本發(fā)明屬于輪胎硫化，具體涉及一種全鋼輪胎硫化方法。

背景技術(shù)：

1、在國家、各級政府以及行業(yè)協(xié)會倡導節(jié)能減排、降本增效的大背景下，各輪胎企業(yè)基于自身健康發(fā)展以及提升行業(yè)競爭力的考量，都在積極開展降低能耗的技術(shù)研究，以不斷優(yōu)化企業(yè)生產(chǎn)成本。

2、對于全鋼輪胎的硫化，傳統(tǒng)輪胎企業(yè)一般采用過熱水硫化工藝，硫化介質(zhì)為飽和蒸汽和過熱水。由于所需能源成本較高，越來越多的企業(yè)改造為氮氣硫化工藝，硫化介質(zhì)采用飽和蒸汽和氮氣，但是目前所用的氮氣硫化工藝仍然存在缺陷和局限性?，F(xiàn)有的氮氣硫化方式內(nèi)外溫均采用飽和蒸汽提供熱量，其中內(nèi)溫采用飽和蒸汽加熱，存在缺陷一，飽和蒸汽溫度和壓力一一對應(yīng)，無法建立多元化的壓力和溫度的組合，國內(nèi)多數(shù)輪胎企業(yè)受限于動力系統(tǒng)配置，內(nèi)溫選擇單一，無法根據(jù)產(chǎn)品要求提供相適應(yīng)的硫化條件；缺陷二，飽和蒸汽傳熱過程中會發(fā)生相變，在硫化膠囊內(nèi)部產(chǎn)生冷凝水并集聚在膠囊底部，從而在豎直方向上形成溫度梯度，嚴重時硫化膠囊內(nèi)部上下溫差可達到30℃，導致輪胎上下模硫化程度出現(xiàn)差異，影響產(chǎn)品質(zhì)量；為應(yīng)對此類問題，輪胎企業(yè)在硫化程序中設(shè)定排凝步序，而排凝的過程必然伴隨著蒸汽泄漏和熱量流失，導致能源浪費；缺陷三，正硫化階段結(jié)束后，設(shè)備泄壓排出的為氮氣和水蒸氣的高溫混合氣體，氮氣需經(jīng)過降溫、除濕處理后才能回收利用，大大降低了氮氣回收的能源效益。

3、為了解決上述缺陷和問題，中國專利cn116728860a公開了一種應(yīng)用于輪胎的全氮氣硫化方法及系統(tǒng)，提出的技術(shù)方案將內(nèi)外溫改為電加熱方式，具體技術(shù)方案包括：①、外溫硫化在熱板和模殼區(qū)域通電加熱，內(nèi)溫硫化為內(nèi)溫氮氣加熱硫化；②、內(nèi)溫硫化首先通入緩沖氮氣，然后通入高壓氮氣并進行加熱；③、加熱氮氣在一定時間內(nèi)保持設(shè)定溫度，根據(jù)硫化最遲點硫化程度達到100％確定最優(yōu)硫化時間ct后停止加熱。但是該技術(shù)方案仍然存在如下問題或風險：①外溫硫化采用電加熱方式，受限于電阻絲排布方式，熱板表面溫度均勻性較差，導致輪胎表面膠料硫化程度不均一；開產(chǎn)模具預熱耗電量巨大，無法進行批量性模具預熱，嚴重影響開產(chǎn)效率；老工廠電加熱硫化改造，原硫化機熱板及模具模套需全部廢棄、換新，大大增加了設(shè)備投資。②內(nèi)溫硫化首先通入緩沖氮氣，然后通入高壓氮氣并進行加熱，存在如下風險：內(nèi)溫傳熱遲緩，導致內(nèi)襯層膠料交聯(lián)反應(yīng)滯后，橡膠出現(xiàn)過度流動，進而導致膠料層間出現(xiàn)滲透，影響輪胎氣密性和耐久性能。③加熱氮氣在一定時間內(nèi)保持設(shè)定溫度，以硫化最遲點硫化程度在泄壓點達到100％為準則確定最優(yōu)硫化時間ct后停止加熱，存在如下風險：僅以硫化最遲點硫化程度確定硫化時間，極易導致其他膠料硫化程度過深，影響輪胎膠料物性，進而影響輪胎耐久性能；膠料物性的影響因素除硫化程度外還有硫化溫度，硫化溫度過高也會導致膠料物性惡化，從而影響產(chǎn)品性能。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，提出了一種全鋼輪胎硫化方法，使用熱板式硫化機，采用不同加熱方式的組合，外溫使用蒸汽加熱，內(nèi)溫使用電加熱氮氣，這種加熱方式組合有效保證了內(nèi)外溫度的均勻性。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是：

3、一種全鋼輪胎硫化方法，包括以下步驟：

4、采用氮氣對胎胚定型，得到定型胎胚，然后將設(shè)備合模，分別從內(nèi)外兩個方向?qū)Χㄐ吞ヅ哌M行加熱硫化；其中，

5、由內(nèi)向外加熱的步驟包括：向硫化膠囊內(nèi)充入壓力為0.6～0.75mpa的低壓氮氣，同時啟動加熱，氮氣加熱溫度設(shè)定為190～200℃，低壓氮氣階段時長為0.5～2min；然后向硫化膠囊內(nèi)充入壓力2.0～2.1mpa的高壓氮氣并持續(xù)加熱至規(guī)定時間后停止加熱，繼續(xù)硫化至工藝硫化時間后進行泄壓開模，在工藝硫化時間結(jié)束前進行一次氮氣泄漏檢查；

6、由外向內(nèi)加熱的步驟包括：同步向熱板、模套汽室中通入飽和蒸汽進行加熱，熱板和模套蒸汽溫度設(shè)定為135～165℃；熱量通過硫化模具傳遞至胎胚。熱板、模套蒸汽溫度通過plc系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)。

7、上述步驟中，設(shè)定低壓蒸汽階段的目的是確保氣密層膠料充分流動，避免胎里接頭部位出現(xiàn)裂口。

8、進一步的，所述工藝硫化時間和規(guī)定的氮氣加熱時間的設(shè)定方法，包括以下步驟：

9、(1)參照類似規(guī)格、花紋產(chǎn)品，初步確定硫化條件，包括熱板蒸汽設(shè)定溫度、模套蒸汽設(shè)定溫度、氮氣加熱設(shè)定溫度、氮氣加熱時間、工藝硫化時間；

10、(2)選定硫化埋線測溫點，并預留測溫點對應(yīng)部位的終煉膠，每種終煉膠用硫變儀分別測得140℃、150℃、160℃三個溫度下的特性時間，包括t10、t25、t30、t60、t90、tr97、tr95，計算活化能e；

11、(3)采用同批次終煉膠生產(chǎn)半部件并制作測溫用胎胚，按照確定的測溫點預埋測溫導線，按照初步確定的硫化條件進行輪胎硫化，硫化過程中使用硫化測溫儀測試各測溫點硫化溫度，開模后使輪胎自然冷卻，待各測溫點硫化溫度均降至100℃以下時停止測溫；

12、設(shè)備模擬計算等效硫化時間，進而求得硫化程度，計算方法如下：

13、

14、式中，t為實際測溫時間，單位為s，測溫儀讀數(shù)頻次為10s每次；t基為基準溫度，單位為k；t為測溫點實際硫化溫度，單位為k；t等為等效到基準溫度下的時間，單位為s；

15、(4)對測溫結(jié)果進行分析，若重點部位最高硫化溫度或膠料硫化程度超出標準，對氮氣加熱時間和工藝硫化時間進行相應(yīng)調(diào)整并重新測溫驗證，確保最高硫化溫度及膠料硫化程度符合標準；

16、(5)按照確定好的硫化條件，通過硫化發(fā)泡試驗進一步驗證發(fā)泡點，并結(jié)合斷面厚度、胎胚溫度對硫化時間進行適正，形成最終的工藝硫化時間。

17、進一步的，所述活化能的計算方法如下：

18、應(yīng)用阿累尼烏斯方程描述硫化反應(yīng)速度常數(shù)k與溫度t的關(guān)系：

19、

20、式中，a為指前因子；e為活化能，單位為kj/mol；r為摩爾氣體常數(shù)；t為硫化溫度，單位為k；

21、將式(1)兩邊取對數(shù)得：

22、

23、式中，以1/t90表示k，令y＝lnt90，x＝1/t，a＝e/r，b＝-lna，則式(2)轉(zhuǎn)變成線性方程y＝ax+b，通過最小二乘法計算斜率a，從而計算得活化能e。

24、進一步的，所述測溫點位置包括：上模肩部胎面表面、下模肩部胎面表面、上模肩部胎面膠內(nèi)部、下模肩部胎面膠內(nèi)部、上模胎側(cè)表面、下模胎側(cè)表面、上模二層帶束層邊緣、下模二層帶束層邊緣、上模墊膠與胎體之間、下模墊膠與胎體之間、上模胎體與胎側(cè)之間、下模胎體與胎側(cè)之間、胎側(cè)位置的上模氣密層表面、胎側(cè)位置的下模氣密層表面、上模胎體反包端點、下模胎體反包端點、上模三角膠內(nèi)部、下模三角膠內(nèi)部、上模耐磨膠表面、下模耐磨膠表面。

25、進一步的，所述終煉膠包括：胎面膠、基部膠、胎側(cè)膠、帶束層膠、墊膠、胎體膠、氣密層膠、軟三角膠、硬三角膠。

26、進一步的，所述氮氣泄漏檢查的時機為工藝硫化時間結(jié)束前3min，氮氣泄漏檢查時長為2min。

27、進一步的，所述方法采用熱板式硫化機，硫化模具采用活絡(luò)模。

28、本發(fā)明的有益效果：

29、(1)本發(fā)明提供的全鋼輪胎硫化方法，通過硫化埋線測溫結(jié)果制定適宜的氮氣加熱時間和工藝硫化時間，確保最高硫化溫度及膠料硫化程度符合標準；該硫化方法的介質(zhì)溫度和壓力可實現(xiàn)單獨控制，從而可以提供多元化的硫化條件組合，應(yīng)對不同產(chǎn)品生產(chǎn)需求。

30、相較于全電加熱硫化，本發(fā)明硫化過程中外溫采用蒸汽加熱方式，能夠減少熱板表面溫度極差，提升輪胎表面各部位硫化程度均一性。

31、(2)本發(fā)明制得的產(chǎn)品性能提升，輪胎耐久性能較傳統(tǒng)氮氣硫化工藝提升10％。并且，本發(fā)明較傳統(tǒng)氮氣硫化方式，單胎能耗成本下降約45％。

32、本發(fā)明提供的硫化工藝有效兼顧了內(nèi)外溫均勻性要求，從而進一步提升了輪胎各部位硫化程度的均勻性。此外，本發(fā)明硫化工藝節(jié)能顯著且有效提升生產(chǎn)效率。