CN101613493A - 一种子午线轮胎带束层部件及制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种子午线轮胎带束层部件及制备工艺，由基材橡胶、防老体系、补强体系、粘合体系、软化剂、硫化体系和辐射敏化剂按比例混合组成混合物，将上述混合物进行三段混炼制得混炼胶，钢丝帘线经覆胶压延制成子午线轮胎带束层部件，在电子加速器下恒张力牵引束下传输装置上，通过调节电子加速器束流能量，对轮胎带束层部件进行辐射处理，在限氧辐射条件下，完成子午线轮胎带束层部件制备。本发明经辐射处理的带束层胶料格林强度高、结构尺寸及性能稳定、带束层厚度降低，橡胶用量少、生产效率高、节约能源、减少投资成本和防护费用、利于环境保护，可提高子午线轮胎的品质。

Description

一种子午线轮胎带束层部件及制备工艺

所属技术领域

本发明涉及橡胶轮胎制造技术领域，具体涉及一种子午线轮胎带束层部件及制备工艺。

技术背景

随着汽车工业、交通运输业的高速发展，迫切需要各种高性能的汽车部件与之配套。而汽车轮胎作为汽车的重要组成部件，同时也是橡胶工业的主导产品，一直备受人们的关注。近年来，随着国民经济的快速发展，轮胎制造企业经过技术创新与改进，从产品结构和技术装备也加快了发展的进程，轿车、微型车及载重车开始采用子午线轮胎，以提高轮胎的舒适性、环保性、耐久性、安全性以及燃油经济性，为了提高汽车的操控性能，其轮胎的子午化已成为当今轮胎发展的趋势。子午线轮胎带束层处于胎面基部下，沿胎冠中心线圆周方向箍紧胎体的材料层，由钢丝帘线覆胶压延制备。带束层是胎面胶与帘布层胶间的过渡层，是子午线轮胎的关键部件，它是轮胎行使中承受剪切应力最大的部位，约承受70％的内应力，起到缓冲和分散应力的作用，以避免应力局部过大而导致帘布层胶早期损坏，是保证子午线轮胎获得高行驶里程、耐久性、安全性、良好操作性能的保障。在传统的轮胎制备过程中，要求轮胎各部件必须保持精确的形状和尺寸，而带束层在加工、运输、成型和最终硫化定型过程中会发生形变，出现钢丝帘线的外漏或偏移或变形，易造成轮胎在使用中产生早期脱层或爆破，使轮胎失去使用价值。为了避免钢丝帘线的位移和带束层的形变，常规解决方法是增加带束层的覆胶量，这势必增加原材料用量和该部件的厚度，导致轮胎质量的稳定性和使用安全性受到直接影响。如何解决上述传统制备工艺中存在的缺陷，提供一种子午线轮胎带束层部件及制备工艺，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预处理的生胶格林强度高、结构尺寸及性能稳定、降低胶层厚度、节约橡胶用料、粘合强度高，提高轮胎品质的子午线轮胎带束层部件及制备工艺。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种子午线轮胎带束层部件及制备工艺，其特点是：由基材橡胶、防老体系、补强填充体系、粘合体系、软化剂、硫化体系和辐射敏化剂组成混合物，各组分含量为：

橡胶100份

补强填充体系40-60份

防老体系1-7份

粘合体系10-28份

软化剂2-6份

硫化体系8-17份

辐射交联敏化剂2-20份

其中：橡胶为天然橡胶或天然橡胶与合成橡胶的共混物，各组分用量单位以质量份计；

按上述配方采用三段混炼工艺进行胶料混炼，其中第一段混炼是在密炼机中将基材橡胶100份、补强体系20-30份、防老体系1-7份、粘合体系10-28份和软化剂1-3份等进行混炼，混炼转速30-80r/min，混炼温度为60-120℃，混炼时间为8-15分钟，将胶混炼均匀后排胶；第二段混炼是在密炼机中将第一段混炼胶与剩下的补强体系和软化剂进行混炼，混炼转速40-80r/min，混炼温度为60-100℃，混炼时间为5-10分钟，将胶混炼均匀后排胶；将第二段混炼胶停放8-12小时后，进行第三段混炼，在开炼机上将第二段混炼胶与硫化体系8-17份和辐射敏化剂1-20份进行混炼，混炼温度为30-60℃，混炼时间为5-8分钟，最终完成混炼工序；按照常规子午线轮胎带束层生产工艺进行钢丝帘线的导开、覆胶压延和裁断，制成厚度为1.1mm标准宽度的带束层片材，将带束层片材固定在电子加速器下的恒张力牵引束下传输装置上，进行表层均匀辐射处理，电子加速器束流能量为0.3-2.5MeV，束流强度为0.2-100mA，电子束扫描宽度0.4-0.8米，带束层片材辐照吸收剂量选择10-120kGy，辐照采用电子加速器单面辐照或双面辐射；束下装置传输速度为1-20m/min，辐照氛围为限氧环境，采用惰性气体保护，完成子午线轮胎带束层部件的制备。

上述所述的合成橡胶包括顺丁橡胶、丁苯橡胶或异戊橡胶。

上述所述的补强填充体系为炭黑，炭黑品种为易混槽黑(S300)10-30份，并用高耐磨炉黑(N330或N326)10-50份，用量40-60份。

上述所述的防老剂为对苯二胺类防老剂1-4份、酮胺类防老剂1-4份和物理防老剂(1-3份)三种并用，其中对苯二胺类防老剂包括：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；酮胺类防老包括：2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体(RD)或6-乙氧基-2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉(AW)；物理防老剂主要包括：石蜡或微晶蜡。防老体系总用量1-7份。

上述所述的粘合体系为间甲白钴体系，总用量10-28份，其中环烷酸钴2-6份，粘合剂A为2-4份，RE树脂1-3份，白炭黑5-15份。

上述所述的软化剂为芳烃油，用量2-6份。

上述所述的硫化体系包括硫磺、硫化促进剂和硫化活性剂。硫磺为不溶性硫磺，主要包括：充油不溶性硫磺IS-6030或IS-7020。硫化活性剂有氧化锌和硬脂酸。硫化促进剂以次磺酰胺类促进剂为主，并用部分噻唑类促进剂，其中次磺酰胺类促进剂主要包括：N-氧二乙撑-2-苯并噻唑次磺酰胺(DZ)或N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺(CZ)；噻唑类促进剂主要包括2-硫醇基苯并噻唑(M)或二硫化二苯并噻唑(DM)。硫黄硫化体系的总用量为8-17份，其中硫化促进剂1-3份，硫化活化剂4-8份，硫黄3-6份。

上述所述的辐射敏化剂为三官能团交联助剂，包括氰脲酸三烯丙酯(TAC)或三烯丙基异氰尿酸酯(TAIC)或季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)，敏化剂用量2-20份。

本发明辐射预处理带束层部件的原理是通过电子加速器产生的束流来实现的，并通过调整电子加速器束流能量，使其在材料深度上发生不同程度交联反应，实现橡胶表层辐射硫化或均匀辐射硫化，高能射线粒子通过照射橡胶基材，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)，使橡胶大分子形成-C-C-键，发生交联，将橡胶大分子结合形成一个立体网状结构。常规硫化方式难于实现预硫化效果，而辐射硫化工艺可通过控制辐射剂量准确控制(预)硫化程度。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，使橡胶材料达到与化学热硫化同等效果，硫化体系用量的减少，可降低污染物的排放，利于环境保护。采用辐射预硫化技术，实现子午线轮胎带束层部件胶料的表层预硫化和均匀硫化，可有效控制子午线轮胎带束层部件胶料的交联度，显著提高带束层部件生胶的格林强度，减少该部件材料变形或移动现象的产生，保证带束层部件结构、性能和质量的稳定性及厚度的均匀性。通过对带束层部件辐射预处理，可以降低其设计厚度，减少原材料的使用，降低成本，提高生产效率，同时提高轮胎产品品质；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，节省橡胶片材辐射处理能量，降低硫化体系用量，利于环境保护。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带束层生产线上取胶实现离线辐照，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。

由于采用了上述组合物优选配方及辐射预硫化工艺制备轮胎带束层部件，使得本发明达到如下效果：对带束层部件胶料辐照剂量10-120KGy，对于轮胎带束层部件辐照预硫化可以精确控制橡胶片材在某一取向上的硫化程度，降低辐射引起的不良效应，提高橡胶材料表面格林强度，生胶的格林强度比未辐照增加了20-400％，使橡胶片材得到初步定型，减少材料变形或移动现象的产生，保证了产品结构、性能和质量的稳定性，还能减少轮胎带束层部件厚度，节省原材料，加入辐射交联敏化剂，能降低辐照剂量，节省能源，提高生产效率，减少因硫化体系的加入对环境造成的污染。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，所涉及的各组分用量单位以质量份计：

实施例1：

子午线轮胎带束层部件组合物配方：天然橡胶100，氧化锌5，硬脂酸1，易混槽黑(S300)15，高耐磨炉黑(N326)35，防老剂(4010NA)1，防老剂(RD)1.5，石蜡1，环烷酸钴3，粘合剂(A)2，RE树脂2，白炭黑10，芳烃油4，充油不溶性硫磺(IS-7020)4，促进剂(DZ)1，促进剂(DM)1.5。

按上述配方采用密炼机将将基材橡胶100份、补强体系30份、防老体系2.5份、粘合体系17份和软化剂4份等进行混炼，混炼转速40r/min，混炼温度为90℃，混炼时间为10分钟，将胶混炼均匀后排胶，完成第一段混炼；第二段混炼是在密炼机中将第一段混炼胶与剩余补强体系和进行混炼，混炼转速60r/min，混炼温度为80℃，混炼时间为8分钟，将胶混炼均匀后排胶；将第二段混炼胶停放10小时后，在开炼机上将第二段混炼胶与硫化体系6.5份，进行第三段混炼，混炼温度为40℃，混炼时间为6分钟，完成终炼制得带束层混炼胶。按照子午线轮胎带束层生产工艺进行钢丝帘线导开、覆胶压延和裁断，制成厚度为1.1mm宽度为420mm的带束层片材，带束层片材固定在电子加速器下的恒张力牵引束下传输装置上，进行均匀辐射处理，电子加速器束流能量为0.8MeV，束流强度为5mA，电子束扫描宽度0.6米，带束层片材辐照吸收剂量选择60kGy，束下装置传输速度为10m/min，辐照氛围为氮气保护，电子加速器辐照采用一台电子加速器单面辐照，完成辐射处理的子午线轮胎带束层部件的制备。

产品性能检测表明：本发明在辐照过程中，带束层部件胶片的温度变化不大。在辐射剂量范围内，带束层部件胶片格林强度较未辐照大于300％，带束层自粘性以及与其它部件层间粘合保持较好，辐照后硫化橡胶与单根钢丝粘合力提高40％，能有效的减少带束层在生产过程中的胶料变形或帘线移动现象的产生，保证带束层部件结构、性能和质量的稳定性和厚度的均匀性，达到了提高轮胎品质的目的。同时带束层部件通过辐射预硫化，胶片厚度由原来的1.1mm降低到1mm，单胎重量降低0.2公斤，辐射预硫化过程速度快，对产品硫化性能和硫化定型后机械性能无不良影响。

实施例2：

子午线轮胎带束层部件组合物配方：天然橡胶100，氧化锌5，硬脂酸1，易混槽黑(S300)15，高耐磨炉黑(N326)35，防老剂(4010NA)1，防老剂(RD)1.5，石蜡1，环烷酸钴3，粘合剂(A)2，RE树脂2，白炭黑10，芳烃油4，充油不溶性硫磺(IS-7020)3.6，促进剂(DZ)0.9，促进剂(DM)1.2。

其橡胶材料混炼工艺、带束层部件压延制备工艺、辐射预处理工艺与实施例1相同。

实施例2中，是通过对带束层组合物的硫化体系进行调整，在辐射预处理后，经过产品性能检测，证明采用辐射预处理技术对带束层部件施行预硫化，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，利于环境保护，但对硫化胶的力学性能没有影响。

实施例3：

子午线轮胎带束层部件组合物配方：天然橡胶100，氧化锌5，硬脂酸1，易混槽黑(S300)15，高耐磨炉黑(N326)35，防老剂(4010NA)1，防老剂(RD)1.5，石蜡1，环烷酸钴3，粘合剂(A)2，RE树脂2，白炭黑10，芳烃油4，充油不溶性硫磺(IS-7020)4，促进剂(DZ)1，促进剂(DM)1.5，三烯丙基异氰尿酸酯(TAIC)5。

橡胶材料混炼工艺、带束层部件覆胶压延制备工艺同实施例1，在辐射预处理工艺中，带束层片材固定在电子加速器下的恒张力束下传输装置上，进行均匀辐射处理；电子加速器束流能量为0.8MeV，束流强度为5mA，电子束扫描宽度0.6米，带束层片材辐照吸收剂量选择40kGy，束下装置传传输速度为10m/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带束层部件，其生胶格林强度比未辐照前增加了300％，带束层自粘性以及与其它部件层间粘合保持较好，辐照后硫化橡胶与单根钢丝粘合力提高40％，而辐射预处理剂量由60KGy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负效应。

Claims (8)

1.一种子午线轮胎带束层部件，其特点是：由基材橡胶、防老体系、补强填充体系、粘合体系、软化剂、硫化体系和辐射敏化剂组成混合物，各组分含量为：

橡胶100份

补强填充体系40-60份

防老体系1-7份

粘合体系10-28份

软化剂2-6份

硫化体系8-17份

辐射交联敏化剂2-20份

其中：橡胶为天然橡胶或天然橡胶与合成橡胶的共混物，各组分用量单位以质量份计；

2.根据权利要求1所述的子午线轮胎带束层部件，其特征在于：所述合成橡胶包括顺丁橡胶、丁苯橡胶或异戊橡胶。

3.根据权利要求1所述的子午线轮胎带束层部件及制备工艺，其特征在于：所述的补强填充体系为炭黑，炭黑品种为易混槽黑S300，用量10-30份和混合高耐磨炉黑N330或N326混合比例，用量40-60份。

4.根据权利要求1所述的子午线轮胎带束层部件，其特征在于：所述的防老剂为对苯二胺类防老剂1-4份、酮胺类防老剂1-4份和物理防老剂1-3份三种并用，其中对苯二胺类防老剂包括：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；酮胺类防老包括：2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体或6-乙氧基-2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉；物理防老剂包括：石蜡或微晶蜡；防老体系总用量1-7份。

5.根据权利要求1所述的子午线轮胎带束层部件，其特征在于：所述的粘合体系为间甲白钴体系，总用量10-28份，其中环烷酸钴2-6份，粘合剂A为2-4份，RE树脂1-3份，白炭黑5-15份；所述的软化剂为芳烃油，用量2-6份。

6.根据权利要求1所述的子午线轮胎带束层部件，其特征在于：所述的硫化体系包括硫磺、硫化促进剂和硫化活性剂；硫磺为不溶性硫磺，包括：充油不溶性硫磺IS-6030或IS-7020；硫化活性剂有氧化锌和硬脂酸；硫化促进剂为次磺酰胺类促进剂，混合噻唑类促进剂，其中次磺酰胺类促进剂包括：N-氧二乙撑-2-苯并噻唑次磺酰胺或N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺；噻唑类促进剂包括2-硫醇基苯并噻唑或二硫化二苯并噻唑；硫黄硫化体系的总用量为8-17份，其中硫化促进剂1-3份，硫化活化剂4-8份，硫黄3-6份。

7.根据权利要求1所述的子午线轮胎带束层部件，其特征在于：所述的辐射敏化剂为三官能团交联助剂，包括氰脲酸三烯丙酯或三烯丙基异氰尿酸酯或季戊四醇三丙烯酸酯，敏化剂用量2-20份。

8.制备如根据权利要求1所述子午线轮胎带束层部件的制备工艺，其特征在于：按权利要求1所述配方采用三段混炼工艺进行胶料混炼，其中第一段混炼是在密炼机中将基材橡胶100份、补强体系20-30份、防老体系1-7份、粘合体系10-28份和软化剂1-3份等进行混炼，混炼转速30-80r/min，混炼温度为60-120℃，混炼时间为8-15分钟，将胶混炼均匀后排胶；第二段混炼是在密炼机中将第一段混炼胶与剩下的补强体系和软化剂进行混炼，混炼转速40-80r/min，混炼温度为60-100℃，混炼时间为5-10分钟，将胶混炼均匀后排胶；将第二段混炼胶停放8-12小时后，进行第三段混炼，在开炼机上将第二段混炼胶与硫化体系8-17份和辐射敏化剂1-20份进行混炼，混炼温度为30-60℃，混炼时间为5-8分钟，最终完成混炼工序；按照常规子午线轮胎带束层生产工艺进行钢丝帘线的导开、覆胶压延和裁断，制成厚度为1.1mm标准宽度的带束层片材，将带束层片材固定在电子加速器下的恒张力牵引束下传输装置上，进行表层均匀辐射处理，电子加速器束流能量为0.3-2.5MeV，束流强度为0.2-100mA，电子束扫描宽度0.4-0.8米，带束层片材辐照吸收剂量选择10-120kGy，辐照采用电子加速器单面辐照或双面辐射；束下装置传输速度为1-20m/min，辐照氛围为限氧环境，采用惰性气体保护，完成子午线轮胎带束层部件的制备。