CN104512026A - 一种载重轮胎胎面胶的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种载重轮胎胎面胶的制备方法，其包括以下步骤：在每100重量份的天然橡胶复合母胶中加入0.5重量份化学改性短纤维进行混合配料；将配好的物料在密炼机中制成混炼胶；将混炼胶放入挤出机中挤出成型，在挤出成型过程中挤出机通过机头高速旋转产生离心力将混炼胶经过流道在离心力和挤出压力的共同作用下挤出成型制成胶片；将胶片放入硫化机中进行硫化后取出打磨成品。本发明在挤出成型过程中通过机头高速旋转产生离心力进行离心取向，使短纤维更规则的分布于胶片中，提高载重轮胎的高硬度、耐刺穿、耐切割、耐撕裂、耐负荷疲劳等性能。

Description

一种载重轮胎胎面胶的制备方法
 
技术领域
本发明属于轮胎制备领域，特别涉及一种载重轮胎胎面胶的制备方法。
背景技术
在轮胎胎面胶中加入短纤维，将短纤维的刚性和橡胶的柔性结合在一起，使材料不仅保持了橡胶原有的高弹性，而且显著提高了橡胶制品的模量，并赋予制品以高硬度、高模量、耐刺穿、耐撕裂、耐切割、耐负荷疲劳、低压缩形变、低生热、抗溶胀和抗蠕变等一系列的优良性能，适合于载重轮胎的制备。
但是，含有短纤维的胎面胶制备过程中，不仅要采用炼、挤出成型、硫化定型三大关键性工艺，还要通过挤出成型实现短纤维在橡胶基体中的规则取向。目前的仅能实现短纤维在橡胶基体中的周向和轴向取向，对实现短纤维在橡胶基体中的径向取向，却仍处于理论研究阶段。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种载重轮胎胎面胶的制备方法，在制备过程可通过在挤出成型过程中通过机头高速旋转产生离心力进行离心取向，使短纤维更规则的分布于胶片中，使得复合材料具有高硬度、耐刺穿、耐切割、耐撕裂、耐负荷疲劳等性能。
本发明采用的技术方案包括以下内容：
一种载重轮胎胎面胶的制备方法，其包括以下步骤：
（1）在每100重量份的天然橡胶复合母胶中加入0.5重量份化学改性短纤维进行混合配料；
（2）将步骤（1）中配好的物料在密炼机中制成混炼胶；
（3）将步骤（2）中制得的混炼胶放入挤出机中挤出成型，在挤出成型过程中挤出机通过机头高速旋转产生离心力将混炼胶经过流道在离心力和挤出压力的共同作用下挤出成型制成胶片；
（4）将步骤（3）中挤出成型的胶片放入硫化机中进行硫化后取出打磨成品。
所述步骤（3）中的挤出成型使混炼胶中的化学改性短纤维产生径向取向。
所述步骤（1）中的天然橡胶复合橡胶包括以下成分：天然橡胶、丁苯橡胶、炭黑、白炭黑、硅烷偶联剂、促进剂、硫磺、防老剂、微晶防护蜡、纳米粘土、高芳油、硬脂酸、氧化锌。
所述步骤（3）中的挤出机包括机头体、蜗轮套、型芯套、蜗杆轴、蜗杆、电机，机头体通过螺栓将法兰与挤出机机筒固定连接，蜗轮套由安装在机头体的轴承支撑，蜗轮套由蜗杆驱动，蜗杆轴在与机头体接触的两端安装有轴承，电机与蜗杆轴通过联轴器连接，型芯套通过螺钉固定在蜗轮套的一侧端面，型芯套中间围拢的空间形成流道。
本发明的有益效果：（1）利用变频电机驱动蜗轮-蜗杆及离心取向机头旋转，速度可控，在保证挤出稳定的前提下实现内部短纤维径向取向；（2）挤出机置的蜗轮套、型芯套单独分开设计，方便安装、固定和分离；（3）实现胶片中短纤维产生径向取向，提高产品的耐磨性，提高复合材料的力学性能，有效改善载重轮胎的高硬度、耐刺穿、耐切割、耐撕裂、耐负荷疲劳等性能。
附图说明
图1为挤出机的挤出流道结构示意图。
图2为挤出机的动态离心机构运动原理图。
其中：1-机头体 2-蜗轮套 3-型芯套6-隔离套筒 7-挤出机机筒 8-密封端盖 9-蜗杆轴 10-轴承 11-联轴器 12-电机 13-固定支座。
具体实施方式
下面对照附图并结合具体实施方式对本发明做进一步说明。
一种载重轮胎胎面胶的制备方法，其包括以下步骤：
（1）在每100重量份的天然橡胶复合母胶中加入0.5重量份化学改性短纤维进行混合配料；
（2）将步骤（1）中配好的物料在密炼机中制成混炼胶；
（3）将步骤（2）中制得的混炼胶放入挤出机中挤出成型，在挤出成型过程中挤出机通过机头高速旋转产生离心力将混炼胶经过流道在离心力和挤出压力的共同作用下挤出成型制成胶片；
（4）将步骤（3）中挤出成型的胶片放入硫化机中进行硫化后取出打磨成品。
所述步骤（3）中的挤出成型使混炼胶中的化学改性短纤维产生径向取向。
所述步骤（1）中的天然橡胶复合橡胶包括以下成分：天然橡胶、丁苯橡胶、炭黑、白炭黑、硅烷偶联剂、促进剂、硫磺、防老剂、微晶防护蜡、纳米粘土、高芳油、硬脂酸、氧化锌。在本实施例中各成分的重量比为80：20：20：10：2：1：5：2：0.5：3：2：7：5。
如图1、2所示，所述步骤（3）中的挤出机包括机头体1、蜗轮套2、型芯套3、蜗杆轴9、蜗杆、电机12，机头体1通过法兰与挤出机机筒7固定连接，在机头体1内部，采用蜗轮-蜗杆传动系统，电机12与蜗杆轴9通过联轴器11连接，即通过电机12驱动蜗杆轴9，再由蜗杆轴9驱动蜗轮套2，蜗杆轴9在与机头体1接触的两端安装有轴承10，两侧分别安装密封端盖8加以密封。在蜗轮套2内部即离心取向机头的流道，型芯套3通过螺钉固定在蜗轮套2的左侧端面。蜗轮套2右侧安装有隔离套筒6，对挤出过程中少数泄露在流道外的物料进行密封。电机12固定在可左右移动的固定支座13上。整个离心取向机头在电机12的驱动下旋转产生离心力，在离心力的作用下短纤维在混炼胶中产生径向取向。其中电机采用体积较小的永磁同步电机。
使用时，胶料从挤出机机筒7进入机头，蜗杆轴9在电机12驱动下高速旋转并带动蜗轮套9旋转，从而实现组成内部流道屏障部件的整体旋转，同时，在挤出压力下胶料呈现环流挤出，在离心力作用下内部纤维呈现规则取向排布，在型芯套3的锥形渐变路径下稳定挤出有梯度的实心功能材料。采用环流动态离心取向技术，离心力作用使短纤维在橡胶中径向取向，从而提高其各项力学性能。
此发明可对机头旋转速度与离心力进行调控，对于不同纤维取向的离心力与动态机头所需转速之间的关系可由以下公式得出：
该装置中离心力F的大小取决于离心机头的角速度(ω，r/min)和流道距离机头中心轴的距离(r，mm)。它们的关系是：F离心力＝mω2r；
为方便起见，F常用相对离心力也就是地心引力的倍数表示。
                   RCF =F离心力／F重力= mω                                               r/mg= ωr/g
 =
 =  =
 = 1.118r
    所以        个g
式中：RCF―相对离心力，g（g＝9.80m/s2）；r―离心旋转半径，mm；n―转速，r/min。
    由公式可知,在流道边缘处离心力最大,所以成型管材可利用较大的离心力使短纤维等产生径向取向。由公式知，在流道中心处离心力为零，随着半径的增大，离心力越来越大，这样从内到外取向程度越来越大，至边缘处达到最大，从而可成型梯度功能复合材料。
    上述公式变形后，在已知r和RCF的值时可以用来确定不同离心力作用下动态机头所需要的转速n（r/min）：

Claims (4)

1.一种载重轮胎胎面胶的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：
（1）在每100重量份的天然橡胶复合母胶中加入0.5重量份化学改性短纤维进行混合配料；
（2）将步骤（1）中配好的物料在密炼机中制成混炼胶；
（3）将步骤（2）中制得的混炼胶放入挤出机中挤出成型，在挤出成型过程中挤出机通过机头高速旋转产生离心力将混炼胶经过流道在离心力和挤出压力的共同作用下挤出成型制成胶片；
（4）将步骤（3）中挤出成型的胶片放入硫化机中进行硫化后取出打磨成品。
2.根据权利要求1所述一种载重轮胎胎面胶的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中的挤出成型使混炼胶中的化学改性短纤维产生径向取向。
3.根据权利要求1所述一种载重轮胎胎面胶的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中的天然橡胶复合橡胶包括以下成分：天然橡胶、丁苯橡胶、炭黑、白炭黑、硅烷偶联剂、促进剂、硫磺、防老剂、微晶防护蜡、纳米粘土、高芳油、硬脂酸、氧化锌。
4.根据权利要求1所述一种载重轮胎胎面胶的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中的挤出机包括机头体、蜗轮套、型芯套、蜗杆轴、蜗杆、电机，机头体通过螺栓将法兰与挤出机机筒固定连接，蜗轮套由安装在机头体的轴承支撑，蜗轮套由蜗杆驱动，蜗杆轴在与机头体接触的两端安装有轴承，电机与蜗杆轴通过联轴器连接，型芯套通过螺钉固定在蜗轮套的一侧端面，型芯套中间围拢的空间形成流道。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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CN106738764A (zh) * 2016-12-16 2017-05-31 青岛科技大学 短纤维径向取向增强胎面胶挤出成型装置
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