轮胎-胶料生产基础知识

胶料生产基础知识
一、轮胎简介
按结构分:斜交胎和子午线轮胎(分半钢和全钢)。简介斜交胎与子午胎,全钢子午胎,一般由三层钢丝带束层、一层钢丝胎体及肩部各两层零度带束层组成。
二、轮胎制造工艺流程
炼胶工序:生产混炼胶→压延压出工序:生产半成品部件→裁断成型工序:半成品加工与组装成胎胚→硫化工序:将胎胚硫化成成品胎→成品检验:外观和X光检验
三、炼胶工序工艺流程
1、母胶:原材料加工、称量(小药加工、称量;炭黑油料加工输送称量;生胶烘胶加工称量)→密炼机内混炼→双螺杆挤出压片→浸隔离剂→上冷却线挂片冷却→摆片
2、终炼胶:母胶称量、小药称量→密炼机内混炼→开炼机补充混炼压片→浸隔离剂→上冷却线挂片冷却→摆片
四、胶料生产工艺的几个基本概念
1、塑炼
①塑炼是指通过机械力、热、氧或化学塑解剂作用,使生胶的分子链断裂,使其由强韧的弹性状态转变为柔软的塑性状态的工艺过程。
②生胶塑炼的目的是为了获得工艺要求的可塑性,使混炼过程中橡胶与配合剂易于混合而且分散均匀,在压延时易于渗入纤维,在挤出和成型时容易操作,胶料溶解性和粘着性得以提高,并且获得适当的流动性,使模型制品有清晰的花纹轮廓。
子午胎胶料一般不单独进行塑炼。
2、混炼
①混炼是指通过炼胶机将各种配合剂均匀加入具有一定塑性的生胶中的工艺过程。
②混炼的目的是在生胶中加入各种配合剂,以提高橡胶制品的使用性能,改善加工工艺性能,节约生胶及降低成本。
③混炼胶质量要求:一是能保证成品具有良好的物理机械性能,二是应具有良好的加工工艺性能。
④混炼,目前生产中一般分为母炼和终炼,相应的胶料称为母炼胶和终炼胶。因为胶料配方体系有些配合剂对温度敏感,高温易起反应,一般要求在较低的混炼温度。这些配合剂如硫化剂、促进剂、防焦剂及子午胎用的部分粘合剂等。所以一般母炼胶是指在生胶中加入除硫化剂、促进剂、防焦剂及子午胎用的部分粘合剂等所有配合剂的胶料,母炼段一般是在高温快速下进行混炼的,现一般采用大型密炼机(如GK400N)进行生产。终炼
胶是在母炼胶的基础上加入硫化剂、促进剂、防焦剂及子午胎用的部分粘合剂等配合剂的胶料,终炼段一般在低温慢速下进行混炼的,目前国内大型轮胎厂一般采用GK255或XM270进行生产。
大家必须明白只有终炼胶才能发到后工序(压延压出工序)使用,若母炼胶流到后工序,生产的半成品从外观上看不出来,但在最后硫化工序能看出,因母炼胶硫化不熟,出现粘模现象,倘若母炼胶与终炼胶并用生产半成品,在硫化工序就有可能发现不了,流入市场后果将不勘设想。
3、胶料的命名
3.1 斜交胎胶料命名:暂时以胶料用途来命名,如胎冠胶(用于生产轮胎胎面),有的还加以轮胎用途和使用地来命名,如轻卡胶(用于生产轻卡轮胎胎面)、中东胎面胶(用于生产出口到中东的轮胎胎面)等。
3.1 子午胎胶料命名:目前以代号来表示的,它与胶料用途没有直接关联,不像斜交胎胶料是以用途来命名的。子午胎终炼胶以大写英文字母表示,不同段数母炼胶在该英文字母前加相应的阿拉伯数字和#号。比如:ANN胶料,其终炼胶代号即是终ANN,其一段母炼胶表示为母1#ANN,二段母炼胶表示为母母2#ANN,三段表示为母3#ANN。
因此大家千万要明白所以带#号的即为母炼胶,不能随意去掉母1#或母2#的表示,否则因此用错胶后果将是非常严重的。
五、胶料生产用主要原材料
1、生胶
胶料生产的主体材料。按来源不同分为天然胶(NR)、合成胶(SR)及再生胶等。1.1 NR:由橡胶树上割取胶乳后经过一定加工工艺制造而成,主要有10#和20#标准胶(SMR10、SMR20、STR20、SIR10、SIR20等),主要控制指标为门尼粘度值(83±10),由于生胶的门尼粘度值受橡胶树生长环境影响(一般越老的树粘度值越大)和受生胶存放时间影响(一般存放时间越长粘度值越大,有的甚至能增长20个数值),因此有大有小,非常不均匀。全钢子午胎目前工艺中NR使用时一般不进行单独塑炼,只需要在加入小料和炭黑前进行适当的塑炼。硫芴
复合NR:在NR中加入3%左右的其它物质,如炭黑、丁苯胶、硬脂酸等,目前我们使用的是用97%STR20+2.5%丁苯胶+0.5%硬脂酸的复合胶。
1.2 SR:通过人工化学合成方法生产,具有不同性能的橡胶。一般综合性能不如NR。主要有如下几种:
①顺丁胶(BR)(高顺式,顺式含量97%),目前用的是BR9000。
特点:耐磨性好、耐曲挠性好。
②丁苯胶(SBR)(苯乙烯-丁二烯共聚物,苯乙烯含量为23.5%),目前用的是SBR1500、
SBR1502、SBR1712等。特点:生热高,耐磨性好。
③低顺式顺丁胶(L-BR),目前用的是INTEN50,乳白块状。
优点:对用于子口胶来说,尺寸稳定性好,耐磨,而且提高子口耐磨胶的门尼粘度。④高顺式异戊二烯橡胶(IR)又名合成天然胶。
优点:因为其分子量可以控制,所以加工过程中配合剂分散速度快,压延和压出的性能较好。
⑤卤化丁基胶:包括氯化丁基胶(CIIR)和溴化丁基胶(BIIR),其由丁基胶卤化而得,用于子午胎气密层和水胎外层保护胶。优点:通过配合剂调整可以和天然胶同步硫化;气密性好。
真空床1.3 再生胶:通过一定的脱硫工艺将废旧硫化胶降解返原为可再次使用的生胶。子午胎目前用丁基再生胶。
2、填充补强剂
作用:主要是提高胶料的物理机械性能,降低胶料成本等。
2.1 炭黑:黑颗粒状。
胶料用的主要填充补强剂,主要的质量控制指标有:吸碘值、DBP吸收值、着强度等,主要有N115、N121、N326、N375、N660等。炭黑牌号代表意义:N代表正常硫化速度,第一位数字表示炭黑的粒径范围,后两位数字表示同一粒径范围的炭黑结构度高低。其特点分别是:
N115:超耐磨炉黑,特点是粒径小,比表面积大,使胶料有优良的耐磨性。一般用于胎面胶。
N121:高结构超耐磨炉黑。
N234:高结构中超耐磨炉黑。
N326:低结构高耐磨炉黑。分散性差。
N375:新工艺高结构高耐磨炉黑。用于粘合胶料,耐撕裂。
N660:通用炉黑(又称高定伸快压出碳黑)。压出速度快,高定伸。
2.2 白炭黑:其特点是:粒子表面带气孔,比表面积大,吸潮。
作用是:增加胶料的抗撕裂性能,降低滚动阻力、生热,增加橡胶与钢丝的粘合力等,即具有补强作用、增粘作用。目前用的有罗地亚和连吉生产。因为无机物与橡胶的结合性不好,在胎面胶中通常与硅烷偶联剂TESPT配合使用。
2.3 碳酸钙:白粉末,是纯填充剂。主要是增加胶料的体积,降低成本,而对胶料物性基本没有影响。
3、软化剂与增塑剂
作用:主要是湿润橡胶大分子,增加分子间润滑,达到降低胶料的粘度,改进加工性能,降低生产能耗等。
主要有:芳烃油、氧化沥青、增塑剂FS-200。
4、活性剂作用:提高硫化反应的活性,加快硫化速度,增加硫化胶的模量等。
主要有:氧化锌、硬脂酸。
4.1氧化锌(ZnO):白粉末。是最通用的活性剂。而且氧化锌用在与钢丝粘合的胶料中,对橡胶与胶料与钢丝的粘合起着重要的作用。
4.2硬脂酸:乳白蜡状固体。用于活化氧化锌。
5、硫化剂作用:使胶料由线形结构的混炼胶交联形成具有空间网状结构的硫化胶,达到提高胶料的硬度、强度、弹性等物理性能。
5.1 普通硫黄:黄粉末,颜较浅,一般用200目;
5.2 不溶性硫黄:黄粉末,颜较深,根据充油量不同分不同牌号。目前子午胎胶料主要用HS OT20和IS6033(末尾两个数字表示含油量)两种。这种硫磺不溶于二硫化碳(而普通硫磺溶于二硫化碳)所以称之为不溶性硫磺。不溶性硫磺在橡胶中可以任何比例混溶而不喷出,而普通硫磺若超过1.5PHR(PHR含义是每100份橡胶所含有的配合剂的份数),则从橡胶中析出,俗称“喷霜”。而且,在温度达到105℃时,不溶性硫磺将会转回普通硫磺,所以加工中温度要控制在100℃以内。
5.3 氧化锌-80:用于含BIIR和CIIR胶料中作硫化剂。如LIB和LTM-2胶料中。
6、促进剂作用:可降低硫化反应温度,提高硫黄与橡胶硫化反应速度,缩短硫化时间,改善硫化胶物性。一般用量少,称量精度高。
主要有:NS(白到粉红或略有黄粉末)、NOBS(黄颗粒)、DZ(浅白或棕黄粉末、颗粒)、CZ(浅白或棕黄粉末)、HEXA-80(白颗粒)、DM(奶黄粉末)。
7、防焦剂作用:延长焦烧时间,不影响硫化速度,可有效保证胶料的加工安全性。主要有:CTP、氧化镁(仅在含丁基胶的胶料中起作用)。
8、防老剂作用:使橡胶具有抵抗各种条件(热、氧、臭氧、紫外线、盐水等)的作用,保持胶料的性能。分物理和化学防老剂两种。
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化学防老剂:4020(6PPD),RD,3100(DTPD);
物理防老剂:B型微晶蜡,白颗粒。在轮胎行驶过程中慢慢的移向胎面,形成一层保护膜。有排水、防滑的作用。
9、粘合剂作用:增进橡胶与骨架材料(钢丝帘线、纤维帘线、胎圈钢丝等)的结合力,提高胶料的模量。
主要有:间苯二酚(白片状)、钴盐(目前为癸酸钴、兰紫颗粒)、RA(约35%白炭黑与65% HMMM的混合体,白粉末)。
9.1、癸酸钴:成兰紫颗粒状。见光易变质,造成钴盐对粘合力的影响,故密闭存放,且取出到投料不能超过一个小时。
9.2、间苯二酚:淡黄片状固体。特点是其在145℃升华为呛人刺鼻的气体,而且易结团,一般在二段混炼时加入。
9.3、粘合剂RA:又名HMMM。白粉末状物体。其载体为白碳黑,所以容易受潮,应防止受潮。
10、补强增硬剂作用:增加硫化胶的硬度。主要有:固体酚醛补强树脂(SP6701),高苯乙烯树脂(S6H)等。
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11、增粘剂作用:增加半成品的工艺粘性。主要有:辛基酚醛增粘树脂(SP1068)、叔丁基酚醛增粘树脂(Koresin),C5石油树脂等。
12、偶联剂是一种黑混合物,其中N330碳黑和Si69所占各50%。
作用:在含白炭黑胶料中,参与白炭黑与橡胶的硫化反应,提高胶料物性,降低胶料的粘度,改善工艺性能。
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13、均匀剂作用:改善不同极性橡胶之间的共混性能,比如:天然胶与顺丁胶、卤化丁基胶,或改进卤化丁基胶的小料和炭黑的分散性能等。
主要有:42MSA(为树脂状颗粒)。
14、塑解剂作用:降低天然胶的粘度,改进加工性能,一般在投炭黑和小料前加入,或者单独在塑炼加入。目前使用的是五氯硫酚类,牌号为SJ-103。
六分量传感器15、抗硫化返原剂:作用:提高胶料抗硫化返原性能。如:PK900。
六、 炼胶各工序工艺质量要求及操作要点
1、生产工艺特点
1.1 斜交胎胶料大部分胶料配方中加入了合成胶,芳烃油加入量相对大,所以胶料容易加工,一般采取生产工艺多采取两段法工艺。但对于填充再生胶量大的配方,一般采取三段法工艺。
1.2全钢子午胎大部分胶料配方特点是高门尼、高填充、低充油、高生热(指加工升温快)。由此胶料配方特点决定其生产工艺特点是:多段法混炼。目前子午胎胶料一般至少两段、大部分是三段、部分是四段,有的可能更多段。
2、生产工艺
因胶料生产工艺的设计受胶料配方本身和设备状况等因素影响,因此不同胶料的生产工艺是有所差别的,即使同种胶料在不同机台上生产其生产工艺也是不同的。
2.1 母炼工艺:子午胎母炼胶生产对设备要求高(一是高门尼胶料要求设备功率大,二是要求设备对胶料混炼均匀性高),目前子午胎母炼胶使用德国和益阳的GK400N生产。母炼

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