氯化丁基水胎包皮胶

氯化丁基水胎包皮胶 第6期陈玉江.氯化丁基水胎包皮胶21 氯化丁基水胎包皮胶 陈玉江 (鹤壁安黎环燕轮胎有限责任公司,河南浚县456250) 摘要:水胎胎体内层胶采用全NR配方,包皮胶采用CIIR/NR并用胶配方.通过使用CIIR作 为水胎包皮胶可以提高 水胎的使用寿命,改善轮胎的外观质量和内在质量,节约成本,提高经济效益.通过对水胎包 皮胶工艺进行有效的控制,解决 了水胎包皮胶加工困难的问. 关键词:水胎;CIIR;NR;老化龟裂 水胎作为外胎硫化的附属工具,其本身的质 量对提高外胎质量起一定的作用.水胎工作时作 为过热水的载体,首先要受到高温高压的作用,同 时在扒水胎和定型过程中又会产生反复变形.因 此,要求水胎具有优异的耐热氧老化和抗撕裂及 较小的扯断永久变形. 目前我公司虽已使用胶囊自动硫化机,但由 于设备一次性投资大,维修费用高,仅限于载重 汽车轮胎生产;农业轮胎和微型轻卡轮胎仍使用 四立柱硫化机硫化,并采用水胎作为过热水的载 体.我公司以前一直采用NR配方生产水胎,该 配方生产工艺性能好,成品外观质量好,但耐老 化性能差,在使用一段时间后水胎面硬化,在 随着水胎的继续 反复变形中产生细小的裂纹. 使用,裂纹增大较快,甚至出现局部掉皮呈麻面, 造成外胎胎里不平滑,影响外观质量,且在使用 过程中磨损内胎,造成内胎早期损坏.另外水胎 的早期损坏造成频繁的修补,既增加了工人的劳 动强度,又降低了水胎的使用寿命.CIIR属于 高饱和橡胶,具有优异的低透气性,耐热氧老化 和耐屈挠性能.另一方面,CIIR具有一定的自 粘性和互粘性,与NR有良好的相容性和共硫化 性,硫化速度快,硫化平坦性好,适于制造厚制 作者简介:陈玉江(1975一),男,河南省鹤壁市人,鹤壁安黎环 燕轮胎有限责任公司助理工程师,现从事轮胎配方和生产工艺 管理工作 品.我公司将CIIR应用于水胎包皮胶,内部仍 使用原水胎胶,总体成本增加不大,试验包皮水 胎取得了较好的效果. 1基本配方 1.1生胶体系 为提高半成品的粘接性,并考虑与原水胎胶 的共硫化特性,采用氯化丁基胶与天然胶并用,其 并用比例CIIR:NR为90:10时能获得粘接面处良 好的共硫化条件. 1.2硫化体系 氯化丁基胶分子中含有反应性氯原子和双 键,其硫化方式较多,除了硫黄,硫给予体,醌类和 树脂硫化体系以外,还有氧化锌和有机过氧化物 等硫化体系,其中氧化锌硫化体系是CIIR最重要 的,最基本的一种硫化体系,因此决定采用这种硫 化体系.氧化锌作为硫化剂,使用3份就能充分 硫化,通常用量为5份,用量超过5份并不能提高 硫化速度和物理机械性能,但能提高耐热性,这一 点对水胎使用非常重要,因此氧化锌用量提高到 8份.由于单用氧化锌硫化,硫化速度较慢,所以 决定采用ZnO/TMTD/DM并用;为防止胶料焦烧, 加入了防焦剂.在炭黑配方中,氧化镁对除了用 胺类硫化的其它所有硫化体系都起防焦作用,在 改善胶料焦烧的同时,也会迟延硫化,阻碍填充剂 与橡胶的结合,降低硫化胶的某些性能,因此不宜 多加. 22现代橡胶技术2009年第35卷 1.3其它 在贴合成型过程中,胶料需要有良好的自 粘性能,否则生产无法顺利进行.为了快速成 型和与其它部件贴合,氯化丁基橡胶胶料中往 往需要加入适量的增粘剂.由于加工过程中氯 化丁基胶会对加工设备的金属表面(如辊筒表 面)产生粘附现象,为此还需要加入适量的防 粘剂. 2实验 2.1原 NR,云南农垦产品;CIIR(牌号CIIR1068),美 国埃克森化学公司产品;炭黑,氧化锌,促进剂,防 老剂,软化剂等其它原材料均为市售工业级产品. 2.2试验设备与仪器 XK160X320型开炼机,广东湛江橡胶机械厂 产品;XM75/30密炼机,大连第一橡胶机械厂产 品;45吨平板硫化机,新乡橡塑机械厂产品;M209 型门尼粘度仪,R100E型硫化仪,F2000E型电子 拉力机,北京友深电子仪器厂产品;ST—CN热空 气老化箱,南通宏达试验仪器有限公司产品; F2OOOE型电子拉力机,北京友深电子仪器厂产 品;ST—CN热空气老化箱,南通宏达试验仪器有 限公司. 2.3基本配方 生产配方:NR100,硫黄2.3,促进剂0.6,活 性剂7,防老剂3.5,石蜡1,炭黑35,活性陶土 3O,软化剂5,其它3,合计:187.4. 试验1号配方:CIlR90,NR10,氧化锌8,硬 脂酸1.5,炭黑35,活性陶土15,软化剂l0,促进 剂1.8,防老剂4010NA1,增粘树脂8,氧化镁0.5, 合计:180.8. 试验2号配方:CIIR90,NR10,氧化锌8,硬 脂酸2,炭黑35,活性陶土15,软化剂10,促进剂 1.8,防老剂4010NA1,增粘树脂8,氧化镁0.5,其 它1,合计:182.3. 试验3号配方:CIlR90,NR10,氧化锌8,硬 脂酸1.5,炭黑35,活性陶土15,软化剂5,促进剂 1.5,防老剂4010NAl,增粘树脂8,氧化镁0.5,其 它2,合计:177.5. 2.4试样制备 2.4.1小配合 小配合试验胶料混炼在XK160×320开炼机 上进行,加料顺序为生胶,小料,炭黑和填充剂,软 化剂,促进剂和硫化剂. 2.4.2大配合 CIIR与其它通用胶种相比,混炼要困难,生胶 对粉料润湿性差,吃粉慢,为提高炭黑分散度和胶 料可塑度,我们采取了如下措施: (1)采用两段混炼; (2)进行烘胶热处理:将CIIR在5O,60?的 烘胶房内烘一天后再使用; (3)混炼初期不开冷却水以提高混炼室初期 温度. 具体工艺如下: 一 段混炼:CIIR,NR,小料一炭黑一活性陶土 一 软化油一增粘树脂一清扫,加压一排胶(合计: 10分钟). 混炼时风压不低于0.6MPa,排胶温度控制在 145?. 一 段混炼胶停放8小时后,进行二段混炼. 二段混炼:一段胶+防老剂40lO?A一氧化 锌一排胶,然后在~p560开炼机上混炼,辊筒温 度为50,60?,母胶包辊后,加入促进剂,粉剂 全部吃完后,左右割刀4,5次,打扭8次,下片 冷却. 2.5性能测试 胶料的物理机械性能测试按相应的国家标准 进行. 3结果与讨论 3.1小配合试验 水胎包皮胶小配合试验结果见表1.由表1 可以看出,试验1#配方老化后拉伸强度,扯断伸 长率下降较大,硬度增加较大,很明显抗老化性能 差.试验2#配方与3#配方胶料的扯断伸长率,撕 裂强度,300%定伸应力和硬度等物理机械性能与 生产配方胶料相近;拉伸强度小于生产配方,但其 老化后性能基本不下降;扯断永久变形较小,可减 小水胎在反复变形后的外缘尺寸变化.3#配方与 第6期陈玉江.氯化丁基水胎包皮胶 生产配方正硫化时间相近,1样配方和2#配方硫化 速度慢.从同步硫化与耐老化性能等综合方面考 虑,决定采用3撑配方进行大配合试验. 表l水胎包皮胶小配合试验结果 3.2大配合试验 水胎包皮胶大配合试验结果见表2.从表2 数据可以看出,3#配方大配合试验数据与小配合 试验数据相吻合. 4工艺 4.1混炼 氯化丁基水胎包皮胶采用密炼机混炼,分两 段进行,氧化锌和促进剂必须在第二段加入;防焦 剂在混炼初期加入,以获得最佳效果.另外,防老 剂4010NA属对苯二胺类防老剂,可使裂口发生的 临界应力增大,延缓裂口发生,但对苯二胺会与氯 化丁基橡胶的氯起反应,在第一阶段混炼时,如果 温度过高会引起焦烧,应在混炼后期与硫化剂一 起加入. 表2水胎包皮胶大配合试验结果 项目3岢配方 硫化性能(143?) ML(M) MH(M) l1o I如 硫化条件:l43?x40.,./n 300%定伸应力/MPa 拉伸强度/MPa 扯断伸长率/% 永久变形/% 硬度(邵a)/度 硫化条件:143?x60min 300%定伸应力/MPa 拉伸强度/MPa 扯断伸长曹% 永久变形/% 硬度(邵A)/度 100?x24h老化(143?x60rain) 300%定伸应力/MPa 拉伸强度/MPa 扯断伸长率/% 永久变形/% 硬度(邵A)/度 10o?x48h老化(143%’×60m/n) 300%定伸应力/MPa 拉伸强度/MPa 扯断伸长率/% 永久变形/% 硬度(邵A)/度 100?~72h老化(143~C×60m/n) 300%定伸应力/MPa 拉伸强度/MPa 扯断伸长率/% 永久变形/% 硬度(邵)/度 ???卯???”也??眦?”:. 24现代橡胶技术2009年第35卷 由于氯化丁基橡胶易抱冷辊,与辊筒产生粘 附,给混炼时压片操作带来不便,在胶料从密炼机 中排出后上开炼机时首先应控制好开炼机辊温, 一 般50—60?为宜,同时配方中防粘剂也必不可 少. 4.2压片 由于氯化丁基胶的生胶强力低,热炼时要求 辊矩不能过大,且要热炼均匀,压片时要放慢压延 速度,否则胶片易出现冷疤,洞眼等质量问题,因 此,氯化丁基水胎包皮胶在压延机上进行压片时 要控制好供胶,防止供胶不足卷入空气,在胶片中 形成气泡,同时为减少气泡,压片厚度要小,压延 辊筒温度要高. 4.3包皮水胎制造 根据不同的规格按标准裁好水胎胶片,宽度 可比标准周长大10,20ram.第一层胶片与铁芯 子接触部分撤上滑石粉,滑石粉的宽度不超过芯 子周长,其余部分刷上汽油.铁芯子放正后将胶 片平整地包于铁芯上,接头搭正,接牢,压实,然后 用刀子片成7,lOmm的坡度.其余各层要层层 刷汽油,汽油挥发后卷贴,层层压实放净气泡. 把做好的牙子对正接头缝口贴到胎简上,然 后砸实,用刀片出牙子坡度.牙子贴合要上正,上 直,偏歪值不大于3mm.将牙子和胎筒刷上胶浆, 均匀打毛,特别是牙子片出坡度的地方要刷胶浆, 打毛平整. 根据不同的规格按标准裁好水胎包皮胶片, 刷上胶浆,均匀打毛.待水胎包皮胶片上汽油挥 发完全后,将包皮胶片卷贴到胎筒上,压实,牙子 斜坡部位以1厘米的间距扎两排小眼,便于包裹 在里面的气体排出. 取出铁芯按规定截取长度,两头片出公母坡 度,接头斜面要割平,对称.在筒长二分之一左右 的对称位置上,钻取嘴子孔,把嘴子上牢上正.上 嘴子前割去上面一层水胎包皮胶,以防止水嘴与 胎体间有包皮胶而影响水嘴与胎体问的粘合.安 上嘴子后,在嘴子上贴一层水嘴胶片,再贴上两层 挂胶包布,最后贴上一层包皮胶片(包布,包皮胶 片之间要刷胶浆,打毛,包皮胶要盖住包布). 将接头部位刷上胶浆,打毛后放到烘房中停 放8,24小时,烘房温度为40—50?. 胎筒停放后接头.接头部位要接牢,压实,厚 薄一致,无缺胶,无棱子. 定型时缓慢打风,使胎筒均匀膨胀,定型后外 径不大于成品水胎.胎胚定型后停放到装模硫化 时间间隔不超过15分钟.定型后扎去胎身上,牙 子坡度部位和接头部位的气泡.. 5使用情况 用上述生产的水胎使用100次以上未发 现有脱层,起泡等质量问题,说明包皮胶与水胎胎 体胶粘合很好.包皮水胎使用120次后水胎外表 面还未出现裂纹,掉皮现象,说明用氯化丁基胶包 皮后制成的水胎耐老化性能远远优于用全天然橡 胶制成的水胎(在使用6O次后表面会出现大量的 深约1,2ram的细小裂纹).在实际生产中,水胎 包皮胶采用CIlR,尽管配方成本较高,但用量少, 而且水胎的使用寿命提高了近1倍,同时工人的 劳动强度降低,经济效益显着. 6经济效益分析 水胎包皮后每条生产成本增加10%,15%, 使用寿命由原来的60次增加到一次使用100— 120次;二次翻新换嘴后,仍可使用4O一60次.由 于用氯化丁基胶制成的水胎包皮胶具有优良的耐 老化性能,这样可以减少水胎返修次数,省去了刮 皮,再次包皮等操作程序,从而大大减轻了劳动强 度,同时也节省了翻新胶,胶浆和工序中电能的消 耗., 使用包皮水胎可以大大改善轮胎胎里外观质 量,同时由于水胎使用次数的增加,可降低外胎的 生产成本.