CN109467755A - 一种低生热实心轮胎及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种低生热实心轮胎及其制备方法，涉及实心轮胎制造领域。一种低生热实心轮胎,由位于内圈的基部胶层、位于外圈的胎面胶层、将基部胶层和胎面胶层连为一体的胎心胶层三部分构成。与现有技术相比，本发明以天然橡胶和顺丁橡胶为主要胶料，根据实心轮胎载重行驶时，胎体各部位产生的热量特点及散热特点，综合考虑到胎面磨损情况，对胎面胶、胎心胶、基部胶进行专门设计，从降低橡胶材料的生热性和提高胎体的导热性两方面同时着手，结合实心轮胎的生产工艺方法，制备出低生热的实心轮胎，能有效降低胎体工作时的升温速度。

Description

一种低生热实心轮胎及其制备方法
技术领域
本发明涉及实心轮胎，特别涉及一种低生热实心轮胎及其制备方法。
背景技术
目前，三层复合成型的实心轮胎市场反馈很好，具体结构包括位于内圈的基部胶层、位于外圈的胎面胶层、将基部胶层和胎面胶层连为一体的胎心胶层三部分。
实心轮胎因其耐穿刺性好、不必充气等优点，主要应用于矿物开采、工程建设及货物运输等方面，而实心轮胎的胎体温度对其使用情况有重要影响作用，长时间处于高温，橡胶材料力学性能下降快，易老化破坏。在实心轮胎载重行驶时，橡胶胎体的热量主要来自胎体在应力应变下的往复运动中，机械滞后损失产生的热量，这部分热量远大于胎面与地面的摩擦生热，而且，大量热量蓄积在胎体内部，散热慢，会导致胎体温度快速升高。
如何降低橡胶材料的生热性、提高导热性，是解决实心轮胎在载重行驶时温度上升过快过高的关键。
发明内容
为解决现有技术中的不足，本发明提供了一种低生热实心轮胎及其制备方法，对基部胶层、胎心胶层、胎面胶层进行具体材料设计，降低胎体工作时的升温速度。
本发明采用的技术方案是，一种低生热实心轮胎,由位于内圈的基部胶层、位于外圈的胎面胶层、将基部胶层和胎面胶层连为一体的胎心胶层三部分构成。
其中，胎面胶层的橡胶原料，包括：5号标准胶50份、牌号为BR9000的顺丁橡胶50份、白炭黑30份、炭黑20～30份、氧化锌5～10份、硬脂酸3份、硫磺3～5份、促进剂FZ 3份、防焦剂0.7份、防老剂3份、芳纶纤维0～1份、Si-69 3～4份；
胎心胶层的橡胶原料，包括：5号标准胶60份、牌号为BR9000的顺丁橡胶40份、白炭黑40份、炭黑0～20份、氧化铝0～10份、增粘树脂10～13份、氧化锌5～10份、硬脂酸3份、硫磺3～5份、促进剂FZ 3份、防焦剂0.7份、防老剂3份、芳纶纤维0.1～2份、Si-69 4～5份；
基部胶层的橡胶原料，包括：5号标准胶60份、牌号为BR9000的顺丁橡胶40份、白炭黑40份、炭黑0～20份、氧化铝0～15份、氧化锌5～10份、硬脂酸3份、硫磺3～5份、促进剂FZ3份、防焦剂0.7份、防老剂3份、芳纶纤维0.1～3份、Si-69 4～5份。
进一步，胎面胶层的橡胶原料中炭黑为N330；胎心胶层的橡胶原料和基部胶层的橡胶原料中所使用的炭黑为N110。
进一步，胎心胶层的橡胶原料、基部胶层的橡胶原料中所使用的氧化铝是由十六烷基三甲氧基硅烷进行表面改性的氧化铝。
在实心轮胎载重行驶时，胎面不停地摩擦地面，会出现摩擦损耗及摩擦生热，所以，胎面胶地设计需要兼顾耐磨性和生热性。胎面在实心轮胎地最外侧，产生的热量易于散发到大气中，对生热性的要求不是太高。天然橡胶与顺丁橡胶并用，对耐磨、低生热都有利；使用白炭黑补强，相对于炭黑来说，会降低硫化胶的生热性，但对硫化胶的耐磨性不利；在本发明中，在胎面胶中，将白炭黑与炭黑结合使用。
胎体内侧的胎心胶和基部胶，从降低橡胶的生热性和提高导热性方面进行的。天然橡胶与顺丁橡胶并用，白炭黑与炭黑结合补强，以及氧化锌、氧化铝和芳纶纤维的使用，都对降低胎体工作时的升温速度有积极作用。
氧化锌、氧化铝和芳纶纤维都兼有提高橡胶导热性的作用。Si-69会提高各个填料与胶料的结合作用。由十六烷基三甲氧基硅烷进行表面改性的氧化铝，在胶料中分散性更好，降低胎体材料的节点生热率效果更明显。
同时，填料的结构度对于橡胶材料的生热性和耐磨性也有影响。在胎面胶层的橡胶原料中选用较高结构度的N330，而胎心胶层的橡胶原料和基部胶层的橡胶原料中使用低结构度的N110。
所述的低生热实心轮胎的制备方法，包括以下步骤：
S1、炼胶，对胎面胶层的橡胶原料、胎心胶层的橡胶原料、基部胶层的橡胶原料分别在三条炼胶生产线上进行炼胶，分别得到胎面胶料、胎心胶料、基部胶料；
S2、清理钢圈表面杂质，再抛光、喷砂处理，然后在钢圈与橡胶接触部位涂胶黏剂，干燥，待用；
S3、将S1中的基部胶料，经开炼机热炼压出胶片，再经成型机卷曲到S2中待用的钢圈上，再将胎心胶料、胎面胶料经开炼机、成型机依次卷曲到表面有胶的钢圈外表面，得到待硫化的实心轮胎；
S4、将S3中的待硫化的实心轮胎，放入模具中，加热硫化，145℃，硫化55～80分钟，得到低生热实心轮胎。
与现有技术相比，本发明以天然橡胶和顺丁橡胶为主要胶料，根据实心轮胎载重行驶时，胎体各部位产生的热量特点及散热特点，综合考虑到胎面磨损情况，对胎面胶、胎心胶、基部胶进行专门设计，从降低橡胶材料的生热性和提高胎体的导热性两方面同时着手，结合实心轮胎的生产工艺方法，制备出低生热的实心轮胎，能有效降低胎体工作时的升温速度。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式，对本发明作进一步详细说明。
实施例1：一种低生热实心轮胎的制备,
胎面胶层的橡胶原料，包括：5号标准胶50份、牌号为BR9000的顺丁橡胶50份、白炭黑30份、炭黑20份、氧化锌5份、硬脂酸3份、硫磺3份、促进剂FZ 3份、防焦剂0.7份、防老剂3份、Si-693份；
胎心胶层的橡胶原料，包括：5号标准胶60份、牌号为BR9000的顺丁橡胶40份、白炭黑40份、增粘树脂10份、氧化锌5份、硬脂酸3份、硫磺3份、促进剂FZ 3份、防焦剂0.7份、防老剂3份、芳纶纤维0.1份、Si-69 4份；
基部胶层的橡胶原料，包括：5号标准胶60份、牌号为BR9000的顺丁橡胶40份、白炭黑40份、氧化锌5份、硬脂酸3份、硫磺3份、促进剂FZ 3份、防焦剂0.7份、防老剂3份、芳纶纤维0.1份、Si-69 4份。
制备过程：
S1、炼胶，将天然橡胶、顺丁橡胶加入到密炼机中，依次加入白炭黑、Si-69、炭黑、芳纶纤维、氧化锌、硬脂酸、促进剂FZ、防焦剂、防老剂、硫磺，将起始温度设为60℃，排胶温度设为90℃，密炼3分钟；对胎面胶层的橡胶原料、胎心胶层的橡胶原料、基部胶层的橡胶原料分别在三条炼胶生产线上进行炼胶，分别得到胎面胶料、胎心胶料、基部胶料；
S2、清理钢圈表面杂质，再抛光、喷砂处理，然后在钢圈与橡胶接触部位涂胶黏剂，干燥，待用；
S3、先将S1中的基部胶料，经开炼机热炼压出胶片，再经成型机卷曲到S2中待用的钢圈上，再将胎心胶料、胎面胶料经开炼机、成型机依次卷曲到表面有胶的钢圈外表面，得到待硫化的实心轮胎；
S4、将S3中的待硫化的实心轮胎，放入模具中，加热硫化，145℃，硫化65分钟，得到结构为包含内圈的基部胶层、位于外圈的胎面胶层、将基部胶层和胎面胶层连为一体的胎心胶层三部分的低生热实心轮胎。
在制备中，对硫化胶进行了力学测试：拉伸强度15.6MPa，撕裂强度54.7kN/m，拉断伸长率326％，硬度87A，拉断永久变形18.8％，磨耗量0.35cm3/1.61km，压缩动态温升27℃(测试时间为25min)。
实施例2：一种低生热实心轮胎的制备,
胎面胶层的橡胶原料，包括：5号标准胶50份、牌号为BR9000的顺丁橡胶50份、白炭黑30份、炭黑30份、氧化锌10份、硬脂酸3份、硫磺5份、促进剂FZ 3份、防焦剂0.7份、防老剂3份、芳纶纤维1份、Si-69 4份；
胎心胶层的橡胶原料，包括：5号标准胶60份、牌号为BR9000的顺丁橡胶40份、白炭黑40份、炭黑20份、氧化铝10份、增粘树脂13份、氧化锌10份、硬脂酸3份、硫磺5份、促进剂FZ3份、防焦剂0.7份、防老剂3份、芳纶纤维2份、Si-69 5份；
基部胶层的橡胶原料，包括：5号标准胶60份、牌号为BR9000的顺丁橡胶40份、白炭黑40份、炭黑20份、氧化铝15份、氧化锌10份、硬脂酸3份、硫磺5份、促进剂FZ 3份、防焦剂0.7份、防老剂3份、芳纶纤维3份、Si-69 5份。
制备过程：
S1、炼胶，将天然橡胶、顺丁橡胶加入到密炼机中，依次加入白炭黑、Si-69、炭黑、芳纶纤维、氧化锌、氧化铝、硬脂酸、促进剂FZ、防焦剂、防老剂、硫磺，将起始温度设为65℃，排胶温度设为90℃，密炼3分钟；对胎面胶层的橡胶原料、胎心胶层的橡胶原料、基部胶层的橡胶原料分别在三条炼胶生产线上进行炼胶，分别得到胎面胶料、胎心胶料、基部胶料；
S2、清理钢圈表面杂质，再抛光、喷砂处理，然后在钢圈与橡胶接触部位涂胶黏剂，干燥，待用；
S3、先将S1中的基部胶料，经开炼机热炼压出胶片，再经成型机卷曲到S2中待用的钢圈上，再将胎心胶料、胎面胶料经开炼机、成型机依次卷曲到表面有胶的钢圈外表面，得到待硫化的实心轮胎；
S4、将S3中的待硫化的实心轮胎，放入模具中，加热硫化，145℃，硫化55分钟，得到结构为包含内圈的基部胶层、位于外圈的胎面胶层、将基部胶层和胎面胶层连为一体的胎心胶层三部分的低生热实心轮胎。
在制备中，对硫化胶进行了力学测试：拉伸强度20.9MPa，撕裂强度59.7kN/m，拉断伸长率296％，硬度88A，拉断永久变形16.2％，磨耗量0.30cm3/1.61km，压缩动态温升21℃(测试时间为25min)。
实施例3：一种低生热实心轮胎的制备,
胎面胶层的橡胶原料，包括：5号标准胶50份、牌号为BR9000的顺丁橡胶50份、白炭黑30份、N330炭黑25份、氧化锌6份、硬脂酸3份、硫磺3.5份、促进剂FZ 3份、防焦剂0.7份、防老剂3份、芳纶纤维0.5份、Si-69 3.5份；
胎心胶层的橡胶原料，包括：5号标准胶60份、牌号为BR9000的顺丁橡胶40份、白炭黑40份、N110炭黑5份、氧化铝5份、增粘树脂12份、氧化锌6份、硬脂酸3份、硫磺4份、促进剂FZ 3份、防焦剂0.7份、防老剂3份、芳纶纤维1份、Si-69 4.5份；
基部胶层的橡胶原料，包括：5号标准胶60份、牌号为BR9000的顺丁橡胶40份、白炭黑40份、N110炭黑5份、氧化铝5份、氧化锌6份、硬脂酸3份、硫磺3.5份、促进剂FZ 3份、防焦剂0.7份、防老剂3份、芳纶纤维1份、Si-69 4.5份。
制备过程：
S1、炼胶，将天然橡胶、顺丁橡胶加入到密炼机中，依次加入白炭黑、Si-69、炭黑、芳纶纤维、氧化锌、氧化铝、硬脂酸、促进剂FZ、防焦剂、防老剂、硫磺，将起始温度设为65℃，排胶温度设为90℃，密炼3分钟；对胎面胶层的橡胶原料、胎心胶层的橡胶原料、基部胶层的橡胶原料分别在三条炼胶生产线上进行炼胶，分别得到胎面胶料、胎心胶料、基部胶料；
S2、清理钢圈表面杂质，再抛光、喷砂处理，然后在钢圈与橡胶接触部位涂胶黏剂，干燥，待用；
S3、先将S1中的基部胶料，经开炼机热炼压出胶片，再经成型机卷曲到S2中待用的钢圈上，再将胎心胶料、胎面胶料经开炼机、成型机依次卷曲到表面有胶的钢圈外表面，得到待硫化的实心轮胎；
S4、将S3中的待硫化的实心轮胎，放入模具中，加热硫化，145℃，硫化70分钟，得到结构为包含内圈的基部胶层、位于外圈的胎面胶层、将基部胶层和胎面胶层连为一体的胎心胶层三部分的低生热实心轮胎。
在制备中，对硫化胶进行了力学测试：拉伸强度18.9MPa，撕裂强度58.4kN/m，拉断伸长率293％，硬度82A，拉断永久变形17.2％，磨耗量0.31cm3/1.61km，压缩动态温升24℃(测试时间为25min)。
实施例4：一种低生热实心轮胎的制备,
胎面胶层的橡胶原料，包括：5号标准胶50份、牌号为BR9000的顺丁橡胶50份、白炭黑30份、N330炭黑22份、氧化锌8份、硬脂酸3份、硫磺4份、促进剂FZ 3份、防焦剂0.7份、防老剂3份、芳纶纤维1份、Si-69 4份；
胎心胶层的橡胶原料，包括：5号标准胶60份、牌号为BR9000的顺丁橡胶40份、白炭黑40份、N110炭黑10份、氧化铝8份、增粘树脂13份、氧化锌8份、硬脂酸3份、硫磺5份、促进剂FZ3份、防焦剂0.7份、防老剂3份、芳纶纤维2份、Si-69 5份；
基部胶层的橡胶原料，包括：5号标准胶60份、牌号为BR9000的顺丁橡胶40份、白炭黑40份、N110炭黑15份、氧化铝10份、氧化锌10份、硬脂酸3份、硫磺5份、促进剂FZ 3份、防焦剂0.7份、防老剂3份、芳纶纤维3份、Si-69 5份。
胎心胶层和基部胶层的氧化铝是十六烷基三甲氧基硅烷改性氧化铝。
制备过程：
S1、炼胶，将天然橡胶、顺丁橡胶加入到密炼机中，依次加入白炭黑、Si-69、炭黑、芳纶纤维、氧化锌、氧化铝、硬脂酸、促进剂FZ、防焦剂、防老剂、硫磺，将起始温度设为65℃，排胶温度设为90℃，密炼3分钟；对胎面胶层的橡胶原料、胎心胶层的橡胶原料、基部胶层的橡胶原料分别在三条炼胶生产线上进行炼胶，分别得到胎面胶料、胎心胶料、基部胶料；
S2、清理钢圈表面杂质，再抛光、喷砂处理，然后在钢圈与橡胶接触部位涂胶黏剂，干燥，待用；
S3、先将S1中的基部胶料，经开炼机热炼压出胶片，再经成型机卷曲到S2中待用的钢圈上，再将胎心胶料、胎面胶料经开炼机、成型机依次卷曲到表面有胶的钢圈外表面，得到待硫化的实心轮胎；
S4、将S3中的待硫化的实心轮胎，放入模具中，加热硫化，145℃，硫化80分钟，得到结构为包含内圈的基部胶层、位于外圈的胎面胶层、将基部胶层和胎面胶层连为一体的胎心胶层三部分的低生热实心轮胎。
在制备中，对硫化胶进行了力学测试：拉伸强度22.7MPa，撕裂强度61.7kN/m，拉断伸长率261％，硬度88A，拉断永久变形19.2％，磨耗量0.30cm3/1.61km，压缩动态温升18℃(测试时间为25min)。
实施例5：一种低生热实心轮胎的制备,
胎面胶层的橡胶原料，包括：5号标准胶50份、牌号为BR9000的顺丁橡胶50份、白炭黑30份、N330炭黑20份、氧化锌5份、硬脂酸3份、硫磺3份、促进剂FZ 3份、防焦剂0.7份、防老剂3份、Si-69 3份；
胎心胶层的橡胶原料，包括：5号标准胶60份、牌号为BR9000的顺丁橡胶40份、白炭黑40份、增粘树脂10份、氧化锌5份、硬脂酸3份、硫磺3份、促进剂FZ 3份、防焦剂0.7份、防老剂3份、芳纶纤维2份、Si-69 5份；
基部胶层的橡胶原料，包括：5号标准胶60份、牌号为BR9000的顺丁橡胶40份、白炭黑40份、氧化锌5份、硬脂酸3份、硫磺5份、促进剂FZ 3份、防焦剂0.7份、防老剂3份、芳纶纤维3份、Si-69 5份。
胎心胶层和基部胶层的氧化铝是十六烷基三甲氧基硅烷改性氧化铝。
制备过程：
S1、炼胶，将天然橡胶、顺丁橡胶加入到密炼机中，依次加入白炭黑、Si-69、炭黑、芳纶纤维、氧化锌、氧化铝、硬脂酸、促进剂FZ、防焦剂、防老剂、硫磺，将起始温度设为65℃，排胶温度设为90℃，密炼3分钟；对胎面胶层的橡胶原料、胎心胶层的橡胶原料、基部胶层的橡胶原料分别在三条炼胶生产线上进行炼胶，分别得到胎面胶料、胎心胶料、基部胶料；
S2、清理钢圈表面杂质，再抛光、喷砂处理，然后在钢圈与橡胶接触部位涂胶黏剂，干燥，待用；
S3、先将S1中的基部胶料，经开炼机热炼压出胶片，再经成型机卷曲到S2中待用的钢圈上，再将胎心胶料、胎面胶料经开炼机、成型机依次卷曲到表面有胶的钢圈外表面，得到待硫化的实心轮胎；
S4、将S3中的待硫化的实心轮胎，放入模具中，加热硫化，145℃，硫化80分钟，得到结构为包含内圈的基部胶层、位于外圈的胎面胶层、将基部胶层和胎面胶层连为一体的胎心胶层三部分的低生热实心轮胎。
在制备中，对硫化胶进行了力学测试：拉伸强度18.3MPa，撕裂强度58.7kN/m，拉断伸长率291％，硬度88A，拉断永久变形19.2％，磨耗量0.33cm3/1.61km，压缩动态温升24℃(测试时间为25min)。
实施例6：一种低生热实心轮胎的制备,
胎面胶层的橡胶原料，包括：5号标准胶50份、牌号为BR9000的顺丁橡胶50份、白炭黑30份、N330炭黑30份、氧化锌10份、硬脂酸3份、硫磺5份、促进剂FZ 3份、防焦剂0.7份、防老剂3份、芳纶纤维1份、Si-69 4份；
胎心胶层的橡胶原料，包括：5号标准胶60份、牌号为BR9000的顺丁橡胶40份、白炭黑40份、N110炭黑20份、氧化铝10份、增粘树脂13份、氧化锌8份、硬脂酸3份、硫磺5份、促进剂FZ3份、防焦剂0.7份、防老剂3份、芳纶纤维1.5份、Si-69 5份；
基部胶层的橡胶原料，包括：5号标准胶60份、牌号为BR9000的顺丁橡胶40份、白炭黑40份、N110炭黑20份、氧化铝15份、氧化锌10份、硬脂酸3份、硫磺5份、促进剂FZ 3份、防焦剂0.7份、防老剂3份、芳纶纤维2.5份、Si-69 5份。
胎心胶层和基部胶层的氧化铝是十六烷基三甲氧基硅烷改性氧化铝。
制备过程：
S1、炼胶，将天然橡胶、顺丁橡胶加入到密炼机中，依次加入白炭黑、Si-69、炭黑、芳纶纤维、氧化锌、氧化铝、硬脂酸、促进剂FZ、防焦剂、防老剂、硫磺，将起始温度设为65℃，排胶温度设为90℃，密炼3分钟；对胎面胶层的橡胶原料、胎心胶层的橡胶原料、基部胶层的橡胶原料分别在三条炼胶生产线上进行炼胶，分别得到胎面胶料、胎心胶料、基部胶料；
S2、清理钢圈表面杂质，再抛光、喷砂处理，然后在钢圈与橡胶接触部位涂胶黏剂，干燥，待用；
S3、先将S1中的基部胶料，经开炼机热炼压出胶片，再经成型机卷曲到S2中待用的钢圈上，再将胎心胶料、胎面胶料经开炼机、成型机依次卷曲到表面有胶的钢圈外表面，得到待硫化的实心轮胎；
S4、将S3中的待硫化的实心轮胎，放入模具中，加热硫化，145℃，硫化70分钟，得到结构为包含内圈的基部胶层、位于外圈的胎面胶层、将基部胶层和胎面胶层连为一体的胎心胶层三部分的低生热实心轮胎。
在制备中，对硫化胶进行了力学测试：拉伸强度18.1MPa，撕裂强度53.7kN/m，拉断伸长率332％，硬度88A，拉断永久变形23.7％，磨耗量0.36cm3/1.61km，压缩动态温升19℃(测试时间为25min)。

Claims (4)

1.一种低生热实心轮胎,由位于内圈的基部胶层、位于外圈的胎面胶层、将基部胶层和胎面胶层连为一体的胎心胶层三部分构成，其特征在于，
胎面胶层的橡胶原料，包括：5号标准胶50份、牌号为BR9000的顺丁橡胶50份、白炭黑30份、炭黑20～30份、氧化锌5～10份、硬脂酸3份、硫磺3～5份、促进剂FZ 3份、防焦剂0.7份、防老剂3份、芳纶纤维0～1份、Si-69 3～4份；
胎心胶层的橡胶原料，包括：5号标准胶60份、牌号为BR9000的顺丁橡胶40份、白炭黑40份、炭黑0～20份、氧化铝0～10份、增粘树脂10～13份、氧化锌5～10份、硬脂酸3份、硫磺3～5份、促进剂FZ 3份、防焦剂0.7份、防老剂3份、芳纶纤维0.1～2份、Si-69 4～5份；
基部胶层的橡胶原料，包括：5号标准胶60份、牌号为BR9000的顺丁橡胶40份、白炭黑40份、炭黑0～20份、氧化铝0～15份、氧化锌5～10份、硬脂酸3份、硫磺3～5份、促进剂FZ 3份、防焦剂0.7份、防老剂3份、芳纶纤维0.1～3份、Si-69 4～5份。
2.根据权利要求1所述的一种低生热实心轮胎，其特征在于，所述的胎面胶层的橡胶原料中炭黑为N330；所述的胎心胶层的橡胶原料和基部胶层的橡胶原料中所使用的炭黑为N110。
3.根据权利要求1所述的一种低生热实心轮胎，其特征在于，所述胎心胶层的橡胶原料、基部胶层的橡胶原料中所使用的氧化铝是由十六烷基三甲氧基硅烷进行表面改性的氧化铝。
4.权利要求1至3中任一所述的低生热实心轮胎的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、炼胶，对胎面胶层的橡胶原料、胎心胶层的橡胶原料、基部胶层的橡胶原料分别在三条炼胶生产线上进行炼胶，分别得到胎面胶料、胎心胶料、基部胶料；
S2、清理钢圈表面杂质，再抛光、喷砂处理，然后在钢圈与橡胶接触部位涂胶黏剂，干燥，待用；
S3、将S1中的基部胶料，经开炼机热炼压出胶片，再经成型机卷曲到S2中待用的钢圈上，再将胎心胶料、胎面胶料经开炼机、成型机依次卷曲到表面有胶的钢圈外表面，得到待硫化的实心轮胎；
S4、将S3中的待硫化的实心轮胎，放入模具中，加热硫化，145℃，硫化55～80分钟，得到低生热实心轮胎。
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