CN101318385B - 一种子午线轮胎胎体帘布层部件及制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种子午线轮胎胎体帘布层部件及制备工艺，由基材橡胶、防老体系、补强体系、粘合体系、硫化体系和辐射敏化剂按比例混合组成混合物，将上述混合物在密炼机种进行混炼后制成子午线轮胎胎体帘布层部件，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穿透能量，对轮胎胎体帘布层部件进行辐射处理，在限氧辐射条件下，完成子午线轮胎胎体帘布层部件辐照预硫化。本发明经辐射处理的胎体帘布层胶料格林强度高、结构尺寸及性能稳定、帘布层厚度降低，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，提高子午线轮胎的品质。
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胎体帘布层部件及制备工艺。
技术背景
汽车产业在世界范围内迅猛发展，而汽车轮胎作为车辆的重要组成部分，其质量和性能的好坏直接影响到运输车辆及其他运输工具的性能，其重要性不言而喻，因而对轮胎的舒适性、环保性、耐久性、安全性和燃油经济性、操控性能的要求越来越高。子午线轮胎是汽车工业轮胎的发展趋势，子午线轮胎胎体帘布层是由覆胶帘子布组成的胎体层，是轮胎的受力骨架层，用以保证轮胎具有必要的强度及尺寸稳定性，支撑轮胎各部件，具有耐负荷，耐冲击，耐内压的作用。其所具有的强度和弹性，使轮胎使用时可复杂承受应力和多次变形，并缓和外来路面的振动和冲击，其性能决定了轮胎的品质和使用性能。
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。胎体帘布层在加工、运输、成型和最终硫化定型中由于加工过程会发生形变，出现帘线的偏移或变形。为了避免帘线的位移和帘布层的形变，常规解决方法是增加帘布层的覆胶量，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胎体帘布层部件及制备工艺，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、结构尺寸及性能的稳定、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胎体帘布层部件及制备工艺。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种子午线轮胎胎体帘布层部件及制备工艺，其特点是：由基材橡胶与防老体系、补强填充体系、粘合体系、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40-80份
防老体系1-7份
粘合体系1-5份
硫化体系2-15份
辐射交联敏化剂0-20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。
按上述配方采用密炼机将基材橡胶、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60-100℃，混炼时间为20-40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；按照子午线轮胎胎体帘布层生产工艺进行帘线扩张、压延和敷胶，制成厚度为0.9-1.1mm标准宽度的胎体帘布层片材，将胎体帘布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，进行表层或均匀辐射处理，电子加速器束流能量为0.2-2MeV，束流强度为0.2-100mA，电子束扫描宽度0-1.6米，胎体帘布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1-60m/min，辐照氛围为限氧环境，采用氮气或氩气惰性气体保护，完成辐射处理的子午线轮胎胎体帘布层部件的制备。
上述所述合成橡胶包括丁苯橡胶、异戊橡胶、顺丁橡胶或丁腈橡胶。
上述所述的补强填充体系为炭黑，炭黑品种为低结构快压出炉黑N539或高耐磨型N330。
上述所述的防老剂为苯基萘胺类防老剂，主要包括N-苯基-β-萘胺(D)或N-苯基-α-萘胺(A)。
上述所述的粘合体系为烷基酚醛树脂，包括5913烷基酚醛树脂或Koresin烷基酚醛树脂。
上述所述的硫化体系包括硫磺、硫化促进剂和硫化活性剂。硫化活性剂有氧化锌和硬脂酸，硫化促进剂为噻唑类，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2-15份，其中硫化促进剂1-3份，硫化活化剂4-8份，硫黄1-4份。
上述所述的辐射敏化剂为三官能团交联助剂，包括季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(EO-TMPTA)或氰脲酸三烯丙酯(TAC)。
本发明辐射预处理胎体帘布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流化，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。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。采用辐射预硫化技术，实现子午线轮胎胎体帘布层部件胶料的表层预硫化和均匀硫化，能显著提高子午线轮胎胎体帘布层部件生胶的格林强度，减少轮胎在成型时胎体帘布层片材胶料变形或帘线移动现象的产生，保证胎体帘布层部件结构、尺寸和性能的稳定性及厚度的均匀性。通过对胎体帘布层部件辐射预处理，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胎体帘布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。
由于采用了上述轮胎胎体帘布层部件组合物的优选配方及辐射预硫化工艺，使得本发明达到如下效果：对胎体帘布层部件胶料辐照剂量10-120KGy，对于轮胎胎体帘布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％-500％，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，保证了产品工艺、结构和性能的稳定性，还能减少轮胎胎体帘布层部件厚度，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，配方中所涉及各组分份数均以质量份计。
实施例1：
子午线轮胎胎体帘布层部件组合物配方：天然橡胶70，丁苯橡胶20，炭黑(N330)50，氧化锌5，硬脂酸1.5，防老剂(D)2，烷基酚醛树脂(Koresin)3，硫磺3，促进剂(DM)1.5。
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60-100℃，混炼时间为20-40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。按照子午线轮胎胎体帘布层生产工艺进行帘线扩张、压延和敷胶，制成厚度为1.0mm，宽度为420mm的胎体帘布层片材，胎体帘布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。电子加速器穿透能量为0.5MeV，束流强度为5mA，电子束扫描宽度0.8米，胎体帘布层片材辐照吸收剂量选择40kGy，束下装置传传输速度为30m/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，从而完成子午线轮胎胎体帘布层部件的制备。
产品性能检测表明：本发明在辐照过程中，胎体帘布层部件胶片的温度变化不大。在辐射剂量范围内，橡胶片材格林强度较未辐照大于260％，胎体帘布层自粘性以及与其它部件层间粘合保持较好，辐照后帘线的抽出力略有增加，能有效的减少胎体帘布层在生产过程中的胶料变形或帘线移动现象的产生，保证胎体帘布层部件结构、尺寸、性能的稳定性和厚度的均匀性，达到了提高轮胎品质的目的。同时胎体帘布层部件通过辐射预硫化，胶片厚度由原来的1.2mm降低到1.0mm，单胎重量降低0.5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：
子午线轮胎胎体帘布层部件组合物配方：天然橡胶70，丁苯橡胶20，炭黑(N330)50，氧化锌5，硬脂酸1.5，防老剂(D)2，烷基酚醛树脂(Koresin)3，硫磺2.7，促进剂(DM)1.3。
其橡胶材料混炼工艺、胎体帘布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，是通过对胎体帘布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胎体帘布层部件施行预硫化，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：
子午线轮胎胎体帘布层部件组合物配方：天然橡胶70，丁苯橡胶20，炭黑(N330)50，氧化锌5，硬脂酸1.5，防老剂(D)2，烷基酚醛树脂(Koresin)3，硫磺3，促进剂(DM)1.5，季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)5。
橡胶材料混炼工艺、胎体帘布层部件敷胶压延制备工艺同实施例1，在辐射预处理工艺中，胎体帘布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；电子加速器穿透能量为0.5MeV，束流强度为5mA，电子束扫描宽度0.8米，胎体帘布层片材辐照吸收剂量选择20kGy，束下装置传传输速度为30m/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胎体帘布层部件，其生胶格林强度比未辐照前增加了260％，而辐射预处理剂量由40KGy降低到20KGy，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，同时还能有效降低胎体帘布层骨架材料的辐照负效应。
Claims (5)
1.一种子午线轮胎胎体帘布层部件，其特征在于：由基材橡胶、防老体系、补强填充体系、粘合体系、硫化体系和辐射交联敏化剂组成混合物，各组分含量为：
橡胶100份
补强填充体系40-80份
防老体系1-7份
粘合体系1-5份
硫化体系2-15份
辐射交联敏化剂0-20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；
按上述配方采用密炼机将橡胶基材、防老体系、补强填充体系、粘合体系、硫化体系和辐射交联敏化剂等进行混炼，混炼温度为60-100℃，混炼时间为20-40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；按照子午线轮胎胎体帘布层生产工艺进行帘线扩张、压延和敷胶，制成厚度为0.9-1.1mm标准宽度的胎体帘布层片材，将胎体帘布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，进行表层或均匀辐射处理，电子加速器穿透能量为0.2-2MeV，束流强度为0.2-100mA，电子束扫描宽度0.2-1.6米，胎体帘布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1-60m/min，辐照氛围为限氧环境，采用氮气或氩气惰性气体保护，完成子午线轮胎胎体帘布层部件的制备。
2.根据权利要求1所述的子午线轮胎胎体帘布层部件，其特征在于：所述基材橡胶选自丁苯橡胶、异戊橡胶、顺丁橡胶或丁腈橡胶。
3.根据权利要求1所述的子午线轮胎胎体帘布层部件，其特征在于：所述的粘合体系为烷基酚醛树脂，选自5913烷基酚醛树脂或Kore烷基酚醛树脂。
4.根据权利要求1所述的子午线轮胎胎体帘布层部件，其特征在于：所述的辐射交联敏化剂为三官能团交联助剂，选自季戊四醇三丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯或氰脲酸三烯丙酯。
5.制备如权利要求1所述子午线轮胎胎体帘布层部件的制备工艺，其特征在于；采用密炼机将基材橡胶、防老体系、补强填充体系、粘合体系、硫化体系和辐射交联敏化剂等进行混炼，混炼温度为60-100℃，混炼时间为20-40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；按照子午线轮胎胎体帘布层生产工艺进行帘线扩张、压延和敷胶，制成厚度为0.9-1.1mm标准宽度的胎体帘布层片材，将胎体帘布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，对表层进行均匀辐射处理，电子加速器穿透能量为0.2-2MeV，束流强度为0.2-100mA，电子束扫描宽度0.2-1.6米，胎体帘布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1-60m/min，辐照氛围为限氧环境，采用氮气或氩气气体保护，完成子午线轮胎胎体帘布层部件的制备。
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