CN101612867B

CN101612867B - 子午线轮胎帘布层与气密层复合部件及制备工艺

Info

Publication number: CN101612867B
Application number: CN2009100900911A
Authority: CN
Inventors: 鲍矛; 李淑凤; 曾心苗; 矫阳; 陆永俊; 康兴川; 刘江伟; 王连才; 宋卫群
Original assignee: BEIJING RAY APPLIED RESEARCH CENTRE
Current assignee: Beijing Ray Application Research Center Co.,Ltd.
Priority date: 2009-07-31
Filing date: 2009-07-31
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2029-07-31
Also published as: CN101612867A

Abstract

本发明公开了一种子午线轮胎帘布层与气密层复合部件及制备工艺，由橡胶基材、防老体系、补强体系、硫化体系和辐射敏化按比例混合组成混合物，将橡胶混合物在密炼机中进行混炼，分别按轮胎胎体帘布层和内衬气密层部件生产工艺制成胎体帘布层部件和内衬气密层部件，然后在复合机上复合为整体复合部件。用电子加速器对复合部件进行辐射处理，在限氧辐射条件下，完成轮胎帘布层和内衬气密层复合部件的辐射预硫化。经本发明辐射处理后的帘布层和气密层复合部件的格林强度高、结构尺寸及性能稳定，节省原材料、辐照剂量小，生产效率高，利于环境保护。

Description

子午线轮胎帘布层与气密层复合部件及制备工艺

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帘布层与气密层复合部件及制备工艺。

技术背景

轮胎是由以橡胶材料为主要基材的多个部件经硫化定型组合而成，子午化、无内胎化是轮胎的发展趋势。在传统的轮胎制备过程中，要求轮胎各部件材料无变形，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。同样在轮胎制造过程中，内衬层随同整条胎匹需要进行充气高压定型硫化，为减少材料的移位与变形而引发薄厚不均，最终影响产品的性能，通常制作中也是采用增大胶层厚度的办法，以赋予胶片具有较大的初始强度，实现胶层薄厚均匀平整，起到保压密封气体的作用。这样，不但使用了过多的胶料，又影响了产品的质量和使用性能。如何提高内衬气密层生胶的格林强度，保证后期轮胎加工成型时胶层的均匀性和结构的稳定性，降低负效应影响，减少胶层厚度，节省原材料，达到提高轮胎品质的目的，是当前本技术领域中急需研究解决的课题。

发明内容：

本发明的目的是提供一种经辐射处理的生胶格林强度高、成型结构尺寸及性能稳定、胶层厚度减薄、粘合强度高、以提升轮胎品质的子午线轮胎胎体帘布层与内衬气密层复合部件及制备工艺。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种子午线轮胎帘布层与气密层复合部件及制备工艺，其特点：复合部件的基材是由橡胶基材、防老体系、补强体系、硫化体系和辐射交联敏化剂混合组成混合物构成，各组分含量为：

橡胶：100份

补强填充体系：30-120份

防老体系：1-10份

硫化体系：1-17份

辐射交联敏化剂：1-20份

其中：胎体帘布层使用的橡胶是天然橡胶或天然橡胶与合成橡胶的共混物；气密层使用的橡胶包括卤化丁基橡胶或卤化丁基橡胶与天然橡胶的共混物；气密层上的过渡层使用的橡胶与胎体帘布层使用的橡胶相同；上述各组分用量单位以质量份计；

轮胎复合部件制备成型工艺是按上述配方采用密炼机先将橡胶基材100份、补强体系30-120份、硫化体系1-17份和辐射敏化剂1-20份等进行混炼，混炼温度范围为40-100℃，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；再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；按照子午线轮胎内衬气密层生产工艺进行压延敷胶，通过两个挤胶辊制出的气密层片材和中间过渡层片材复合压延，制成厚度为1.0-1.2mm标准宽度的内衬气密层片材，然后将内衬气密层片材与制出裁切好的胎体帘布层片材进行复合，复合时，内衬气密层片材上的过渡层与胎体帘布层紧密贴合，经三辊压延机复合压延，制备成胎体帘布层和内衬气密层复合部件；将复合部件固定在电子加速器下的恒张力牵引束下传输装置上，进行辐射预处理；辐射处理时的电子加速器束流能量为0.3-2MeV，束流强度为0.2-100mA，电子束扫描宽度0.5-1.0米，控制胎体帘布层片材辐照吸收剂量为10-80kGy，内衬气密层片材辐照吸收剂量为5-40kGy；束下装置传输速度为10-40m/min，辐照氛围为限氧环境，采用惰性气体保护，从而完成子午线轮胎帘布层与气密层复合部件的制备。

上述所述的合成橡胶包括丁苯橡胶、丁基橡胶、卤化丁基橡胶、氯丁橡胶、顺丁橡胶或乙丙橡胶。

上述所述的补强填充体系为炭黑，炭黑品种包括通用炉黑N660和快压出炉黑N550，以及低结构快压出炉黑N539或高耐磨型N330。

上述所述的防老体系为酮-胺反应生成物，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。

上述所述的硫化体系包括硫磺、硫化促进剂和硫化活性剂；硫化活性剂为氧化锌或硬脂酸，硫化促进剂为次磺酰胺类促进剂，包括N-叔丁基-2-苯并噻唑基次磺酰胺、N-叔辛基-2-苯并噻唑基次磺酰胺、N-环己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺、N-二环己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺；硫黄硫化体系的总用量为1-17份，其中硫化促进剂1-4份，硫化活化剂5-9份，硫黄1-4份。

上述所述的辐射交联敏化剂为二官能团交联助剂，包括新戊二醇双丙烯酸酯、二缩三丙二醇双丙烯酸酯、丙氧基化新戊二醇双丙烯酸酯或聚乙二醇双丙烯酸酯。

本发明辐射预处理胎体帘布层和内衬气密层复合部件及制备工艺的原理是：对胎体帘布层和内衬气密层片材在制备过程中先进行复合制备，经三辊压延机复合压延，赶排气体，保证平整，再通过电子加速器束流发出的能量对橡胶材料进行的辐射，合理设计控制射线穿透能量和吸收剂量进行复合部件的预硫化处理，以简化生产工艺，提高生产效率，同时，降低由辐射引发的副反应产生的不良影响。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与内衬气密层复合部件胶料的预硫化，赋予材料一定初始性能，能显著提高子午线轮胎胎体帘布层和内衬气密层复合部件生胶的格林强度，减少轮胎在成型时胎体帘布层和内衬气密层复合片材的流动，减少轮胎胎体帘布层和内衬气密层复合部件胶料在成型制作中的移位和变形，提高轮胎胎体帘布层和内衬气密层复合部件结构尺寸的稳定性和厚度的均匀性。通过对轮胎胎体帘布层和内衬气密层复合部件辐射预处理，可以降低内衬气密层设计厚度，减少原材料的使用，降低成本，同时提高产品品质；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，节省加速器能量，提高生产效率；降低硫化体系用量，减少因硫化体系的加入对环境造成的污染，利于环境保护。本发明的辐射预硫化可通过电子加速器产生的电子束来实现，并可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，因为按照辐射衰减的规律，内衬气密层的吸收剂量不能单独调整，内衬气密层的吸收剂量与胎体帘布层的吸收剂量密切相关，可以通过调整电子加速器束流强度来调整胎体帘布层与内衬气密层的吸收剂量，复合部件的一个特点就是辐照胎体帘布层，而内衬气密层可以几乎不吸收剂量或者吸收剂量可以很低，从而实现材料表层辐射硫化或均匀辐射流化。本发明电子加速器辐照过程的进行，可通过外建加速器装置从生产线上取胶实现离线辐照，也可在轮胎生产线上增加低能量电子加速器装置来实现连续在线辐照。

本发明可以达到如下效果：对于轮胎胎体帘布层和内衬气密层复合部件辐射处理10-80kGy剂量后，对于轮胎胎体帘布层和内衬气密层复合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％-300％，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，同时内衬气密层厚度可降低未辐射处理的60％，节省原材料。

由于采用了上述子午线轮胎胎体帘布层和内衬气密层复合部件组合物的优选配方及辐射预硫化工艺，使得本发明轮胎部件组合物格林强度高、结构尺寸及性能稳定、粘合强度提高、降低部件厚度、节省原材料、辐照剂量小，提高生产效率，减少硫化体系用量，利于环境保护，可以有效提高轮胎品质，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：

实施例1：

子午线轮胎胎体帘布层基材橡胶配方：天然橡胶80，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。

子午线轮胎内衬气密层基材橡胶配方：卤化丁基橡胶80，天然橡胶20，炭黑(660)80，硬脂酸3，氧化锌4，防老剂(RD)1.5，硫磺1.2，促进剂(NOBS)1.5。

子午线轮胎胎体帘布层和内衬气密层中间过渡层橡胶配方：天然橡胶80，丁苯橡胶20，炭黑(550)70，氧化锌6，硬脂酸2，防老剂(AW)2，硫磺2，促进剂(NS)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、硫化体系等进行混炼，混炼温度控制在70℃，混炼时间为25分钟，将胶混炼均匀后，排胶；停放10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；按照子午线轮胎内衬气密层生产工艺进行压延敷胶，通过两个挤胶辊制出的内衬气密层基材片材和中间过渡层片材再复合压延，制成标准长宽的内衬气密层片材，其厚度为1.0mm，然后与制备好的胎体帘布层片材进行复合，制得胎体帘布层和内衬气密层复合部件；将复合部固定在电子加速器下的恒张力牵引束下传输装置上，进行辐射处理。电子加速器能量为0.5MeV，束流强度为10mA，电子束扫描宽度800mm，内衬气密层片材辐照吸收剂量选择20kGy，束下装置传输速度为25m/min，辐照氛围为限氧环境，用氮气进行保护；电子加速器辐照采用一台电子加速器单面辐照，完成子午线轮胎胎体帘布层与气密层复合部件的制备。

本发明在辐照过程中，内衬气密层部件的温度变化不大，在辐射剂量范围内，橡胶片材格林强度较未辐照大于200％，内衬气密层自粘性以及与其它部件层间粘合保持较好，胶片厚度由原来的1.6mm降低到1.0mm，节省原材料0.5公斤，胶片经辐射处理能有效的减少胎体帘布层和内衬气密层部件在生产过程中的变形或移位现象的产生，产品结构尺寸和性能稳定，提高了轮胎的品质，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80，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，辐射敏化剂2.0。

子午线轮胎内衬气密层部件基材橡胶配方：卤化丁基橡胶90，天然橡胶10，炭黑(660)80，硬脂酸4，氧化锌3，防老剂(RD)2，硫磺0.8，促进剂(NOBS)1.2，辐射敏化剂1.0。

子午线轮胎胎体帘布层和内衬气密层中间过渡层橡胶配方：天然橡胶90，顺丁橡胶10，炭黑(550)70，氧化锌6，硬脂酸2，防老剂(AW)2，硫磺1.8，促进剂(NS)1.3，辐射敏化剂1.5。

其橡胶材料混炼工艺、胎体帘布层和内衬气密层复合部件压延制备工艺、辐射预处理工艺同实施例1。

在实施例2中，是通过对胎体帘布层和内衬气密层组合物的硫化体系进行调整，在辐射预处理后，经过检测，证明采用辐射预处理技术对胎体帘布层和内衬气密层部件施行预硫化，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，对硫化胶的力学性能没有影响。

Claims

1.一种子午线轮胎帘布层与气密层复合部件的制备工艺，包括胎体帘布层及气密层基材的混炼、压延敷胶和复合压延，其特征在于：复合部件的基材是由橡胶基材、防老体系、补强体系、硫化体系和辐射交联敏化剂混合组成混合物构成，各组分含量为：

橡胶：100份

补强体系：30-120份

防老体系：1-10份

硫化体系：1-17份

辐射交联敏化剂：1-20份

按上述配方采用密炼机进行混炼，混炼温度范围为40-100℃，混炼时间为20-40分钟，将胶混炼均匀后排胶；停放812小时后在开炼机上加入硫化体系，完成混炼胶制备；再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；按照子午线轮胎内衬气密层生产工艺进行压延敷胶，通过两个挤胶辊制出的气密层片材和中间过渡层片材复合压延，制成厚度为1.0-1.2mm标准宽度的内衬气密层片材，然后将内衬气密层片材与制出裁切好的胎体帘布层片材进行复合，复合时，内衬气密层片材上的过渡层与胎体帘布层紧密贴合，经三辊压延机复合压延，制备成胎体帘布层和内衬气密层复合部件；将复合部件固定在电子加速器下的恒张力牵引束下传输装置上，进行辐射预处理；辐射处理时的电子加速器束流能量为0.3-2MeV，束流强度为0.2-100mA，电子束扫描宽度0.5-1.0米，控制胎体帘布层片材辐照吸收剂量为10-80kGy，内衬气密层片材辐照吸收剂量为5-40kGy；束下装置传输速度为10-40m/min，辐照氛围为限氧环境，采用惰性气体保护，从而完成子午线轮胎帘布层与气密层复合部件的制备。

2.根据权利要求1所述轮胎帘布层与气密层复合部件的制备工艺，其特征在于：所述的合成橡胶包括丁苯橡胶、丁基橡胶、卤化丁基橡胶、氯丁橡胶、顺丁橡胶或乙丙橡胶。

3.根据权利要求1所述的轮胎帘布层与气密层复合部件的制备工艺，其特征在于：所述的补强填充体系为炭黑，炭黑品种包括通用炉黑N660和快压出炉黑N550，以及低结构快压出炉黑N539或高耐磨型N330。

4.根据权利要求1所述的轮胎帘布层与气密层复合部件的制备工艺，其特征在于：所述的防老体系为酮-胺反应生成物，包括2，2，4-三甲基-1、2-二氢化喹啉聚合体、6-乙氧基-2、2，4-三甲基-1或2-二氢化喹啉。

5.根据权利要求1所述的轮胎帘布层与气密层复合部件的制备工艺，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；硫化活性剂为氧化锌或硬脂酸，硫化促进剂为次磺酰胺类促进剂，包括N-叔丁基-2-苯并噻唑基次磺酰胺、N-叔辛基-2-苯并噻唑基次磺酰胺、N-环己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺或N-二环己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺；硫黄硫化体系的总用量为1-17份，其中硫化促进剂1-4份，硫化活化剂5-9份，硫黄1-4份。

6.根据权利要求1所述的轮胎帘布层与气密层复合部件的制备工艺，其特征在于：所述辐射交联敏化剂为二官能团交联助剂，包括新戊二醇双丙烯酸酯、二缩三丙二醇双丙烯酸酯、丙氧基化新戊二醇双丙烯酸酯或聚乙二醇双丙烯酸酯。