CN101323175A - 一种子午线轮胎钢丝圈部件及制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种子午线轮胎钢丝圈部件及制备工艺，由橡胶基材、防老体系、补强体系、粘合体系、硫化体系和辐射敏化剂按比例混合组成混合物，将上述橡胶混合物在密炼机中进行混炼，按轮胎钢丝圈生产工艺对镀铜钢丝进行敷胶，制成子午线轮胎敷胶钢丝带，在恒张力牵引束下装置下用电子加速器产生的束流对子午线轮胎敷胶钢丝带进辐照，在限氧辐射条件下，完成子午线轮胎钢丝圈部件辐照预硫化处理。本发明经辐射处理的子午线轮胎钢丝圈部件生胶格林强度高、结构尺寸及性能的稳定、提高钢丝抽出力、增加钢丝圈胶层粘合强度、能提高轮胎品质，辐照剂量小，缩短产品制备时间，生产效率高，利于环境保护。
Description
所属技术领域
本发明涉及橡胶轮胎加工技术领域，具体涉及一种子午线轮胎钢丝圈部件及制备工艺。
技术背景
轮胎是汽车上最重要的组成部件之一，它直接与路面接触，和汽车悬架共同来缓和汽车行驶时所受到的冲击，保证汽车有良好的乘座舒适性和行驶平顺性，起到保证车轮和路面有良好的附着性，提高汽车的牵引性、制动性和通过性，承受着汽车的重量的作用。轮胎在汽车上所起的重要性不言而喻。轮胎是以橡胶材料为主要基材，多个部件组合后，经硫化处理工艺定型而成，轮胎的种类很多，其中子午线无内胎轮胎应用广泛，子午线无内胎轮胎中钢丝圈部件承受着充气压力、制动力矩、侧滑和离心力、以及胎圈与轮辋配合上所造成的复杂应力，轮胎胎圈部件所受应力大、形变复杂，其材料和硫化成型工艺直接影响轮胎的产品质量。为了避免胎圈在硫化过程中变形，一般将敷好橡胶的钢丝圈在硫化罐中进行半硫化，避免制造成型时橡胶移动变形，钢丝外漏。传统硫化工艺通常是蒸汽硫化，硫化后的敷胶钢丝圈再经沾胶涂敷工序，增加其与其它部件的粘结性，保证整胎硫化。采用蒸汽硫化，需要高温、高压蒸汽作为热源，用过热水或氮气提供内压，能源消耗很大，同时，在浸胶涂敷工序中，溶剂的挥发凉置也制约了轮胎自动化连续生产的效率。如何克服上述传统子午线轮胎钢丝圈部件制造工艺中的缺点，提高轮胎钢丝圈生胶的格林强度，结构尺寸及性能稳定，降低硫化体系用量，利于保护环境并提高连续自动化生产效率，是当前本技术领域中急需解决的课题。
发明内容
本发明的目的是提供一种经辐射处理后生胶格林强度高、结构尺寸及性能的稳定、增强钢丝圈胶料的粘合强度、降低硫化体系用量，提高连续自动化生产效率的子午线轮胎钢丝圈部件及制备工艺。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种子午线轮胎钢丝圈部件及制备工艺，其特点是：由基材橡胶、防老体系、补强填充体系、粘合体系、硫化体系和辐射敏化剂混合组成混合物，各组分含量为：
基材橡胶100份
补强填充体系30-120份
防老体系1-10份
粘合体系5-10份
硫化体系1-20份
辐射交联敏化剂0-20份
其中：橡胶为天然橡胶，各组分用量单位以质量份计；
按上述配方采用密炼机将橡胶基材、防老体系、补强体系、粘合体系、硫化体系和辐射敏化剂等进行混炼，混炼温度为60-110℃，混炼时间在为20-40分钟，混炼均匀后排胶，停放8-12小时后在开炼机上加入硫化体系，完成混炼胶制备，按照子午线轮胎钢丝圈生产工艺对镀铜钢丝进行挤出、敷胶，制成单层或多层敷胶钢丝带；对敷胶钢丝带进行辐照预硫化处理，使用电子加速器发射电子束对敷胶钢丝带进行辐照，将敷胶钢丝带固定在恒张力牵引束下传输装置上，在限氧辐射条件下，将单层或多层覆胶钢丝带通过牵引装置从电子加速器的扫描窗下通过，进行限氧换面辐照，通过扫描窗时橡胶混合物片材有一定牵引力，辐照时选择的电子加速器束流能量为0.5-10MeV，束流强度为0.2-100mA，，电子束扫描宽度0.2-0.8米，钢丝带辐照吸收剂量30-120kGy，传送速度为1-140m/min，限氧辐射条件为采用氮气、氩气惰性气体保护。将辐照后的单层或多层覆胶钢丝带，经缠绕工艺后压制成轮胎钢丝圈部件，完成辐射处理的子午线轮胎钢丝圈部件的制备。
上述所述的补强填充体系为通用炉黑N660和高耐磨型N330的并用体系。
上述所述的防老剂为对苯二胺衍生物类防老剂，包括N-苯基-N’-异丙基对苯二胺(4010NA)或N-苯基-N’-环己基对苯二胺(4010)。
上述所述的粘合体系为石油树脂，包括C5石油树脂或1102石油树脂。
上述所述的硫化体系包括硫磺、硫化促进剂和硫化活性剂；硫磺包括充油不溶性硫磺IS-7020或充油不溶性硫磺IS-6030；硫化活性剂有氧化锌、硬脂酸，硫化促进剂为次磺酰胺类和秋兰姆类并用促进体系，包括N-环己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺(CZ)/二硫化四甲基秋兰姆(TMTD)或N-环己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺(CZ)/一硫化四甲基秋兰姆(TMTM)。硫黄硫化体系的总用量为1-20份，其中硫化促进剂1-4份，硫化活化剂5-10份，硫黄2-6份。
上述所述的辐射敏化剂为四官能团交联助剂，包括季戊四醇四丙烯酸酯或乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯或二甲基丙烯酸四甘醇酯。
本发明辐射预处理轮胎钢丝圈的原理是通过调整电子加速器束流能量来实现材料均匀辐射流化，高能射线粒子通过照射橡胶基材，在常温常压下，激活橡胶大分子，产生活性自由基，这些自由基之间的相互结合(偶合终止)，导致分子之间发生交联，最终形成立体三维网状结构，达到热硫化的效果，由于在这个过程中无需添加任何助剂就能实现部分橡胶大分子的交联，因此可以降低硫磺和促进剂的用量，使橡胶材料达到同等硫化效果，硫化体系的降低，可减少对环境造成的污染，利于环境保护。采用子午线轮胎钢丝圈部件胶料辐射预硫化技术，能显著提高子午线轮胎钢丝圈部件生胶的格林强度，取代传统的硫化罐半硫化工艺，同时不影响钢丝圈胶层与三角胶层的粘合强度，提高钢丝圈中钢丝的抽出力，保证轮胎加工成型时胶层的均匀性和稳定性，提高轮胎的品质；通过添加辐射交联敏化剂，在满足提高胶片格林强度的同时，可降低辐照剂量，节省电子加速器能量，提高生产效率。本发明电子加速器辐照过程的进行，可以通过外建加速器装置从轮胎钢丝圈挤出敷胶生产线上取敷胶钢丝带实现离线辐照，也可在轮胎生产线上增加电子加速器装置来实现连续在线辐照。
实验检测证明，本发明可以达到如下效果：对于子午线轮胎钢丝圈部件辐照30-120KGy剂量后，生胶的格林强度比未辐照增加了50％-300％，钢丝抽出力提高20％-40％，使敷胶钢丝圈得到初步定型，避免了钢丝圈敷胶在后序工艺中的变形，缩短制备过程生产时间，提高自动化连续生产效率，加入辐射交联敏化剂，能降低辐照剂量，节省能源，减少因硫化体系的加入对环境造成的污染，辐射预硫化工艺完全可代替传统的硫化罐半硫化工艺。
由于采用了上述子午线轮胎钢丝圈部件橡胶组合物的优选配方及辐射预硫化制备工艺，使得本发明经辐射处理的钢丝圈部件生胶格林强度高、结构尺寸及性能稳定、增强钢丝圈胶料粘合强度、降低硫化体系用量，利于环境保护，提高连续自动化生产效率，可以有效提高轮胎品质，达到了本发明的目的。
具体实施方式：
下面结合具体实施例进一步详细描述本发明：
实施例1：
子午线轮胎钢丝圈部件胶层配方：天然橡胶100，炭黑(660)60，炭黑(N330)30，氧化锌10，硬脂酸1.5，防老剂(4010NA)2，石油树脂(C5)7，充油不溶性硫磺(IS-7020)4，促进剂(CZ)2.0，促进剂(TMTD)0.5。
以上各组分用量单位以质量份计。
按上述配方采用密炼机将橡胶基材、防老体系、补强体系、粘合体系、硫化体系等进行混炼，混炼温度为80℃，混炼时间在30分钟，将胶混炼均匀后排胶；停放8-12小时后在开炼机上加入硫化体系，完成混炼胶制备。按照子午线轮胎钢丝圈生产工艺对镀铜钢丝进行挤出、敷胶，制成单层或多层敷胶钢丝带。轮胎钢丝带固定在电子加速器下的恒张力牵引束下传输装置上，进行辐射处理。电子加速器能量为8MeV，束流强度5mA，电子束扫描宽度600mm，轮胎钢丝带辐照吸收剂量60kGy，束下装置传输速度为50m/min，辐照氛围为氮气保护。将辐照后的单层或多层敷胶钢丝带，缠绕压制成轮胎钢丝圈部件，完成辐射处理的子午线轮胎钢丝圈部件的制备。
检测表明：本发明在辐照过程中，子午线轮胎钢丝圈部件的温度变化不大。在辐射剂量60kGy条件下，橡胶材料格林强度较未辐照大于200％，钢丝抽出力提高40％，轮胎钢丝圈自粘性以及与其它部件层间粘合保持较好，使敷胶钢丝圈得到初步定型，避免了钢丝圈敷胶在后序工艺中的变形，提高轮胎的品质，缩短制备过程生产时间，对产品硫化性能和硫化定型后机械性能无不良影响，样胎综合性能优于同类产品。
实施例2：
子午线轮胎钢丝圈部件胶层配方：天然橡胶100，炭黑(660)60，炭黑(N330)30，氧化锌10，硬脂酸1.5，防老剂(4010NA)2，石油树脂(C5)7，充油不溶性硫磺(IS-7020)4，促进剂(CZ)1.5，促进剂(TMTD)0.5。
橡胶材料混炼工艺、轮胎钢丝圈挤出覆胶制备工艺及辐射预处理工艺同实施例1。
在本实施例中，是通过对轮胎钢丝圈组合物的硫化体系进行调整后，经过对轮胎钢丝圈部件进行辐射预处理，钢丝圈部件的各项性能经过检测，证明采用辐射预处理技术对轮胎钢丝圈部件施行预硫化后，除能明显提高产品的品质外，还能有效降低硫化体系的用量，对硫化胶的力学性能基本没有影响。
实施例3：
子午线轮胎钢丝圈部件胶层配方：天然橡胶100，炭黑(660)60，炭黑(N330)30，氧化锌10，硬脂酸1.5，防老剂(4010NA)2，石油树脂(C5)7，充油不溶性硫磺(IS-7020)4，促进剂(CZ)2.0，促进剂(TMTD)0.5，季戊四醇四丙烯酸酯5。
橡胶材料混炼工艺、轮胎钢丝圈挤出敷胶制备工艺同实施例1，在辐射预处理工艺中，敷胶轮胎钢丝带固定在电子加速器下的恒张力束下传输装置上，进行辐射处理。电子加速器穿透能量为8MeV，束流强度5mA，电子束扫描宽度600mm，覆胶轮胎钢丝带辐照吸收剂量选择40kGy，束下装置传传输速度为50m/min，辐照氛围为氮气进行保护，电子加速器辐照采用一台电子加速器单面辐照。
加入辐射交联敏化剂经辐射预处理的轮胎钢丝圈部件，其生胶格林强度与实施例1中达到同等的性能要求，辐射预处理剂量由60kGy可降低到40kGy，即鉴于辐射交联敏化剂的敏化效应，可明显提高辐射效果，降低辐射处理剂量，节省能源，同时还能有效降低辐照对钢丝圈胶粘性的负效应。
Claims (6)
1.一种子午线轮胎钢丝圈部件及制备工艺，其特征在于：由基材橡胶、防老体系、补强填充体系、粘合体系、硫化体系和辐射敏化剂混合组成混合物，各组分含量为：
基材橡胶100份
补强填充体系30-120份
防老体系1-10份
粘合体系5-10份
硫化体系1-20份
辐射交联敏化剂0-20份；
其中：橡胶为天然橡胶，各组分用量单位以质量份计；
按上述配方采用密炼机将橡胶基材、防老体系、补强体系、粘合体系、硫化体系和辐射敏化剂等进行混炼，混炼温度为60-110℃，混炼时间在为20-40分钟，混炼均匀后排胶，停放8-12小时后在开炼机上加入硫化体系，完成混炼胶制备，按照子午线轮胎钢丝圈生产工艺对镀铜钢丝进行挤出、敷胶，制成单层或多层敷胶钢丝带；将敷胶钢丝带固定在恒张力牵引束下传输装置上，在限氧辐射条件下，将单层或多层覆胶钢丝带进行辐射预硫化处理。辐照时选择的电子加速器能量为0.5-10MeV，束流强度为0.2-100mA，，电子束扫描宽度0.2-0.8米，钢丝带辐照吸收剂量30-120kGy，传送速度为1-140m/min，限氧辐射条件为采用氮气或氩气惰性气体保护。将辐照后的单层或多层覆胶钢丝带，经缠绕工艺后压制成轮胎钢丝圈部件。
2.根据权利要求1所述的子午线轮胎钢丝圈部件及制备工艺，其特征在于：上述所述的补强填充体系为通用炉黑N660和高耐磨型N330的并用体系。
3.根据权利要求1所述的子午线轮胎钢丝圈部件及制备工艺，其特征在于：上述所述的防老剂为对苯二胺衍生物类防老剂，包括N-苯基-N′-异丙基对苯二胺或N-苯基-N′-环己基对苯二胺。
4.根据权利要求1所述的子午线轮胎钢丝圈部件及制备工艺，上述所述的粘合体系为石油树脂，包括C5石油树脂或1102石油树脂。
5.根据权利要求1所述的子午线轮胎钢丝圈部件及制备工艺，其特征在于：上述所述的硫化体系包括硫磺、硫化促进剂和硫化活性剂；硫磺包括充油不溶性硫磺IS-7020或充油不溶性硫磺IS-6030；硫化活性剂为氧化锌或硬脂酸；硫化促进剂为次磺酰胺类和秋兰姆类并用促进体系，包括N-环己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺/二硫化四甲基秋兰姆或N-环己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺/一硫化四甲基秋兰姆；硫黄硫化体系的总用量为1-20份，其中硫化促进剂1-4份，硫化活化剂5-10份，硫黄2-6份。
6.根据权利要求1所述的子午线轮胎钢丝圈部件及制备工艺，其特征在于：上述所述的辐射敏化剂为四官能团交联助剂，包括季戊四醇四丙烯酸酯或乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯或二甲基丙烯酸四甘醇酯。
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