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CN110815887B - 一种轮胎硫化胶囊的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轮胎硫化胶囊的生产方法，涉及轮胎硫化胶囊生产技术领域。轮胎硫化胶囊胶料组分包括：丁基橡胶、氯化丁基橡胶、炭黑、溴化酚醛树脂、硫磺、氧化锌、硬脂酸、防老剂、促进剂；进行炼胶及硫化。所使用的密炼机中带有切胶装置，在密炼机的辊筒上设置环槽，上顶栓(2)底部的压砣(203)的两侧均匀分布与环槽相对应的梳齿(204)，梳齿(204)宽度小于环槽宽度。与现有技术相比，本发明中的有益效果：对轮胎硫化胶囊的配方进行了优化设计，对密炼机结构进行改进，以小块胶加入到密炼机中，有利于各类配合剂在胶料中进行分散，并破碎胶豆，起胶翻炼，能够避免焦烧现象，提高炼胶的效率。

Description

一种轮胎硫化胶囊的生产方法
技术领域
本发明涉及轮胎硫化胶囊生产技术领域，特别涉及一种轮胎硫化胶囊的生产方法。
背景技术
轮胎硫化胶囊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。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。轮胎硫化胶囊对于轮胎的生产十分重要。轮胎硫化胶囊在高温、高压条件下重复使用多次，要求其具备优良的气密性、强度、耐老化等性能，正是由于轮胎硫化胶囊需要具备的特性较多，对其生产工艺的研究一直在进行。
轮胎硫化胶囊的生产工艺主要包括胶料配方设计、炼胶工艺及其设备的优化改进、硫化成型工艺及其设备的优化改进。其中，轮胎硫化胶囊使用的胶料以丁基橡胶为主，丁基橡胶饱和度高，具有优良的气密性，但是也存在一些问题，如与配合剂混炼时间长，在密炼过程中，为了保证胶料的均匀性，密炼时间长，而密炼温度高，易引起胶料的焦烧，不利于后续生产的轮胎硫化胶囊的质量。
发明内容
本发明提供一种轮胎硫化胶囊的生产方法，以丁基橡胶和氯化丁基橡胶作为轮胎硫化胶囊的主体胶料，在改进的密炼机中进行炼胶，解决上述技术问题。
具体技术方案是一种轮胎硫化胶囊的生产方法，胶料组分包括：丁基橡胶、氯化丁基橡胶、炭黑、溴化酚醛树脂、硫磺、氧化锌、硬脂酸、防老剂、促进剂；
包括下述生产步骤：
S1、按照配方称量物料；
S2、向带有切胶装置的密炼机中，密炼温度为90-110℃，先加入丁基橡胶和氯化丁基橡胶，30s-4min后，再加入炭黑、氧化锌、硬脂酸、防老剂和促进剂，2-8min后排出密炼胶料；
S3、将S2中的密炼胶料加入到开炼机中，在100-120℃下，加入溴化酚醛树脂和硫磺，1-5min后，排出胶片；
S4、将S3中的胶片加入到注射硫化设备中，控制螺杆温度为70-80℃、注射压力为14-16MPa、硫化温度为170-190℃，进行硫化，硫化结束之后，注射硫化设备将轮胎硫化胶囊顶出模腔，即得到轮胎硫化胶囊；
S2中所使用的密炼机，包括：密炼室和加料口；加料口位于密炼室的上方、与密炼室连通；在加料口的内部安装切胶装置，切胶装置将大块胶切成小块胶；在密炼室中，第一辊筒上沿辊筒方向间隔开有第一环槽，第二辊筒上沿辊筒方向间隔开有第二环槽，固定安装在上顶栓底部的压砣的两侧均匀分布着分别与第一环槽、第二环槽相对应的梳齿，梳齿的宽度小于第一环槽的槽宽，梳齿的宽度小于第二环槽的槽宽。
进一步，胶料组分中，丁基橡胶40-60份，氯化丁基橡胶40-60份，炭黑10-30份，溴化酚醛树脂2-4份，硫磺1-2份，氧化锌2-5份，硬脂酸1-2份，防老剂1-3份，促进剂1-2份，按重量份计。该胶料配方适用于轮胎硫化胶囊中，以丁基橡胶和氯化丁基橡胶为基础胶料，加入炭黑对其进行补强；加入氧化锌和硬脂酸改善其加工性能；加入防老剂能够延长制品使用时间；溴化酚醛树脂、硫磺和促进剂作为硫化体系的配合剂，用于硫化及促进硫化。
进一步，在S2中所使用的密炼机，切胶装置包括：第三辊筒和第四辊筒，第三辊筒的圆周方向上固定安装多个刀片，第四辊筒的外表面光滑，第三辊筒的刀片的外侧所形成的包络圆与第四辊筒的外表面相切；第三辊筒通过传动轮和传送带与第三电机连接。对于切胶装置具体结构的设计，在该装置中，第四辊筒为待切胶块提供了一个支撑，配合刀片的切胶动作，第四辊筒是被动的，在第三辊筒的转动及胶料的挤压作用下可以发生转动。大胶块会被切割成体积小于相邻两个刀片之间空隙的小块胶，以小块胶加入到密炼机中，有利于各类配合剂在胶料中进行分散，能够在较短密炼时间内达到良好的炼胶效果。
进一步，S2中所使用的密炼机，还包括：密炼机壳体， 密炼机壳体内部中空，分为上壳体和下壳体，上壳体和下壳体间焊接；下壳体的内部是密炼室；
上顶栓上部是气缸， 气缸的伸缩杆底部固定安装压砣；气缸安装在上壳体的上方，伸缩杆和压砣位于上壳体的内部；
第一辊筒通过传动轮和传送带与第一电机连接；第二辊筒通过传动轮和传送带与第二电机连接。
进一步，第一环槽的槽宽记为W1，第二环槽的槽宽记为W2，梳齿的宽度记为W3，W1=W2，W3=0.9-0.99W1。梳齿的宽度较窄，起胶时，第一环槽或第二环槽容易出现残留胶料，这部分残留胶料可能无法参与有效混炼；梳齿的宽度越接近于第一环槽或第二环槽的宽度时，设备的精度以及安装要求会越高，造成设备成本的上涨。优选地，设计W3=0.95W1。
进一步，压砣是一体式的，上端是四棱柱、下端是三棱柱，三棱柱的一个侧面与四棱柱的一个面完全重合，三棱柱平行于重合的侧面的侧棱构成压砣的底部尖端。压砣的底部尖端可以伸在第一辊筒和第二辊筒之间，起到捶打、压实胶料的作用。
进一步，梳齿位于压砣的上端、方向向下，梳齿与所在的四棱柱侧面间形成的角度为20-70°。梳齿倾斜的角度不同，则与第一辊筒和第二辊筒接触的位置会发生改变，即起胶的位置会不同。此外，压砣的尺寸会对梳齿倾斜的角度形成限制。
进一步，S2中所使用的密炼机，还包括：下顶栓，下顶栓的上端固定安装顶砣，顶砣是一体式的，上端是三棱柱、下端是四棱柱，三棱柱的一个侧面与四棱柱的一个面完全重合，三棱柱平行于重合的侧面的侧棱构成顶砣的顶部尖端；下顶栓安装在下壳体的底部，顶砣位于下壳体内部。
进一步，S2中所使用的密炼机安装在底座上，底座包括：支柱、下支撑板、上支撑板、侧板，支柱支撑着下支撑板，侧板立于上支撑板和下支撑板之间。上支撑板和下支撑板主要用于支撑密炼机的动力设备、电控设备等部件。
进一步，在上支撑板和侧板之间设有加强筋。这样的设计，使底座的结构稳定，提高上支撑板的承重能力。
在本发明中，上顶栓中的气缸是与气控系统连接的，气缸能够带动压砣进行上下运动，对胶料进行捶打；密炼室部分的辊筒处设置加热冷却进出管道，用以控制密炼室内部温度；密炼机上会设置电控系统及操作面板。这是设备应用中的公知常识，在本发明中不作详细说明。
本发明中对于密炼机的主要改进点是：切胶装置将大块胶切成小块胶，以小块胶加入到密炼机中，有利于各类配合剂在胶料中进行分散，提高炼胶的效率。在密炼机的辊筒上设置环槽，环槽能够起到破碎胶豆、结团炭黑或其他配合剂集聚体的作用，当胶豆遇到环槽的壁边时，在挤压作用下极易破碎掉；在上顶栓底部的压砣的两侧均匀分布与环槽相对应的梳齿，梳齿进行起胶翻炼，直接大幅度改变胶料在密炼室原本的状态，用以增加不同位置胶料间的接触、相互混炼机会，快速实现均匀混炼胶料的目的。
与现有技术相比，本发明中的有益效果，
1） 通过丁基橡胶和氯化丁基橡胶的并用和组分的调整，对轮胎硫化胶囊的配方进行了优化设计；
2）对密炼机结构进行改进，在加料口处安装切胶装置，以小块胶加入到密炼机中，有利于各类配合剂在胶料中进行分散，提高炼胶的效率；
3）辊筒上设置环槽、压砣上设置梳齿，破碎胶豆，起胶翻炼，能够在较短密炼时间内达到良好的炼胶效果，缩短炼胶时间，避免焦烧现象。
附图说明
图1为本发明中生产轮胎硫化胶囊所使用的胶料炼胶用的密炼机结构示意图；
图2为图1的主视图；
图3为图1的左视图；
图4为图3的A-A剖面图；
图5为第一辊筒与上顶栓的一种状态图；
图6为第三辊筒的结构示意图。
1、密炼机壳体，2、上顶栓，3、第一辊筒，4、第二辊筒，5、下顶栓，6、加料口，7、底座，
101、上壳体，102、下壳体，103、密炼室；
201、气缸，202、伸缩杆，203、压砣，204、梳齿；
301、第一环槽，302、第一电机；
401、第二环槽，402、第二电机；
501、顶砣；
601、第三辊筒，602、第四辊筒，603、刀片，604、第三电机；
701、支柱，702、下支撑板，703、上支撑板，704、加强筋，705、侧板。
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。
一种轮胎硫化胶囊的生产方法，胶料组分中，丁基橡胶40-60份，氯化丁基橡胶40-60份，炭黑10-30份，溴化酚醛树脂2-4份，硫磺1-2份，氧化锌2-5份，硬脂酸1-2份，防老剂1-3份，促进剂1-2份，按重量份计。该胶料配方适用于轮胎硫化胶囊中，以丁基橡胶和氯化丁基橡胶为基础胶料，加入炭黑对其进行补强；加入氧化锌和硬脂酸改善其加工性能；加入防老剂能够延长制品使用时间；溴化酚醛树脂、硫磺和促进剂作为硫化体系的配合剂，用于硫化及促进硫化。
包括下述生产步骤：
S1、按照配方称量物料；
S2、向带有切胶装置的密炼机中，密炼温度为90-110℃，先加入丁基橡胶和氯化丁基橡胶，30s-4min后，再加入炭黑、氧化锌、硬脂酸、防老剂和促进剂，2-8min后排出密炼胶料；
S3、将S2中的密炼胶料加入到开炼机中，在100-120℃下，加入溴化酚醛树脂和硫磺，1-5min后，排出胶片；
S4、将S3中的胶片加入到注射硫化设备中，控制螺杆温度为70-80℃、注射压力为14-16MPa、硫化温度为170-190℃，进行硫化，硫化结束之后，注射硫化设备将轮胎硫化胶囊顶出模腔，即得到轮胎硫化胶囊；
参照图1-5，S2中所使用的密炼机，包括：密炼室103和加料口6；加料口6位于密炼室103的上方、与密炼室103连通；在加料口6的内部安装切胶装置，切胶装置将大块胶切成小块胶；在密炼室103中，第一辊筒3上沿辊筒方向间隔开有第一环槽301，第二辊筒4上沿辊筒方向间隔开有第二环槽401，固定安装在上顶栓2底部的压砣203的两侧均匀分布着分别与第一环槽301、第二环槽401相对应的梳齿204，梳齿204的宽度小于第一环槽301的槽宽，梳齿204的宽度小于第二环槽401的槽宽。
在S2中所使用的密炼机，切胶装置包括：第三辊筒601和第四辊筒602，第三辊筒601的圆周方向上固定安装多个刀片603，第四辊筒602的外表面光滑，第三辊筒601的刀片603的外侧所形成的包络圆与第四辊筒602的外表面相切；第三辊筒601通过传动轮和传送带与第三电机604连接。对于切胶装置具体结构的设计，在该装置中，第四辊筒602为待切胶块提供了一个支撑，配合刀片603的切胶动作，第四辊筒602是被动的，在第三辊筒601的转动及胶料的挤压作用下可以发生转动。大胶块会被切割成体积小于相邻两个刀片603之间空隙的小块胶，以小块胶加入到密炼机中，有利于各类配合剂在胶料中进行分散，能够在较短密炼时间内达到良好的炼胶效果。
S2中所使用的密炼机，还包括：密炼机壳体1， 密炼机壳体1内部中空，分为上壳体101和下壳体102，上壳体101和下壳体102间焊接；下壳体102的内部是密炼室103；
上顶栓2上部是气缸201， 气缸201的伸缩杆202底部固定安装压砣203；气缸201安装在上壳体101的上方，伸缩杆202和压砣203位于上壳体101的内部；
第一辊筒3通过传动轮和传送带与第一电机302连接；第二辊筒4通过传动轮和传送带与第二电机402连接。
第一环槽301的槽宽记为W1，第二环槽401的槽宽记为W2，梳齿204的宽度记为W3，W1=W2，W3=0.9-0.99W1。梳齿204的宽度较窄，起胶时，第一环槽301或第二环槽401容易出现残留胶料，这部分残留胶料可能无法参与有效混炼；梳齿204的宽度越接近于第一环槽301或第二环槽401的宽度时，设备的精度以及安装要求会越高，造成设备成本的上涨。
压砣203是一体式的，上端是四棱柱、下端是三棱柱，三棱柱的一个侧面与四棱柱的一个面完全重合，三棱柱平行于重合的侧面的侧棱构成压砣203的底部尖端。压砣203的底部尖端可以伸在第一辊筒3和第二辊筒4之间，起到捶打、压实胶料的作用。
梳齿204位于压砣203的上端、方向向下，梳齿204与所在的四棱柱侧面间形成的角度为20-70°。梳齿204倾斜的角度不同，则与第一辊筒3和第二辊筒4接触的位置会发生改变，即起胶的位置会不同。此外，压砣203的尺寸会对梳齿204倾斜的角度形成限制。
S2中所使用的密炼机，还包括：下顶栓5，下顶栓5的上端固定安装顶砣501，顶砣501是一体式的，上端是三棱柱、下端是四棱柱，三棱柱的一个侧面与四棱柱的一个面完全重合，三棱柱平行于重合的侧面的侧棱构成顶砣501的顶部尖端；下顶栓5安装在下壳体102的底部，顶砣501位于下壳体102内部。
S2中所使用的密炼机安装在底座7上，底座7包括：支柱701、下支撑板702、上支撑板703、侧板705，支柱701支撑着下支撑板702，侧板705立于上支撑板703和下支撑板702之间。上支撑板703和下支撑板702主要用于支撑密炼机的动力设备、电控设备等部件。
在上支撑板703和侧板705之间设有加强筋704。这样的设计，使底座7的结构稳定，提高上支撑板703的承重能力。
在本发明中，上顶栓2中的气缸201是与气控系统连接的，气缸201能够带动压砣203进行上下运动，对胶料进行捶打；密炼室部分的辊筒处设置加热冷却进出管道，用以控制密炼室内部温度；密炼机上会设置电控系统及操作面板。这是设备应用中的公知常识，在本发明中不作详细说明。
本发明中对于密炼机的主要改进点是：切胶装置将大块胶切成小块胶，以小块胶加入到密炼机中，有利于各类配合剂在胶料中进行分散，提高炼胶的效率。在密炼机的辊筒上设置环槽，环槽能够起到破碎胶豆、结团炭黑或其他配合剂集聚体的作用，当胶豆遇到环槽的壁边时，在挤压作用下极易破碎掉；在上顶栓2底部的压砣203的两侧均匀分布与环槽相对应的梳齿204，增强胶料粘辊的作用，梳齿204则是进行起胶翻炼，直接大幅度改变胶料在密炼室原本的状态，用以增加不同位置胶料间的接触、相互混炼机会，快速实现均匀混炼胶料的目的。
实施例1-3，采用相同的配方：丁基橡胶50份，氯化丁基橡胶50份，炭黑25份，溴化酚醛树脂3份，硫磺1.5份，氧化锌3份，硬脂酸2份，防老剂2份，促进剂2份。采用本发明中的S1-S3步骤进行炼胶，S2中，密炼温度为105℃，先加入丁基橡胶和氯化丁基橡胶，切块加入，1min后，再加入炭黑、氧化锌、硬脂酸、防老剂和促进剂，5min后排出密炼胶料；S3中，在100℃下，加入溴化酚醛树脂和硫磺，3min后，排出胶片；将胶片在平板硫化机上进行硫化，胶片厚度4mm，硫化温度为180℃，硫化时间25min，放置24h后，制样并进行力学性能测试；测试结果见表1。
检测标准及设备：
①邵氏硬度：检测标准GB/T531-2008；检测设备采用上海险峰电影机械厂的LX-A硬度计。
②拉伸性能：检测标准GB/T528-2009，样品是哑铃型的，测试速度为500mm/min，测试环境温度是23±2℃；检测设备采用中国台湾高铁科技股份有限公司的GT-TCS-2000拉力试验机。
③撕裂强度：检测标准GB/T529-2008，采用直角形试样，测试速度为500mm/min，测试环境温度为23±2℃；检测设备采用中国台湾高铁科技股份有限公司的GT-TCS-2000拉力试验机。
表1实施例1-3制作出的胶片的力学性能测试数据表
Figure DEST_PATH_IMAGE002
从上表可以看出，以相同的配方，采用本发明中的技术方案生产的不同批次的胶片，所使用的炼胶时间在10min左右，就能达到常规性能要求；不同批次的胶片在拉伸强度、扯断伸长率、撕裂强度、硬度等性能上表现得更稳定；说明胶料混炼均匀，未发生明显焦烧，性能保持良好。
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 (9)

1.一种轮胎硫化胶囊的生产方法，其特征在于，
胶料组分包括：丁基橡胶、氯化丁基橡胶、炭黑、溴化酚醛树脂、硫磺、氧化锌、硬脂酸、防老剂、促进剂；
包括下述生产步骤：
S1、按照配方称量物料；
S2、向带有切胶装置的密炼机中，密炼温度为90-110℃，先加入丁基橡胶和氯化丁基橡胶，30s-4min后，再加入炭黑、氧化锌、硬脂酸、防老剂和促进剂，2-8min后排出密炼胶料；
S3、将S2中的密炼胶料加入到开炼机中，在100-120℃下，加入溴化酚醛树脂和硫磺，1-5min后，排出胶片；
S4、将S3中的胶片加入到注射硫化设备中，控制螺杆温度为70-80℃、注射压力为14-16MPa、硫化温度为170-190℃，进行硫化，硫化结束之后，注射硫化设备将轮胎硫化胶囊顶出模腔，即得到轮胎硫化胶囊；
S2中所使用的密炼机，包括：密炼室(103)和加料口(6)；加料口(6)位于密炼室(103)的上方、与密炼室(103)连通；在加料口(6)的内部安装切胶装置，切胶装置将大块胶切成小块胶；在密炼室(103)中，第一辊筒(3)上沿辊筒方向间隔开有第一环槽(301)，第二辊筒(4)上沿辊筒方向间隔开有第二环槽(401)，固定安装在上顶栓(2)底部的压砣(203)的两侧均匀分布着分别与第一环槽(301)、第二环槽(401)相对应的梳齿(204)，
第一环槽(301)的槽宽记为W1，第二环槽(401)的槽宽记为W2，梳齿(204)的宽度记为W3，W1＝W2，W3＝0.9-0.99W1。
2.根据权利要求1所述的一种轮胎硫化胶囊的生产方法，其特征在于，胶料组分中，丁基橡胶40-60份，氯化丁基橡胶40-60份，炭黑10-30份，溴化酚醛树脂2-4份，硫磺1-2份，氧化锌2-5份，硬脂酸1-2份，防老剂1-3份，促进剂1-2份，按重量份计。
3.根据权利要求1所述的一种轮胎硫化胶囊的生产方法，其特征在于，在S2中所使用的密炼机，切胶装置包括：第三辊筒(601)和第四辊筒(602)，第三辊筒(601)的圆周方向上固定安装多个刀片(603)，第四辊筒(602)的外表面光滑，第三辊筒(601)的刀片(603)的外侧所形成的包络圆与第四辊筒(602)的外表面相切；第三辊筒(601)通过传动轮和传送带与第三电机(604)连接。
4.根据权利要求1所述的一种轮胎硫化胶囊的生产方法，其特征在于，S2中所使用的密炼机，还包括：密炼机壳体(1)，密炼机壳体(1)内部中空，分为上壳体(101)和下壳体(102)，上壳体(101)和下壳体(102)间焊接；下壳体(102)的内部是密炼室(103)；
上顶栓(2)上部是气缸(201)，气缸(201)的伸缩杆(202)底部固定安装压砣(203)；气缸(201)安装在上壳体(101)的上方，伸缩杆(202)和压砣(203)位于上壳体(101)的内部；
第一辊筒(3)通过传动轮和传送带与第一电机(302)连接；第二辊筒(4)通过传动轮和传送带与第二电机(402)连接。
5.根据权利要求1所述的一种轮胎硫化胶囊的生产方法，其特征在于，压砣(203)是一体式的，上端是四棱柱、下端是三棱柱，三棱柱的一个侧面与四棱柱的一个面完全重合，三棱柱平行于重合的侧面的侧棱构成压砣(203)的底部尖端。
6.根据权利要求5所述的一种轮胎硫化胶囊的生产方法，其特征在于，梳齿(204)位于压砣(203)的上端、方向向下，梳齿(204)与所在的四棱柱侧面间形成的角度为20-70°。
7.根据权利要求1所述的一种轮胎硫化胶囊的生产方法，其特征在于，
S2中所使用的密炼机，还包括：下顶栓(5)，下顶栓(5)的上端固定安装顶砣(501)，顶砣(501)是一体式的，上端是三棱柱、下端是四棱柱，三棱柱的一个侧面与四棱柱的一个面完全重合，三棱柱平行于重合的侧面的侧棱构成顶砣(501)的顶部尖端；
下顶栓(5)安装在下壳体(102)的底部，顶砣(501)位于下壳体(102)内部。
8.根据权利要求1所述的一种轮胎硫化胶囊的生产方法，其特征在于，S2中所使用的密炼机安装在底座(7)上，底座(7)包括：支柱(701)、下支撑板(702)、上支撑板(703)、侧板(705)，支柱(701)支撑着下支撑板(702)，侧板(705)立于上支撑板(703)和下支撑板(702)之间。
9.根据权利要求8所述的一种轮胎硫化胶囊的生产方法，其特征在于，在上支撑板(703)和侧板(705)之间设有加强筋(704)。
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