電子束輻照預(yù)硫化技術(shù)在輪胎輕量化中的應(yīng)用

任喬偉，譚 苗，杜 凡，楊 姣，黨 飛

（陜西延長石油集團橡膠有限公司，陜西 咸陽 712000）

由于輪胎行業(yè)是全球橡膠消耗的最大行業(yè)，輪胎的輕量化和高性能化必然成為其發(fā)展趨勢。電子束輻照預(yù)硫化是輪胎輕量化的有效方法。國外眾多技術(shù)先進的輪胎公司采用電子束輻照預(yù)硫化技術(shù)生產(chǎn)輪胎，降低了橡膠消耗，提高產(chǎn)品質(zhì)量。但電子束輻照預(yù)硫化技術(shù)在我國起步較晚，輪胎企業(yè)應(yīng)用較少。

輪胎電子束輻照預(yù)硫化技術(shù)不改變原輪胎生產(chǎn)工藝，僅用電子加速器對輪胎半部件進行輻照預(yù)硫化，電子加速器發(fā)射的高能電子束產(chǎn)生高活性粒子，使膠料在常溫下交聯(lián)形成三維結(jié)構(gòu)，通過預(yù)硫化實現(xiàn)初步定型，性能更加穩(wěn)定[1-8]。

本工作研究胎體簾布經(jīng)過電子束輻照預(yù)硫化后，對輪胎性能及質(zhì)量的影響。

1 實驗

1.1 主要原材料

壓延后正常存放的胎體簾布和壓延后經(jīng)過電子束輻照預(yù)硫化的胎體簾布。

1.2 主要設(shè)備

CG4/610×1750-S型四輥壓延機，意大利艾克里公司產(chǎn)品；VMI245-SL型一次法成型機，荷蘭VMI公司產(chǎn)品；LLY-B1220/1715×2型硫化機，浙江榮升機械有限公司產(chǎn)品；GX-YLSN-1112型高速/耐久性試驗機，青島高測科技股份有限公司產(chǎn)品；DD500keV/150mA型電子加速器，電子束能量為0.45～0.5 MeV，電流為150 mA，輻照劑量為25 kGy，江蘇達勝加速器制造有限公司產(chǎn)品。

1.3 試驗方案

試驗輪胎規(guī)格為195/65R15 91H。標(biāo)準(zhǔn)方案胎圈之間距離為400 mm，過渡層寬度為370 mm、厚度為0.8 mm，質(zhì)量為8.56 kg。試驗方案1—3胎體簾布采用電子束輻照預(yù)硫化并分別減小胎圈之間距離、減薄過渡層以及減窄和減薄過渡層（見表1）。成型時在胎肩過渡層一面貼上0.8 mm厚的白膠片用來體現(xiàn)過渡層滲入簾布中膠量的多少。

表1 標(biāo)準(zhǔn)方案和試驗方案

電子加速器輻照預(yù)硫化胎體簾布如圖1所示。過渡層減窄如圖2所示。

圖1 電子加速器輻照預(yù)硫化胎體

圖2 過渡層減窄示意

2 成品性能

2.1 外緣尺寸和質(zhì)量

采用標(biāo)準(zhǔn)方案和試驗方案試制的195/65R15 91H輪胎充氣外緣尺寸和質(zhì)量如表2所示。

表2 輪胎充氣外緣尺寸和質(zhì)量

從表2可以看出：與標(biāo)準(zhǔn)方案輪胎相比，試驗方案輪胎的充氣外緣尺寸變化不大，均符合企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，胎體簾布生產(chǎn)中應(yīng)用電子束輻照預(yù)硫化技術(shù)對輪胎外緣尺寸基本無影響；輪胎質(zhì)量減小，試驗方案輪胎1，2和3的質(zhì)量分別減小了0.15，0.25和0.34 kg，這是由于胎體簾布經(jīng)過電子束輻照預(yù)硫化后可減小過渡層厚度和寬度，有助于單胎質(zhì)量減小。

2.2 高速性能

高速性能按照企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進行測試，輪胎累計行駛時間達到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的60 min后，再按每10 min行駛速度增大10 km·h-1繼續(xù)進行測試，累計行駛時間達到80 min后停止試驗。輪胎外觀沒有損壞現(xiàn)象。

2.3 耐久性能

耐久性能按照企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進行測試，輪胎累計行駛時間達到標(biāo)準(zhǔn)要求的35.5 h后停機，檢查輪胎充氣壓力及外觀，沒有異常則繼續(xù)進行試驗，直至累計行駛時間達到83.5 h停止試驗。試驗結(jié)果表明，輪胎外觀沒有損壞現(xiàn)象。

經(jīng)過電子束輻照的胎體簾布形成C—C交聯(lián)鍵，鍵能高，不易破壞、變形，因此輪胎尺寸穩(wěn)定性高，輪胎的充氣外緣尺寸、高速性能和耐久性能不受影響。

2.4 胎里露線

輪胎硫化過程中由于內(nèi)壓的作用，內(nèi)襯層膠料會向胎體簾布滲透，膠料滲入胎體，會出現(xiàn)胎里露線[7]；胎體簾布經(jīng)過輻照后，可增大胎體簾布的挺性，減少膠料流動，防止內(nèi)襯層膠料向胎體簾布滲透，避免胎里露線的發(fā)生，增大輪胎質(zhì)量的穩(wěn)定性。

圖3和4分別示出了未輻照胎體簾布和輻照胎體簾布的輪胎內(nèi)襯層滲膠狀況。

圖3 未輻照胎體的輪胎內(nèi)襯層滲膠示意

圖4 輻照胎體的輪胎內(nèi)襯層滲膠示意

由圖3和4可知：胎體簾布未經(jīng)輻照的輪胎，內(nèi)襯層膠滲入胎體簾布2根簾線左右；胎體簾布經(jīng)輻照的輪胎，內(nèi)襯層膠滲入胎體簾布只有0.5～1根簾線，應(yīng)用電子束輻照技術(shù)對胎體進行預(yù)硫化能有效防止胎里露線發(fā)生。

3 經(jīng)濟效益

降低輪胎的原料消耗是輪胎企業(yè)降低成本、增加效益的關(guān)鍵。以我公司年產(chǎn)300萬條半鋼子午線輪胎計算，以195/65R15 91H規(guī)格為例，采用電子束輻照技術(shù)對胎體簾布進行預(yù)硫化，可以大幅降低成本（見表3）。

表3 采用輻照預(yù)硫化胎體簾布的經(jīng)濟效益

由表3可知：胎體簾布采用電子束輻照預(yù)硫化后，可以通過減薄過渡層使每條輪胎質(zhì)量減小0.25 kg，每年可節(jié)約成本686萬元；也可以通過減薄、減窄過渡層使每條輪胎質(zhì)量減小0.34 kg，每年可節(jié)約成本933萬元。

按電子束輻照設(shè)備整機投資750萬元計，每年新增運行消耗、維修、折舊費用100萬元，一年左右可以收回成本，經(jīng)濟效益可觀。

4 結(jié)語

采用經(jīng)過電子束輻照預(yù)硫化的胎體，可以減薄、減窄過渡層，從而實現(xiàn)輪胎輕量化，降低生產(chǎn)成本，同時不會影響輪胎的充氣外緣尺寸、高速性能和耐久性能，并且輪胎不會出現(xiàn)胎里露線現(xiàn)象，產(chǎn)品質(zhì)量提高，更加具有市場競爭力，經(jīng)濟效益明顯。