1、全鋼載重汽車子午線輪胎硫化膠囊氧化原因分析12?橡膠科技市場2010年第15期全鋼載重汽車子午線輪胎硫化膠囊氧化原因分析趙創(chuàng)（風(fēng)神輪胎股份有限公司，河南焦作454003）摘要:探討全鋼載重汽車子午線輪胎硫化膠囊氧化原因分析表明，氧 氣隨壓縮空氣在硫化定型時(shí)通過破裂的平衡閥金屬膜片進(jìn)入蒸汽管道,再進(jìn)入 膠囊,導(dǎo)致膠囊氧化（在蒸汽噴射區(qū)域尤其嚴(yán)重）定期檢查和更換硫化定型平衡閥金屬 膜片可有效解決膠囊氧化問題.關(guān)鍵詞:全鋼載重汽車子午線輪胎;硫化膠囊;氧化;平衡閥金屬膜片; 硫化定型輪胎硫化膠囊是輪胎牛產(chǎn)的主要耗件長期以來,利用蒸汽和過熱水作硫化介質(zhì)的膠囊常因內(nèi)壁氧化而損壞，對輪胎生產(chǎn)企業(yè)造成很大的

2、困撓我公司對此問題很重視，成立專項(xiàng)攻關(guān)課題組進(jìn)行研究本課題以全鋼載重汽車子午線輪胎rb型膠囊(以下簡稱膠囊)為例,詳細(xì)分析膠囊氧化原因.1膠囊氧化的危害正常膠囊內(nèi)壁和氧化膠囊內(nèi)壁分別如圖1和圖2所示膠囊內(nèi)壁被氧化腐蝕后變薄,脫落的 粘膠附著在硫化機(jī)中心機(jī)構(gòu)上.輪胎硫化膠囊氧化的危害如下.(1) 膠囊壁因氧化侵蝕而變薄，膠囊最終損 壞，造成經(jīng)濟(jì)損失.(2) 如果在硫化過程中氧化膠囊泄漏,過熱水外泄，會(huì)使成輪胎報(bào)廢，造成更大的經(jīng)濟(jì)損失.圖1止常膠囊內(nèi)壁圖2氧化膠囊內(nèi)壁(3) 硫化機(jī)中心機(jī)構(gòu)上粘附粘膠，減緩了上環(huán) 的動(dòng)作速度，而且粘膠很難清除，給硫化設(shè)備維修 帶來很大不便.(4) 頻繁的膠囊更換對生

3、產(chǎn)造成不利影響.2膠囊氧化原因分析橡膠氧化是橡膠在高溫與氧發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致橡膠分子過度交聯(lián)或/和交聯(lián)結(jié)構(gòu)重組氧化是橡膠老化的重要原因之一. 國內(nèi)輪胎硫化膠囊的膠料主要采用不飽和度 為1.52的丁基橡膠作主體材料而丁基 橡膠具有高溫?zé)嵫醴翟匦裕邷匾鹌錈崃呀?或者熱交聯(lián)，從而提高氧的擴(kuò)散速度，活化氧化反 應(yīng)，加快氧化反應(yīng)速度，引起橡膠性能改變丁基 橡膠膠囊膠料主要用樹脂和硫黃硫化，而以樹脂 硫化的丁基橡膠熱氧老化屬降解型老化,老化膠 料趨于軟化.2010年第15期橡膠科技市場?13?丁基橡膠在高溫下與活潑的氧分子發(fā)生游離 基連鎖反應(yīng)，橡膠交聯(lián)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，變化的一種 狀態(tài)為返原，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)斷鏈重

4、組為線性交聯(lián)結(jié)構(gòu), 表現(xiàn)為拉伸強(qiáng)度,定伸應(yīng)力和硬度等指標(biāo)下降，而 拉斷伸長增大，表面發(fā)粘;另一種狀態(tài)為過度交 聯(lián)，表現(xiàn)為硬化發(fā)脆，龜裂，老化，粉化.所以進(jìn)入硫化膠囊的硫化內(nèi)壓介質(zhì)必需嚴(yán)格 除氧,要求其氧含量不超過0.05x10 一.膠囊氧化屬于橡膠返原在輪胎硫化過程中，膠囊因硫化介質(zhì)蒸汽或者過熱水中混入氧氣,發(fā)生氧化返原反應(yīng)，造成對膠囊內(nèi)壁侵蝕,這就是膠囊氧化.所以膠囊氧化其實(shí)就是橡膠被還原筆者到其它輪胎企業(yè)參觀交流，膠囊都有類似氧化現(xiàn)象,有的公司稱之為膠囊粘膠.輪胎硫化的內(nèi)壓管道是密封的，內(nèi)壓介質(zhì)是 除氧的，造成氧化的氧氣究竟從何而來，一般認(rèn)為 來自兩方面:(1)蒸汽或者過熱水除氧不完全，內(nèi)

5、 壓介質(zhì)含氧濃度過高;(2)軟化動(dòng)力水除氧不佳， 而帶動(dòng)膠囊運(yùn)動(dòng)的中心機(jī)構(gòu)活塞密封件損壞，密 封失效，導(dǎo)致動(dòng)力水帶氧混入膠囊但結(jié)合我公 司情況，發(fā)現(xiàn)問題并不是這么簡單，經(jīng)過認(rèn)真分析 發(fā)現(xiàn)許多解釋不通之處:(1)如果是內(nèi)壓介質(zhì)除氧 不完全引起膠囊氧化，則同一系統(tǒng)膠囊氧化會(huì)同 時(shí)產(chǎn)生，但膠囊氧化現(xiàn)象只出現(xiàn)于部分機(jī)臺(tái)，所以 內(nèi)壓介質(zhì)除氧不完全的原因可以排除;如果是 中心機(jī)構(gòu)活塞密封失效而導(dǎo)致動(dòng)力水帶氧進(jìn)入膠 囊，從而引起膠囊氧化，則更換活塞密封件后可消除膠囊氧化現(xiàn)象，但我公司徹底更換活塞密封件后卻沒有效果，所以動(dòng)力水帶氧進(jìn)入膠囊的原因可以排除;(3)膠囊氧化存在不確定性和無規(guī)律 性,同樣的硫化機(jī)，一

6、機(jī)臺(tái)的膠囊氧化，而相鄰機(jī)臺(tái)的膠囊卻不一定氧化;一臺(tái)雙模硫化機(jī)左模膠囊氧化，右模膠囊卻不一定氧化這一系列現(xiàn)象推翻了原來的膠囊氧化原因推斷. 為此，認(rèn)真剖析氧化損壞的膠囊，發(fā)現(xiàn)這些膠 囊有一個(gè)共同的特點(diǎn):重點(diǎn)侵蝕部位正好位于膠 囊進(jìn)氣噴射區(qū)域，如圖3所示（圖中陰影部分為氧 化重點(diǎn)區(qū)域）.對氧化膠囊粘膠進(jìn)行采樣分析，發(fā) 現(xiàn)試樣中759,6的丁基橡膠被脫硫還原，具有一定 圖3膠囊內(nèi)壁主要氧化部位示意 粘度和塑性這說明內(nèi)壓介質(zhì)帶氧引起膠囊氧化 （尤其在進(jìn)氣噴射區(qū)域）可是以上分析已經(jīng)排除 了內(nèi)壓介質(zhì)帶氧因素，為什么出現(xiàn)矛盾的結(jié)論？ 分析硫化工藝過程后得岀,經(jīng)中心機(jī)構(gòu)進(jìn)氣的內(nèi) 壓介質(zhì)有3種:定型蒸汽，內(nèi)壓蒸

7、汽，高溫過熱循 環(huán)水究竟是哪一種介質(zhì)引起膠囊氧化，進(jìn)一步 比較分析:如果內(nèi)壓蒸汽或高溫過熱循環(huán)水除氧 不完全，則同一系統(tǒng)內(nèi)膠囊氧化現(xiàn)象會(huì)同時(shí)出現(xiàn)， 可是膠囊氧化現(xiàn)象只出現(xiàn)于部分機(jī)臺(tái)，因此內(nèi)壓 蒸汽和高溫過熱循環(huán)水帶入氧氣的原因可以排 除至此，所有疑問都指向定型蒸汽一臺(tái)雙模 硫化機(jī)左模膠囊氧化，右模膠囊卻不一定氧化，這 也可能是定型蒸汽引起.在維修一臺(tái)硫化機(jī)時(shí)發(fā)現(xiàn)，左邊定型進(jìn)蒸汽 進(jìn)氣很慢,而左邊膠囊氧化嚴(yán)重新膠囊實(shí)際使 用壽命約ioo多次，而設(shè)計(jì)使用壽命為500次. 中心機(jī)構(gòu)活塞密封件已更換，但沒有效果定型 不佳會(huì)不會(huì)是造成膠囊氧化的原因呢?定型不佳 的原因很簡單，是因?yàn)槎ㄐ推胶忾y故障，而左，

8、右 定型蒸汽本身是沒有區(qū)別的，只是左，右定型平衡 閥有所區(qū)別是定型平衡出現(xiàn)問題閥造成了膠囊 氧化嗎?據(jù)此推斷,是定型平衡閥的金屬膜片破 裂后壓縮空氣混入管道內(nèi),打開機(jī)臺(tái)左邊的平衡 閥，果然驗(yàn)證了我們的判斷,定型平衡閥金屬膜片 破裂，如圖4所示.分析硫化工藝過程,這是氧氣的唯一來源，即 氧氣來源于控制定型進(jìn)汽的壓縮空氣，壓縮空氣 是不除氧的,由于平衡閥金屬膜片質(zhì)量問題和使 用次數(shù)過多，造成其破裂，從而致使定型平衡閥泄 漏,正是這個(gè)泄漏導(dǎo)致氧氣進(jìn)入膠囊.914?橡膠科技市場2010年第15期圖4破裂的定型平衡閥金屬膜片定型平衡閥工作原理如圖5所示，平衡閥金 屬膜片在閥門中間的閥桿上，平衡閥是靠金屬

9、膜 片上部的壓縮空氣壓力和金屬膜片下部的蒸汽壓 力平衡來控制平衡閥動(dòng)作的.出蒸圖5定型平衡閥工作原理示意壓縮空氣（圖中陰影部分）壓力的大小由硫化機(jī)操作面板上的調(diào)壓閥來調(diào)節(jié)，通過壓縮空氣壓力與平衡閥出氣（蒸汽）壓力的平衡來控制定型平 衡閥閥桿的動(dòng)作量,壓縮空氣壓力減小時(shí)閥桿靠 下部的彈簧復(fù)位來控制閥門的開啟和關(guān)閉，即通 過調(diào)節(jié)閥控制定型平衡閥壓縮空氣壓力大小，可達(dá)到控制膠囊進(jìn)氣（蒸汽）量大小的目的也就是說，硫化機(jī)操作面板上調(diào)壓閥風(fēng)壓的大小就是膠囊進(jìn)氣（蒸汽）壓力的大小,即通過控制調(diào)壓閥從而可以精確控制膠囊的進(jìn)氣（蒸汽）壓力,以滿足輪胎生產(chǎn)的定型工藝要求.定型平衡閥金屬膜片破裂后氧氣通過破裂的平衡

10、閥膜片沿膠囊進(jìn)氣管路進(jìn)入膠囊，如圖6所 示平衡閥泄漏時(shí)，蒸汽進(jìn)氣量小,壓縮空氣壓力 大于蒸汽進(jìn)氣壓力吋平衡閥才能動(dòng)作，但這一問 題沒有得到足夠重視，通常采用增大調(diào)壓閥風(fēng)量, 使蒸汽進(jìn)氣量增大的方法解決，此時(shí)平衡閥雖然 圖6氧氣與壓縮空氣混合進(jìn)入膠囊示意已不平衡,可是從表面上看仍然可以調(diào)大壓力，滿 足工藝要求.泄漏后平衡閥的不平衡導(dǎo)致大量氧氣隨壓縮空氣在定型時(shí)通過破裂的平衡閥金屬膜片進(jìn)入蒸 汽管道，然后隨蒸汽一同混合進(jìn)入膠囊，即在中心 機(jī)構(gòu)4個(gè)進(jìn)氣孔處噴人膠囊，對膠囊壁形成沖擊 (如圖3所示的環(huán)形陰影部位)，在輪胎定型尤其 是二次定型時(shí)，氧分子與丁基橡膠高溫激烈碰撞， 橡膠分了鏈斷裂,發(fā)生還原反應(yīng)，且氣壓越大，對 膠囊壁的沖刷，侵蝕越嚴(yán)重，膠囊氧化越嚴(yán)重.3膠囊氧化的解決措施找到了膠囊氧化的原因，膠囊氧化的問題也 就迎刃而解，即定期檢查定型平衡閥金屬膜片，保 證壓縮空氣不混入定型蒸汽.定型平衡閥金屬膜片破裂的2個(gè)現(xiàn)象如下.(1)定型蒸汽進(jìn)汽很慢,硫化機(jī)操作面板上的 調(diào)壓閥風(fēng)壓表上壓力明顯大于膠囊的進(jìn)汽壓力