吕国勤，夏代杰
（山东昊华轮胎有限公司，山东寿光262700）
摘要：对蒸汽/氮气硫化工艺与全氮气硫化工艺进行对比，并对205/55R16 91V半钢子午线轮胎采用两种硫化工艺进行硫化测温和分析。结果表明，相对蒸汽/氮气硫化工艺，采用全氮气硫化工艺轮胎的上下模温差较低，硫化时间缩
短，各部位硫化程度符合要求，成品轮胎性能提高，单胎硫化能耗成本降低40%。
关键词：半钢子午线轮胎；全氮气硫化工艺；蒸汽/氮气硫化工艺；工艺优化；低碳节能
中图分类号：TQ336.1；TQ330.6＋7 文章编号：1006-8171（2024）05-0308-04
文献标志码：A DOI：10.12135/j.issn.1006-8171.2024.05.0308
构建基于低碳经济的轮胎产业可以减少能源消耗、降低轮胎生产成本，低碳技术开发与创新也必将提升轮胎企业的竞争力。硫化工序使用大量蒸汽能源，使轮胎胶料在硫化介质提供的温度、压力下发生复杂的化学反应，由线型结构变成体型网状结构，进而获得优良的物理性能。
传统硫化工序使用过热水或蒸汽硫化工艺，近几十年来蒸汽/氮气硫化工艺以较低的蒸汽消耗量、优异的能源利用率得到大面积应用。随着设备的创新升级，电加热硫化机带来一种更加节能的全氮气硫化工艺。
本工作通过对205/55R16 91V半钢子午线轮胎采用蒸汽/氮气硫化工艺与全氮气硫化工艺进行硫化测温和对比分析，探索使用更加高效的全氮气硫化工艺，达到低碳节能的目的[1-4]。
1 蒸汽/氮气与全氮气硫化工艺的主要区别半钢子午线轮胎一般要求硫化结束时介质温度高于150 ℃，硫化介质中含有的热量对轮胎生产可利用价值较低，而同等条件下蒸汽的热焓远大于氮气，造成蒸汽/氮气硫化工艺在硫化程序结束时排放气体的余热较高，这也成为全氮气硫化工艺节能的主要原因。1.1 工艺步骤
蒸汽/氮气硫化工艺首先使用1.4～1.8 MPa高压蒸汽提供热量，若干分钟后切换通入2.2～2.8 MPa高压氮气，利用充氮硫化绝热压缩减小温度下降，最后空排、氮气回收、抽真空至硫化程序结束。
全氮气硫化工艺是在胎坯定型合模后，将0.8～1.2 MPa的缓冲氮气充入胶囊，再向胶囊充入2.2～2.8 MPa高压氮气，并对高压氮气加热升温，氮气在一定时间内达到最优硫化温度，满足高温高压硫化条件，最后氮气回收、抽真空至硫化程序结束。
两种硫化工艺在供热介质上存在本质上的差异。
1.2 硫化设备
蒸汽/氮气硫化工艺外温和内温使用不同压力的饱和蒸汽，为硫化反应提供热量，随着硫化反应历程的进行，饱和蒸汽在热板、胶囊内部形成冷凝水，会造成热板或胶囊内部温度不均一。为降低冷凝水对硫化程度的影响，硫化机在热工管路和控制系统中增加了复杂的排凝单元，在硫化工艺中也需要增加对应的排凝程序，以提高温度均一性。
全氮气硫化工艺完全取消了蒸汽管路、排凝管路和排凝程序，外温和内温均使用电加热单元，硫化机复杂的热工系统变得简单易控制，可以做到迅速升温并大大提高温度的均匀性。由于不使
作者简介：吕国勤（1988—），男，山东潍坊人，山东昊华轮胎有限公司工程师，学士，主要从事半钢子午线轮胎硫化工艺技术改进和管理工作。
E-mail：lvguoqin@163 OSID开放科学标识码 (扫码与作者交流)
第 5 期 吕国勤等．半钢子午线轮胎全氮气硫化工艺研究 309
用蒸汽，氮气的回收利用装置也变得非常简单，可有效降低硫化系统的投资成本。
两种硫化工艺热工管路如图1所示。
（a ）蒸汽/氮气硫化工艺
（b ）全氮气硫化工艺
图1 两种硫化工艺热工管路示意
2 实验
2.1 主要设备和仪器
LLY -B1220×1900×2电加热液压式硫化机、WL -5型测温仪、MFR 100L05N00型硫化仪、GX -YLSN -1114型轿车轮胎耐久高速性能试验机。2.2 热电偶埋线
试验选用205/55R16 91V 半钢子午线轮胎。本次测温试验需要对两种硫化工艺外温、内温进行传热对比，计算等效硫化时间，因此测温点除了选择有代表性的胎圈、胎肩、胎冠部位，还增加了模具表面和胶囊表面，测温点分布如图2所示。
17
18
125
6109
3
4
13
147
11
15
168
12
图2 硫化测温点示意
硫化测温时间间隔为10 s 。轮胎出模后在常温条件下自然冷却，待轮胎内温度降至110 ℃以下停止测温。2.3 测温前准备
测试各部位胶料的活化能。选取测温点对应
部位胶料混炼胶，用硫化仪分别做141，151，161和171 ℃下的硫化曲线，记录t 10，t 30，t 90和硫化返原5%的时间，得出各个胶料硫化平坦期范围。采用准确度较高的最小二乘法计算活化能，其计算公 式为：
()()()E X X
X X
Y Y R
1000
i i n
i
i
i n
21
1
:
=
---==r r r // （1）
式中：E 为活化能，kJ ·mol -1；R 为气体常数，8.314 4
J ·（K ·mol ）
-1
；变量X ＝1/T ，T 为温度，K ；变量Y ＝ln t 90，
t 为时间，min 。采用t 90数据计算活化能，并使用线性拟合计算相关因数，结果如表1所示。
表1 部分测温部位胶料的活化能计算结果
测温
部位
t 90/min
E /（kJ ·mol -1）相关
因数141 ℃151 ℃161 ℃171 ℃带束层31.614.77.1 3.6110.6 1.000 0三角胶26.313.0 6.4 3.3106.40.999 8胎面
39.5
23.4
13.4
玲珑轮胎8.7
77.9
0.998 7
3 结果与分析
3.1 测温数据分析对比
根据温度测试数据，使用EXCEL 制得温度-时间变化曲线，如图3—5所示。
采用蒸汽/氮气硫化工艺时，蒸汽降温形成的冷凝水容易滞留在胎侧最宽点，即便使用排凝程序也无法完全消除，从图3可以看出下模温度低于上模。而全氮气硫化工艺使用电加热无冷凝水产生，
2
46
810
608010012014016018020012
℃
min
1—上模（9#测温点）；2—下模（10#测温点）。
图3 蒸汽/氮气硫化工艺胎侧最宽点（9#，10#测温点）
温度-时间曲线
310
轮 胎 工 业
2024年第44卷
2
46810128010012014016018020022012
℃
min
注同图3。
图4 全氮气硫化工艺胎侧最宽点（9#，10#测温点）
温度-时间曲线
40
80120160200
02
4
681012 min
1
2
℃
1—蒸汽/氮气硫化工艺；2—全氮气硫化工艺。
图5 两种硫化工艺胎冠胶（17#
测温点）温度-时间曲线
从图4可以看出上下模温差较小，前4 min 全氮气硫化工艺比蒸汽/氮气硫化工艺平均温差低2.8 ℃。
从图5可以看出，全氮气硫化工艺电热板升温速度在测温前5 min 内有明显优势，后期与蒸汽/氮气硫化工艺蒸汽热板基本重合。3.2 测温结果计算
根据计算得到的E 和各胶料在151 ℃下的t 90数据，采用阿伦尼乌斯方程计算胶料在151 ℃ 下的等效硫化时间（t g ），其计算公式为
e
d t t ()g R E T T
t
11
0=
-#
（2）
式中，T 0为硫化基准温度，K 。
根据测温仪采集的温度数据计算各测温点胶料的等效硫化时间，并对比t 90计算硫化程度，使用EXCEL 绘制采用全氮气硫化工艺轮胎主要部位的硫化程度-时间曲线，如图6所示。
综合确定全氮气硫化工艺的硫化时间为8.5 min ，比蒸汽/氮气硫化工艺的硫化时间缩短。缩
02
46810
0.7
1.4
2.12.8
3.51
23456 Ӑ
min
测温点编号：1—2#；2—3#；3—4#；4—15#；5—16#；6—17#。
图6 采用全氮气硫化工艺轮胎主要部位的
硫化程度-时间曲线
短一定安全时间采用发泡法验证硫化程度，在主要部位均无气泡产生，全氮气硫化工艺的硫化程度比蒸汽/氮气硫化工艺有提高，硫化生产效率得到提升。
4 成品轮胎性能测试
按照GB /T 4502—2023，对采用两种硫化工艺生产的轮胎进行高速性能和耐久性能试验。轮胎
高速性能试验累计行驶时间为1.75 h ，耐久性能试验累计行驶时间为62.92 h ，均高于国家标准和企业标准要求。部分试验结果如表2所示。
表2 采用两种硫化工艺生产的成品轮胎的性能对比
项 目
全氮气硫化工艺
蒸汽/氮气硫化工艺
高速性能
最高速度/（km ·h -1）260.2260.2 行驶时间/min 102 试验结束时轮胎状况完好
爆破
耐久性能 行驶里程/km 7 254.67 037.4 试验结束时轮胎状况
完好
完好
从表2可以看出，采用新硫化工艺生产的轮胎高速性能和耐久性能均有所提高。
5 结语
采用全氮气硫化工艺生产的轮胎的硫化程度符合要求，成品轮胎性能提升。通过生产测试，每条205/55R16 91V 轮胎消耗电能为2.2 kW ·h ，相对蒸汽/氮气硫化工艺，单胎硫化能耗成本降低40%左右，经济效益显著，为应对国内燃煤锅炉排放指标控制要求，硫化设备改进为电加热具有重
第 5 期 吕国勤等．半钢子午线轮胎全氮气硫化工艺研究
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Research on Full Nitrogen Vulcanization Process for Steel -belted Radial Tire
LYU Guoqin ，XIA Daijie
（Shandong Haohua Tire Co.，Ltd ，Shouguang 262700，China
）Abstract ：A comparison was made between the steam /nitrogen vulcanization process and the full nitrogen vulcanization process ，and the vulcanization temperature measurement and analysis were conducted on 205/55R16 91V steel -belted radial tire using two vulcanization processes.The results showed that compared to the steam /nitrogen vulcanization process ，the temperature difference between the upper and lower molds of tires using the full nitrogen v
ulcanization process was lower ，the vulcanization time was shortened ，the vulcanization degree of each part met the requirements ，the performance of the finished tire was improved ，and the energy consumption cost of single tire vulcanization was reduced by 40%.
Key words ：steel -belted radial tire ；full nitrogen vulcanization process ；steam /nitrogen vulcanization process ；process optimization ；low carbon and energy -saving
大意义。改进后的全氮气硫化工艺在提升轮胎品质的同时降低能耗，大幅降低了废气排放，且改善了蒸汽散热造成的车间高温环境，为绿轮胎制造提供了有力支撑。参考文献：
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研究[J ].橡胶工业，2023，70（6）：456-462.
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进[J ].轮胎工业，2021，41（9）：572-574.
收稿日期：2024-02-06
塞尔维亚总统希望玲珑成为塞第五或
第六大出口商
日前，塞尔维亚总统武契奇在贝尔格莱德接受采访时表示，共建“一带一路”倡议对塞尔维亚发展带来重要支持。他希望，中国民营企业山东玲珑轮胎股份有限公司（简称玲珑）能成为塞尔维亚的第五或第六大出口商。
武契奇表示，目前塞尔维亚最大的3家出口公司都是在塞运营的中国企业。2019年3月，他曾亲临玲珑欧洲工厂启动仪式并致辞，对项目建设带动当地就业、拉动当地经济发展表示感谢。
为了积极响应国家“一带一路”国际化产能合作的指导思想，玲珑加快全球化布局，在“一带一路”共建国家投资建厂。玲珑国际（欧洲）有限公司（简称欧洲玲珑）位于兹雷尼亚宁，项目契合“一带一路”倡议，是中国轮胎企业的首个欧洲工厂项目，同时也是玲珑建设的第2个海外生产基地。项
目总投资9.9亿美元，计划生产1 200万条乘用车轮胎、160万条卡客车轮胎和22万条非公路轮胎。
该项目自启动以来，玲珑积极履行企业责任，回馈当地政府和民众，加强双方文化融合，在塞尔维亚赢得了很高的知名度和美誉度，树立了中国轮胎海外投资建厂的典范。
在塞尔维亚政府的大力支持以及各方的共同努力下，截至目前，欧洲玲珑卡客车轮胎和乘用车轮胎已正式投产发货，产品主要销往欧美国家。该公司拥有中外员工1 300多人，为带动当地就业做出了贡献，并有效促进了当地建筑业及轮胎上下游产业的发展。未来，欧洲玲珑将持续以中塞高质量共建“一带一路”为契机，立足主业、扎根当地，加强合规经营和安全生产，履行社会责任，树立优秀企业文化，为中塞合作高质量发展贡献企业力量。
（摘自《中国化工报》，2024-03-04）
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