CN113917124A - 一种用于轮胎成品胶料性能的预测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于轮胎成品胶料性能的预测方法，具体步骤包括利用硫化温度采集方法多次获取轮胎硫化周期内的硫化温度数据；根据硫化温度历程数据设计硫化模具和垫片，再对模具进行调试核验；核验完成后进行胶料填充，以及在平板硫化机上恒温硫化；将硫化后形成的胶块冷却至室温后进行取样，与成品轮胎取样比对测试结果。本发明通过硫化温度数据采集方法采集硫化温度历程数据，再根据数据来设计模具并进行调试，然后待测试胶料填入模具硫化，最后进行取样测试和成品取样对比，从而能够据此来进行轮胎成品胶料性能的预测。

Description

一种用于轮胎成品胶料性能的预测方法

技术领域

本发明涉及轮胎和橡胶加工技术领域，特别涉及一种用于轮胎成品胶料性能的预测方法。

背景技术

目前，在开发轮胎配方时，需经历过小配合、大样试做、轮胎试制等过程，并根据开发进度和效果，部分阶段可能重复进行多次。其中对新配方性能确认主要在小配合和大样试做阶段，将胶料在平板硫化机上以一定温度和一定时间恒温硫化出2mm物性片，再进行硬度、密度、强伸、拉伸疲劳、动态粘弹性和磨耗等测试，通过这些测试结果以预估新配方在轮胎成品上的胶料的性能表现。另，在轮胎试做阶段，一般采用轮胎成品解剖取样测试的方式评估新配方的开发效果。

现有技术的不足之处在于，在小配合、大样试做阶段，无法准确预测轮胎成品胶料性能，导致无法准确评估新开发配方于轮胎成品上的性能表现。

发明内容

本发明的目的克服现有技术存在的不足，为实现以上目的，采用一种用于轮胎成品胶料性能的预测方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

一种用于轮胎成品胶料性能的预测方法，具体步骤包括：

利用硫化温度采集方法多次获取轮胎硫化周期内的硫化温度数据；

根据硫化温度历程数据设计硫化模具和垫片，再对模具进行调试核验；

核验完成后进行胶料填充，以及在平板硫化机上恒温硫化，硫化一个硫化周期后，快速启模并置于预设环境温度下模外硫化一个硫化周期；

将硫化后形成的胶块冷却至室温后进行取样，与成品轮胎取样比对测试结果。

作为本发明的进一步的方案：所述硫化温度采集方法包括热电偶埋线测温试验法和有限元分析法。

作为本发明的进一步的方案：所述热电偶埋线测温试验法的具体步骤包括：

首先在轮胎胎坯成型时在采集点埋入热电偶，其中采集点包括胎面、胎侧、胎肩、带束层端点、胎里，以及三角胶；

再将埋入热电偶的胎坯，设置于于硫化机内，接通记录仪，从模具合模时开始至自然冷却为一个硫化周期，然后切断热电偶，保存测温数据完成数据采集。

作为本发明的进一步的方案：所述有限元分析法的具体步骤包括：

首先获取轮胎部件胶料以及所用钢丝的热力学参数、密度以及硫化特性，其中热力学参数包括导热系数、比热容，以及活化能；

再建立FEA硫化仿真模型，通过模型计算部件胶料在硫化周期内的硫化温度历程，完成数据采集。

作为本发明的进一步的方案：所述根据硫化温度历程数据设计硫化模具和垫片，再对模具进行调试核验的具体步骤包括：

首先根据橡胶材料特性设计硫化模具和若干个用于调整胶料的厚度的垫片，其中模具和垫片材料采用模具钢材质。

作为本发明的进一步的方案：模具调试完成后进行胶料恒温硫化的具体步骤包括：

将模具置于恒温平板硫化机进行预热一小时；

然后将待测试胶料填入模具中，其中胶料的体积为模具内腔容积105％至115％；

装模完成后，在平板硫化机上恒温硫化一个硫化周期后，快速启模，将形成的胶块置于35℃左右的环境中自然冷却一个硫化周期后，硫化结束。

作为本发明的进一步的方案：所述胶块冷却至室温后进行取样测试的具体步骤包括：

将硫化后形成的胶块继续冷却至室温，并进行解剖取样，其中取样位置为胶块中层位置；

再与其在成品轮胎上解剖取样测试结果进行比对是否一致。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：

通过采用上述的技术方案，首先采用热电偶埋线测温试验法和有限元分析法进行硫化温度历程的数据采集，根据得到的数据进行模具设计，以确保模具中心位置胶料的温升历程与所需开发配方对应规格轮胎的部件位置硫化历程相近。然后模具调试完成后即可进行胶料硫化，同时控制胶料的装填量为110％左右。最后进行胶块解剖取样，并与成品轮胎的解剖取样进行比对测试结果。从而实现对预测轮胎成品胶料性能。避免了配方开发周期较长，因重复试制过程，使得开发成本较高等问题。

附图说明

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述：

图1为本申请公开的一些实施例的轮胎成品胶料性能的预测方法的步骤示意图；

图2为本申请公开的一些实施例的热电偶测温方法确定胎冠中层硫化温度历程的温升曲线示意图；

图3为本申请公开的一些实施例的热电偶测温方法确定30mm厚度的温升曲线示意图；

图4为本申请公开的一些实施例的胎冠实测温升历程与厚模具中层温升历程数据进行线性回归分析结果的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，本发明实施例中，一种用于轮胎成品胶料性能的预测方法，具体步骤包括：

S1、利用硫化温度采集方法多次获取轮胎硫化周期内的硫化温度数据；其中硫化温度采集方法包括热电偶埋线测温试验法，以及有限元分析法；

具体实施方式中，所述热电偶埋线测温试验法的具体步骤包括：

首先在轮胎胎坯成型时在采集点埋入热电偶，其中采集点包括胎面、胎侧、胎肩、带束层端点、胎里，以及三角胶；

再将埋入热电偶的胎坯，设置于于硫化机内，接通记录仪，从模具合模时开始至自然冷却为一个硫化周期，然后切断热电偶，保存测温数据完成数据采集。

具体实施方式中，所述有限元分析法的具体步骤包括：

首先获取轮胎部件胶料以及所用钢丝的热力学参数、密度以及硫化特性，其中热力学参数包括导热系数、比热容，以及活化能；

再建立FEA硫化仿真模型，通过模型计算部件胶料在硫化周期内的硫化温度历程，完成数据采集。

S2、根据硫化温度历程数据设计硫化模具和垫片，再对模具进行调试核验；

具体实施方式中，所述根据硫化温度历程数据设计硫化模具和垫片，再对模具进行调试核验的具体步骤包括：

首先根据橡胶材料特性设计硫化模具和若干个用于调整胶料的厚度的垫片，其中模具和垫片材料采用模具钢材质。

具体的，本实施例中，根据橡胶材料是热的不良导体的特性，设计一种长130mm、宽118mm高25mm的模具，另加工厚度为0.5mm、1mm、2mm、5mm数量若干的适配的垫片用以调整所需硫化胶料的厚度，其中材料选为模具钢。

在模具调试过程中亦采用热电偶埋线测温试验法和有限元分析法。通过调整模具厚度以期模具中心位置胶料的温升历程与所需开发配方对应规格轮胎的部件位置硫化历程相近，一般要求重合度90％以上，重合度越高其测试结果准确度越高。

S3、核验完成后进行胶料填充，以及在平板硫化机上恒温硫化，硫化一个硫化周期后，快速启模并置于预设环境温度下模外硫化一个硫化周期；

具体实施方式中，模具调试完成后进行胶料恒温硫化的具体步骤包括：

将模具置于恒温平板硫化机进行预热一小时；

然后将待测试胶料填入模具中，其中胶料的体积为模具内腔容积105％至115％；

装模完成后，在平板硫化机上恒温硫化一个硫化周期后，快速启模，将形成的胶块置于35℃左右的环境中自然冷却一个硫化周期后，硫化结束。

具体的，硫化前需将模具置于恒温平板硫化机进行预热。预热1H后，将待测试胶料填入模具中。胶料装模前需提前计算所装填胶料的重量(体积)，一般装填控制模具内腔容积110％左右，装填过少易造成缺胶气泡，装填过多，溢胶不完全，造成厚度偏厚，更甚者，可能会造成模具变形，损伤模具。装模后快速进行硫化，在平板硫化机上恒温硫化一个硫化周期后，快速启模，将胶块置于35℃左右的环境中自然冷却一个硫化周期后，硫化结束。

S4、将硫化后形成的胶块冷却至室温后进行取样，与成品轮胎取样比对测试结果，具体步骤包括：

将硫化后形成的胶块继续冷却至室温，并进行解剖取样，其中取样位置为胶块中层位置；

再与其在成品轮胎上解剖取样测试结果进行比对是否一致。

现拟开发12R22.5规格产品胎面配方，以下实施例将对比现有技术与本发明的方法对预测轮胎成品胶料性能的效果。

实施例1：

本实施例为采用本发明方法。如图2所示，首先采用热电偶测温方法确定12R22.5规格轮胎胎冠中层硫化温度历程；

如图3所示，再调试模具厚度，使用垫片增加模具厚制至30mm，通过热电偶测温方法确定30mm厚度适合本次12R22.5规格胶料硫化。

如图4所示，图示为胎冠实测温升历程与厚模具中层温升历程数据进行线性回归分析结果。将胎冠实测温升历程与厚模具中层温升历程数据进行线性回归，回归系数R2为0.9913，大于0.9，厚模具调试结果满足要求。

模具调试完成后，在145℃恒温平板硫化机上预热1H后，填入已开发优选方案配方胶料，进行145℃×51min恒温平板硫化机硫化。51min后启模将胶块置于35℃环境温度中冷却51min。再停放不小于16H后进行中层取样测试，本测试项目同如下对比例1(密度、硬度、强伸及动态粘弹性能)。测试结果如下：

对比例1：

本对比例采用现有技术胶料性能测试方法。取已开发优选方案配方胶料在开炼机上塑炼后下片，胶片厚度为2.5mm，再将剪裁合适大小的胶片置于2mm×118mm×130mm模具中进行151℃×22min恒温硫化，硫化结束后使用停放不小于16H后进行裁样测试，本次主要确认其密度、硬度、强伸及动态粘弹性能。测试结果如下：

对比例2

现有技术成品轮胎解剖取样性能测试方法。取已开发优选方案配方胶料押出成半成品胎面，再经过成型、硫化等过程制成规格为12R22.5成品轮胎。将成品轮胎胎冠胶取中层进行解剖取样并进行测试，测试项目同为密度、硬度、强伸及动态粘弹性能，测试结果如下：

对比以上实施例测试结果，实施例2与对比例2测试结果基本相同，而对比例1与对比例2各项性能测试结果差异均较大。故本发明公开的轮胎成品胶料性能的预测方法是可行的，准确的。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于轮胎成品胶料性能的预测方法，其特征在于，包括：

利用硫化温度采集方法多次获取轮胎硫化周期内的硫化温度数据；

根据硫化温度历程数据设计硫化模具和垫片，再对模具进行调试核验；

核验完成后进行胶料填充，以及在平板硫化机上恒温硫化，硫化一个硫化周期后，快速启模并置于预设环境温度下模外硫化一个硫化周期；

将硫化后形成的胶块冷却至室温后进行取样，与成品轮胎取样比对测试结果。

2.根据权利要求1所述一种用于轮胎成品胶料性能的预测方法，其特征在于，所述硫化温度采集方法包括热电偶埋线测温试验法和有限元分析法。

3.根据权利要求2所述一种用于轮胎成品胶料性能的预测方法，其特征在于，所述热电偶埋线测温试验法的具体步骤包括：

首先在轮胎胎坯成型时在采集点埋入热电偶，其中采集点包括胎面、胎侧、胎肩、带束层端点、胎里，以及三角胶；

再将埋入热电偶的胎坯，设置于于硫化机内，接通记录仪，从模具合模时开始至自然冷却为一个硫化周期，然后切断热电偶，保存测温数据完成数据采集。

4.根据权利要求2所述一种用于轮胎成品胶料性能的预测方法，其特征在于，所述有限元分析法的具体步骤包括：

首先获取轮胎部件胶料以及所用钢丝的热力学参数、密度以及硫化特性，其中热力学参数包括导热系数、比热容，以及活化能；

再建立FEA硫化仿真模型，通过模型计算部件胶料在硫化周期内的硫化温度历程，完成数据采集。

5.根据权利要求1所述一种用于轮胎成品胶料性能的预测方法，其特征在于，所述根据硫化温度历程数据设计硫化模具和垫片，再对模具进行调试核验的具体步骤包括：

首先根据橡胶材料特性设计硫化模具和若干个用于调整胶料的厚度的垫片，其中模具和垫片材料采用模具钢材质。

6.根据权利要求1所述一种用于轮胎成品胶料性能的预测方法，其特征在于，模具调试完成后进行胶料恒温硫化的具体步骤包括：

将模具置于恒温平板硫化机进行预热一小时；

然后将待测试胶料填入模具中，其中胶料的体积为模具内腔容积105％至115％；

装模完成后，在平板硫化机上恒温硫化一个硫化周期后，快速启模，将形成的胶块置于35℃左右的环境中自然冷却一个硫化周期后，硫化结束。

7.根据权利要求1所述一种用于轮胎成品胶料性能的预测方法，其特征在于，所述胶块冷却至室温后进行取样测试的具体步骤包括：

将硫化后形成的胶块继续冷却至室温，并进行解剖取样，其中取样位置为胶块中层位置；

再与其在成品轮胎上解剖取样测试结果进行比对是否一致。

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