪接线口中,导线中的黄线接测温仪接线盒里的H(正) 口,红线接L(负) 口,将导线线头压紧,防止接触不良或脱落。

从内胎上剪下几块长和宽均约5cm的胶片,分别从一侧剪至中间处,在下半模导线出口周围垫在导线上,每个出口垫3～4块为佳,以防止合模硫化时胶料进入,导致出口内充满胶料,硫化结束后导线被熟胶包裹不能移动,启模时导线被扯断。

全部导线引出后,边往外扯线边将胎坯慢慢放下,在胎坯降落到距下半模30cm 时暂时停止,将导线与出口间的间隙密封好后,打开电脑和测温仪,然后合模开始硫化测温。利用蒸锅式硫化机进行硫化,导线与出口间的间隙必须密封,尽可能减少蒸汽外溢,否则有可能影响硫化效果或因大量蒸汽外溢而扯断导线。如果使用热板式硫化机,导线出口不需密封。

硫化工艺技术同正常生产条件。

以往测温时测温仪设定每15s测1次温度变化,从数据看15s内温度的变化非常小,因此本次测温设定30s读1次温度。

硫化结束后,打开硫化机,慢慢提升轮胎,卸模后轮胎在正常条件下自然冷却,测温至各部位温度降至105℃左右完毕,用于观察测量后硫化效应。

由于导线出口太小,开模时下半模的5#导线被扯断,其余完好。5#导线测试的是胎侧表面温度,且上、下半模还各有1条导线测量胎侧表面温度,因此对结果影响不大。

1.6 活化能计算

取各种胶料试样, 分别做151,156,161和166℃下的正硫化时间t90,根据阿累尼乌斯方程求出各部件胶料的平均活

化能。

lg (t1/t2) = (E/2.303 R) [(T2-T1) / (T1/ T2)]

式中E———硫化反应活化能, kJ·mol - 1 ;

t1———在温度T1下的正硫化时间,min ;

t2———在温度T2下的正硫化时间,min ;

T1,T2———硫化温度,K;

R———气体常数,为8.3143J ·(mol ·K) - 1。

2 测温数据及分析

2.1 温度变化曲线

根据测温得到的数据,运用Excel 制得各部位的温度2时间变化曲线,如图2～8所示。

从图5可以看出,测试轮胎表面温度的2#,5#,7#,14#和18#导线温度在硫化开始后迅速上升,然后趋于平缓,至一最高点,硫化结束后迅速下降。轮胎表面温度的测试结果反映的是硫化外温,从各点测试的最高温度(2#,5#,7#,14#和18#分别为151,153,162,162和159℃) 看,7#和18#温度较高是由于其测量点是胎侧中部断面最薄的地方,受到硫化胶囊热作用大。

用于验证内温及靠近胶囊的气密层等胶料硫化程度的测试点为9#和11#,最高温度分别为163和167℃。

从内、外温测定结果看,各部位硫化温度基本符合硫化设定温度。

2.2 硫化程度计算及分析

根据151℃条件下各种胶料的t90及活化能,运用阿累尼乌斯方程对测温数据进行处理,计算出151℃时的等效硫化时间,从而得出当前工艺条件下轮胎的硫化程度。等效硫化时间(t g) 计算公式如下:

各部位胶料硫化程度计算结果见表1。

通过对测温曲线及硫化程度计算结果进行分析,可以看出以下几点。

(1) 上、下半模各对应点的温度变化曲线接近,说明导线埋入点基本准确,上、下半模温度一致。

(2) 测试表面温度各点中,上、下模胎侧中间处的胎侧胶最高温度高于靠近胎肩处的胎侧胶,原因是胎侧中间断面最薄,受内温作用明显。

(3) 降温到130和105℃时胶料的硫化程度相差不大,表明后硫化效应主要发生在130℃以上,130℃以下时硫化已基本停止。

0°带束层、胎肩垫胶及胎面中心部位与带束层相邻处的后硫化效应非常明显,可以起到50%的硫化作用;胎圈处的上、下三角胶和胎圈包布胶等的后硫化效应次之,其它部位胶料后硫化效应很小,而表面降温迅速,没有后硫化效应。

(4) 测温结果表明,该规格轮胎硫化条件和各部位的硫化程度比较理想,硫化程度最大的部位为气密层和上三角胶,达到350%以上,最小的部位为胎圈包布胶,不到200%。

3 结语

通过对11.00R20YS08轮胎进行硫化测温,对其整体硫化状况有了比较全面的认识。由于受测温导线数量的限制,只能选取有代表性的部位进行测量,有些厚度较大的部位难以对其硫化状况进行全面分析,但测得的各部位升降温速率与其对应的断面大小及所处位置比较匹配,测温结果为进一步优化全钢载重子午线轮胎的硫化技术条件提供了很好

的参考依据。