CN110962380A - 一种轮胎硫化胶囊及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轮胎硫化胶囊及其制备方法，涉及轮胎硫化胶囊技术领域。包括中间本体、依次对称分布在中间本体两侧的胶囊肩部、胶囊侧部、胶囊颈部及夹缘部；胶囊颈部的外壁上向外凸出形成第一凸起、第二凸起，第一凸起和第二凸起之间凹陷处称为第一凹槽，第二凸起和夹缘部之间凹陷处称为第二凹槽；夹缘部前端设前缩端，周向上设扩部，与第二凹槽相接处设锥部。与现有技术相比，本发明中的有益效果，对轮胎硫化胶囊与轮胎硫化机装配处的胶囊颈部及夹缘部作出改进，能够提高轮胎硫化胶囊与轮胎硫化机装配的稳固性和密封性；结合轮胎硫化胶囊的制备方法，降低使用时因在与轮胎硫化机装配处引起轮胎硫化胶囊破坏而导致的失效率。

Description

一种轮胎硫化胶囊及其制备方法
技术领域
本发明涉及轮胎硫化胶囊技术领域，特别涉及一种轮胎硫化胶囊及其制备方法。
背景技术
轮胎硫化胶囊是一种中空薄壁橡胶制品，在轮胎的硫化成型过程中，安装在轮胎硫化机内部作为轮胎定型的内模具使用。轮胎硫化胶囊包括起到主要膨胀作用的中间本体、依次对称分布在中间本体两侧的胶囊肩部、胶囊侧部、胶囊颈部及夹缘部；其中，胶囊颈部及夹缘部会与轮胎硫化机进行配合。向轮胎硫化胶囊内部充入过热水或压缩气等介质，使轮胎硫化胶囊伸张支撑轮胎胶胚，其与轮胎胎里相贴合，利用轮胎硫化胶囊内部介质流体的流动传热特点，保持轮胎硫化过程中温度相对均衡，达到轮胎硫化均匀的效果，提高轮胎的平衡性能。
轮胎硫化胶囊是多次重复使用的制品，其重复使用的次数与自身材质、结构密切相关，还会受到与其装配的轮胎硫化机以及使用时的轮胎硫化工艺参数的影响。在不断的研究与实践中，轮胎硫化胶囊的结构尺寸根据其所硫化成型的轮胎的结构尺寸按照一定的比例进行设计，已基本实现轮胎硫化胶囊和轮胎之间的一一对应生产应用。近期生产实践发现，因破坏发生在与轮胎硫化机装配处而失效的轮胎硫化胶囊占比高达30％。为了解决该问题，我们提出本发明。
中国专利CN101462329B公开了一种用于成形待安装在轮胎硫化机中的充气轮胎的可膨胀胶囊，主要对轮胎硫化胶囊的中间本体进行改进，以更紧密地匹配胎坯几何结构并防止硫化轮胎的变形；并没有对轮胎硫化胶囊与轮胎硫化机装配处的胶囊颈部及夹缘部作出改进，未提出解决与轮胎硫化机装配处的轮胎硫化胶囊发生破坏的技术方案。
发明内容
本发明提供一种轮胎硫化胶囊及其制备方法，对轮胎硫化胶囊的结构进行改进，结合轮胎硫化胶囊的制备方法，解决上述技术问题。
具体技术方案是一种轮胎硫化胶囊，包括起到主要膨胀作用的中间本体、依次对称分布在中间本体两侧的胶囊肩部、胶囊侧部、胶囊颈部及夹缘部；在靠近胶囊侧部的胶囊颈部的外壁上向外凸出形成第一凸起，在靠近夹缘部的胶囊颈部的外壁上向外凸出形成第二凸起，第一凸起和第二凸起之间凹陷处称为第一凹槽，第二凸起和夹缘部之间凹陷处称为第二凹槽；
夹缘部靠近中间本体的中心线的端部形成由远离中间本体的中心线的位置到靠近中间本体的中心线的位置逐渐收缩的锥状的前缩端；夹缘部在垂直于中间本体的中心线的外侧各处向外凸出、形成由内向外逐渐收缩的锥状的扩部；在第二凹槽与夹缘部相接处形成由第二凹槽向夹缘部逐渐扩大的锥状的锥部。
进一步，第一凸起和第二凸起的截面呈弧形。第一凸起和第二凸起是沿着胶囊颈部设置的，在二者之间有第一凹槽，在与轮胎硫化机装配时，第一凹槽内部会放置环形密封圈，而轮胎硫化机会对第一凸起和第二凸起形成一定紧固力，以达到良好的固定及密封作用。弧状的第一凸起和第二凸起在受力时，承受变形的能力强，边部无胶提供了最高凸出处变形的空间。
进一步，第二凸起的高度≥第一凸起的高度。
进一步，第一凸起的高度是胶囊颈部厚度的10％—50％，第二凸起的高度是胶囊颈部厚度的10％-80％。
进一步，前缩端的宽度是夹缘部宽度的10％—50％。
需要说明的是，第一凸起的高度是指第一凸起的最高点与胶囊颈部的外壁间的距离；第二凸起的高度是指第二凸起的最高点与胶囊颈部的外壁间的距离；前缩端的宽度是前缩端在垂直于中间本体的中心线方向上的锥状体左右两面间的距离；夹缘部宽度是指夹缘部在垂直于中间本体的中心线方向上左右面间的距离。
在与轮胎硫化机装配的轮胎硫化胶囊上，产生破坏的原因为受机械力破坏、屈挠破坏、密封不严提前老化破坏等，与装配不稳固、密封不严以及材质相关。本发明中，在结构上对胶囊颈部和夹缘部进行改进设计，设计扩部整体加粗了夹缘部，增大其与轮胎硫化机装配的接触面积，提高配合的稳固性；在夹缘部前端设计锥状的前缩端，为轮胎硫化机压紧时夹缘部变形提供了空间，锥部增强夹缘部与胶囊颈部间的结合。轮胎硫化时，在胶囊颈部与轮胎硫化机接触时，在第一凹槽和第二凹槽处是空腔，在安装时将环状密封圈装配在第一凹槽和第二凹槽位置处，能够起到密封作用；在合模压紧时，弧状的第一凸起和第二凸起在受力时，承受变形的能力强，边部无胶提供了最高凸出处变形的空间，保证轮胎硫化胶囊的自身完整性。此外，上述设计，加大了胶囊颈部和夹缘部的尺寸，提高了轮胎硫化胶囊在胶囊颈部和夹缘部的强度，也增大了轮胎硫化胶囊与轮胎硫化机间的接触面积。
一种轮胎硫化胶囊的制备方法，制备上述的轮胎硫化胶囊；该轮胎硫化胶囊原料中，丁基橡胶60-80份，氯化丁基橡胶20-40份，普通炭黑20-30份，乙炔炭黑20-30份，三氧化二铝5-10份，氧化锌母胶粒3-5份，硬脂酸1-2份，石蜡1-3份，硫化树脂2-4份，硫磺1-3份；
普通炭黑是指橡胶常用的补强炭黑，如N330、N550等。
步骤如下：
S1、按照配方称量物料，以重量份计，
S2、炼胶加工出胶片；
S3、注射硫化：将S24得到的胶片放入注射硫化机中，螺杆的温度控制在70-90℃，压力控制在16-18MPa；注射硫化温度为180-200℃，硫化时间30-42min；硫化结束之后，注射硫化机将轮胎胶囊顶出模腔，即制备得到高强度轮胎硫化胶囊。
进一步，丁基橡胶的不饱和度为0.5-2％，氯化丁基橡胶中含氯1.5-2.5％。
进一步，S2中包括下述步骤：
S21、一段炼胶：将丁基橡胶、氯化丁基橡胶、1/2的普通炭黑、1/2的乙炔炭黑、1/2的三氧化二铝、氧化锌母胶粒、硬脂酸和石蜡加入到密炼机中，密炼温度为80-110℃，时间为1-10min，排出密炼胶料；
S22、二段炼胶：将S21中的密炼胶料加入到开炼机中，同时加入余下1/2的普通炭黑、1/2的乙炔炭黑、1/2的三氧化二铝，在100-120℃下，混炼5-10min中；再加入硫化树脂和硫磺，再混炼2-5min后，排出混炼胶料；
S23、三段炼胶：将橡胶挤出机的机筒温度加热到50-55℃、机头温度加热到60-65℃、挤出口温度加热到70-75℃，进行保温，将S22中的混炼胶料投入挤出机喂料口，启动挤出螺杆，挤出压力控制在10-12MPa，挤出螺杆将胶囊胶料从机筒挤向机头，最后从挤出口挤出片状胶料，片状胶料的出片速度控制在2.5-3m/min；
S24、将片状胶料挂在料架上自然冷却至室温。
以丁基橡胶和氯化丁基橡胶为胶料主体，丁基橡胶的不饱和度低，气密性优良，同时其分子链上活性点少，自粘性差；氯化丁基橡胶中带有氯活性点，可以改良丁基橡胶的不足；二者结合，配以适量炭黑、乙炔炭黑、三氧化二铝、氧化锌母胶粒、硬脂酸、石蜡、硫化树脂、硫磺，采用本发明中的炼胶工艺，所制备出的胶片，均匀性高，耐屈挠性增强；使用上述胶片进一步加工制备的轮胎硫化胶囊，使用时因在与轮胎硫化机装配处破坏而失效的轮胎硫化胶囊大大减少。
与现有技术相比，本发明中的有益效果，对轮胎硫化胶囊与轮胎硫化机装配处的胶囊颈部及夹缘部作出改进，能够提高轮胎硫化胶囊与轮胎硫化机装配的稳固性和密封性；结合轮胎硫化胶囊的制备方法，降低使用时因在与轮胎硫化机装配处引起轮胎硫化胶囊破坏而导致的失效率。
附图说明
图1为现有技术中轮胎硫化胶囊的断面结构示意图；
图2为本发明中轮胎硫化胶囊的断面结构示意图。
1、中间本体，2、胶囊肩部，3、胶囊侧部，4、胶囊颈部，5、夹缘部；
11、上颈部，12、下颈部，13、第一凸起，14、第二凸起，15、第一凹槽，16、第二凹槽，17、上夹缘，18、下夹缘，19、前缩端，20、扩部，21、锥部。
具体实施方式
下面结合附图及实施例描述本发明具体实施方式：
需要说明的是，本说明书所附图中示意的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的，改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
参照图1-2，一种轮胎硫化胶囊，包括起到主要膨胀作用的中间本体1、依次对称分布在中间本体1两侧的胶囊肩部2、胶囊侧部3、胶囊颈部4及夹缘部5；
在靠近胶囊侧部3的胶囊颈部4的外壁上向外凸出形成第一凸起13，在靠近夹缘部5的胶囊颈部4的外壁上向外凸出形成第二凸起14，第一凸起13和第二凸起14之间凹陷处称为第一凹槽15，第二凸起14和夹缘部5之间凹陷处称为第二凹槽16；第一凸起13、第二凸起14、第一凹槽15和第二凹槽16都是沿着胶囊颈部4呈圆环状的；胶囊颈部4包括上颈部11和下颈部12，描述是以上颈部11进行的，二者结构对称。
夹缘部5靠近中间本体1的中心线的端部形成由远离中间本体1的中心线的位置到靠近中间本体1的中心线的位置逐渐收缩的锥状的前缩端19；夹缘部5在垂直于中间本体1的中心线的外侧各处向外凸出、形成由内向外逐渐收缩的锥状的扩部20；在第二凹槽16与夹缘部5相接处形成由第二凹槽16向夹缘部5逐渐扩大的锥状的锥部21；夹缘部5包括上夹缘17和下夹缘18，描述是以上夹缘17进行的，二者结构对称。
第一凸起13和第二凸起14的截面呈弧形。第一凸起13和第二凸起14是沿着胶囊颈部4设置的，在二者之间有第一凹槽15，在与轮胎硫化机装配时，第一凹槽15内部会放置环形密封圈，而轮胎硫化机会对第一凸起13和第二凸起14形成一定紧固力，以达到良好的固定及密封作用。弧状的第一凸起13和第二凸起14在受力时，承受变形的能力强，边部无胶提供了最高凸出处变形的空间。第二凸起14的高度≥第一凸起13的高度。第一凸起13的高度是胶囊颈部4厚度的10％—50％，第二凸起14的高度是胶囊颈部4厚度的10％-80％。
前缩端19的宽度是夹缘部5宽度的10％—50％。
一种轮胎硫化胶囊的制备方法，制备上述的轮胎硫化胶囊；该轮胎硫化胶囊原料中，丁基橡胶60-80份，氯化丁基橡胶20-40份，普通炭黑20-30份，乙炔炭黑20-30份，三氧化二铝5-10份，氧化锌母胶粒3-5份，硬脂酸1-2份，石蜡1-3份，硫化树脂2-4份，硫磺1-3份；
步骤如下：
S1、按照配方称量物料，以重量份计，
S2、炼胶加工出胶片：
S21、一段炼胶：将丁基橡胶、氯化丁基橡胶、1/2的普通炭黑、1/2的乙炔炭黑、1/2的三氧化二铝、氧化锌母胶粒、硬脂酸和石蜡加入到密炼机中，密炼温度为80-110℃，时间为1-10min，排出密炼胶料；
S22、二段炼胶：将S21中的密炼胶料加入到开炼机中，同时加入余下1/2的普通炭黑、1/2的乙炔炭黑、1/2的三氧化二铝，在100-120℃下，混炼5-10min中；再加入硫化树脂和硫磺，再混炼2-5min后，排出混炼胶料；
S23、三段炼胶：将橡胶挤出机的机筒温度加热到50-55℃、机头温度加热到60-65℃、挤出口温度加热到70-75℃，进行保温，将S22中的混炼胶料投入挤出机喂料口，启动挤出螺杆，挤出压力控制在10-12MPa，挤出螺杆将胶囊胶料从机筒挤向机头，最后从挤出口挤出片状胶料，片状胶料的出片速度控制在2.5-3m/min；
S24、将片状胶料挂在料架上自然冷却至室温；
S3、注射硫化：将S24得到的胶片放入注射硫化机中，螺杆的温度控制在70-90℃，压力控制在16-18MPa；注射硫化温度为180-200℃，硫化时间30-42min；硫化结束之后，注射硫化机将轮胎胶囊顶出模腔，即制备得到高强度轮胎硫化胶囊。
其中，氧化锌母胶粒的具体制备步骤为：先将载体橡胶及硬脂酸锌按照比例投入开炼机，塑炼均匀；再将上述产物与氧化锌粉和环烷基矿物油按照比例投入密炼机，混合密炼；最后将混合密炼所得物料投至运输料斗，运至锥形双螺杆强制捏炼机，经捏炼后输送至单螺杆冷喂料挤出机，造粒出料。
进一步，丁基橡胶的不饱和度为0.5-2％，氯化丁基橡胶中含氯1.5-2.5％。
在与轮胎硫化机装配的轮胎硫化胶囊上，产生破坏的原因为受机械力破坏、屈挠破坏、密封不严提前老化破坏等，与装配不稳固、密封不严以及材质相关。本发明中，在结构上对胶囊颈部4和夹缘部5进行改进设计，设计扩部20整体加粗了夹缘部5，增大其与轮胎硫化机装配的接触面积，提高配合的稳固性；在夹缘部5前端设计锥状的前缩端19，为轮胎硫化机压紧时夹缘部5变形提供了空间，锥部21增强夹缘部5与胶囊颈部4间的结合。轮胎硫化时，在胶囊颈部4与轮胎硫化机接触时，在第一凹槽15和第二凹槽16处是空腔，在安装时将环状密封圈装配在第一凹槽15和第二凹槽16位置处，能够起到密封作用；在合模压紧时，弧状的第一凸起13和第二凸起14在受力时，承受变形的能力强，边部无胶提供了最高凸出处变形的空间，保证轮胎硫化胶囊的自身完整性。此外，上述设计，加大了胶囊颈部4和夹缘部5的尺寸，提高了轮胎硫化胶囊在胶囊颈部4和夹缘部5的强度，也增大了轮胎硫化胶囊与轮胎硫化机间的接触面积。
以丁基橡胶和氯化丁基橡胶为胶料主体，丁基橡胶的不饱和度低，气密性优良，同时其分子链上活性点少，自粘性差；氯化丁基橡胶中带有氯活性点，可以改良丁基橡胶的不足；二者结合，配以适量普通炭黑、乙炔炭黑、三氧化二铝、氧化锌母胶粒、硬脂酸、石蜡、硫化树脂、硫磺，采用本发明中的炼胶工艺，所制备出的胶片，均匀性高，耐屈挠性增强；使用上述胶片进一步加工制备的轮胎硫化胶囊，使用时因在与轮胎硫化机装配处破坏而失效的轮胎硫化胶囊大大减少。
在使用中，采用本发明中的制备方法和改进后的结构所生产出的轮胎硫化胶囊，使用时因在与轮胎硫化机装配处破坏而失效的轮胎硫化胶囊占比降低至3％。
不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (8)

1.一种轮胎硫化胶囊，包括起到主要膨胀作用的中间本体(1)、依次对称分布在中间本体(1)两侧的胶囊肩部(2)、胶囊侧部(3)、胶囊颈部(4)及夹缘部(5)；其特征在于，
在靠近胶囊侧部(3)的胶囊颈部(4)的外壁上向外凸出形成第一凸起(13)，在靠近夹缘部(5)的胶囊颈部(4)的外壁上向外凸出形成第二凸起(14)，第一凸起(13)和第二凸起(14)之间凹陷处称为第一凹槽(15)，第二凸起(14)和夹缘部(5)之间凹陷处称为第二凹槽(16)；
夹缘部(5)靠近中间本体(1)的中心线的端部形成由远离中间本体(1)的中心线的位置到靠近中间本体(1)的中心线的位置逐渐收缩的锥状的前缩端(19)；夹缘部(5)在垂直于中间本体(1)的中心线的外侧各处向外凸出、形成由内向外逐渐收缩的锥状的扩部(20)；在第二凹槽(16)与夹缘部(5)相接处形成由第二凹槽(16)向夹缘部(5)逐渐扩大的锥状的锥部(21)。
2.根据权利要求1所述的一种轮胎硫化胶囊，其特征在于，第一凸起(13)和第二凸起(14)的截面呈弧形。
3.根据权利要求1所述的一种轮胎硫化胶囊，其特征在于，第二凸起(14)的高度≥第一凸起(13)的高度。
4.根据权利要求1所述的一种轮胎硫化胶囊，其特征在于，第一凸起(13)的高度是胶囊颈部(4)厚度的10％—50％，第二凸起(14)的高度是胶囊颈部(4)厚度的10％-80％。
5.根据权利要求1所述的一种轮胎硫化胶囊，其特征在于，前缩端(19)的宽度是夹缘部(5)宽度的10％—50％。
6.一种轮胎硫化胶囊的制备方法，制备权利要求1-5中任一所述的轮胎硫化胶囊，其特征在于，
该轮胎硫化胶囊原料中，丁基橡胶60-80份，氯化丁基橡胶20-40份，普通炭黑20-30份，乙炔炭黑20-30份，三氧化二铝5-10份，氧化锌母胶粒3-5份，硬脂酸1-2份，石蜡1-3份，硫化树脂2-4份，硫磺1-3份；
步骤如下：
S1、按照配方称量物料，以重量份计，
S2、炼胶加工出胶片；
S3、注射硫化：将S24得到的胶片放入注射硫化机中，螺杆的温度控制在70-90℃，压力控制在16-18MPa；注射硫化温度为180-200℃，硫化时间30-42min；硫化结束之后，注射硫化机将轮胎胶囊顶出模腔，即制备得到高强度轮胎硫化胶囊。
7.根据权利要求6所述的一种轮胎硫化胶囊的制备方法，其特征在于，丁基橡胶的不饱和度为0.5-2％，氯化丁基橡胶中含氯1.5-2.5％。
8.根据权利要求6所述的一种轮胎硫化胶囊的制备方法，其特征在于，
S2中包括下述步骤：
S21、一段炼胶：将丁基橡胶、氯化丁基橡胶、1/2的普通炭黑、1/2的乙炔炭黑、1/2的三氧化二铝、氧化锌母胶粒、硬脂酸和石蜡加入到密炼机中，密炼温度为80-110℃，时间为1-10min，排出密炼胶料；
S22、二段炼胶：将S21中的密炼胶料加入到开炼机中，同时加入余下1/2的普通炭黑、1/2的乙炔炭黑、1/2的三氧化二铝，在100-120℃下，混炼5-10min中；再加入硫化树脂和硫磺，再混炼2-5min后，排出混炼胶料；
S23、三段炼胶：将橡胶挤出机的机筒温度加热到50-55℃、机头温度加热到60-65℃、挤出口温度加热到70-75℃，进行保温，将S22中的混炼胶料投入挤出机喂料口，启动挤出螺杆，挤出压力控制在10-12MPa，挤出螺杆将胶囊胶料从机筒挤向机头，最后从挤出口挤出片状胶料，片状胶料的出片速度控制在2.5-3m/min；
S24、将片状胶料挂在料架上自然冷却至室温。
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