阅读说明：本技术 一种轮胎硫化胶囊胶料的制备方法 (Preparation method of tire curing bladder rubber material ) 是由 赵会岩 韩正奇 赵海林 范屏 张学永 刘涛 于 2019-11-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种轮胎硫化胶囊胶料的制备方法,涉及轮胎硫化胶囊制备技术领域。该轮胎硫化胶囊组分中,生胶是丁基橡胶；补强填充剂包括：炭黑、乙炔炭黑、石墨和三氧化二铝；活性剂是氯丁橡胶；加工助剂包括：硬脂酸、石蜡；硫化剂包括硫化树脂和硫磺；进行至少两次密炼-滤胶后,进入开炼机混炼及压片。与现有技术相比,本发明中的有益效果：对部分生胶进行塑炼,增大可塑性；生胶分段加入,补强填充剂分段加入,并分别进行滤胶操作,密炼机和滤胶机合理布置,使“密炼-滤胶”形成一个循环工艺,在密炼中间过程,进行滤胶,在初期将成团的、未分散的配合剂、炭黑进行强迫分散,有效提高混炼效果、缩短时间、提高生产效率。(The invention discloses a preparation method of a tire curing bladder rubber material, and relates to the technical field of tire curing bladder preparation. In the tire curing bladder component, the raw rubber is butyl rubber; the reinforcing filler comprises: carbon black, acetylene black, graphite, and aluminum oxide; the active agent is neoprene; the processing aid comprises: stearic acid, paraffin wax; the vulcanizing agent comprises a vulcanizing resin and sulfur; carrying out banburying-rubber filtering for at least two times, and then entering an open mill for mixing and tabletting. Compared with the prior art, the invention has the beneficial effects that: plasticating part of the raw rubber to increase the plasticity; the raw rubber is added in sections, the reinforcing filler is added in sections, rubber filtering operation is respectively carried out, the internal mixer and the rubber filter are reasonably arranged, so that 'internal mixing-rubber filtering' forms a circulation process, rubber filtering is carried out in the middle of internal mixing, agglomerated and undispersed compounding agent and carbon black are forcedly dispersed in the initial stage, the mixing effect is effectively improved, the time is shortened, and the production efficiency is improved.)

一种轮胎硫化胶囊胶料的制备方法

技术领域

本发明涉及轮胎硫化胶囊制备技术领域，特别涉及一种轮胎硫化胶囊胶料的制备方法。

背景技术

轮胎硫化胶囊是一种中空薄壁橡胶制品，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，对其制备工艺的研究一直在进行。而制备轮胎硫化胶囊所使用的胶料对其质量有直接影响作用；作为一种中空薄壁橡胶制品使用的胶料，混炼均匀对其力学性能的提升起到关键作用，能够避免薄弱点的出现。但是，在胶料的混炼过程中，常伴随着配合剂结团、炭黑团聚现象，引起胶豆的出现，致使胶料不均匀；延长混炼时间，可以在一定程度上提高胶料均匀性，但是降低了生产效率。

CN 104441539B公开了一种轮胎硫化胶囊用胶片的生产工艺，所述胶片的橡胶体系是丁基橡胶，补强填充剂是炭黑，经过密炼、开炼、挤出制作胶片；其中密炼和开炼步骤是参照专利CN102786745B，(1)将丁基橡胶98-102份、氧化锌4.96-5.04份、硬脂酸0.9996-1.0004份、硫化树脂7.35-7.65份、N220炭黑44.1-45.9份、N550炭黑29.4-30.6份、蓖麻油4.96-5.04份和稳定剂0.735-0.765份倒入密炼机中进行密炼，密炼时间为15-20分钟，密炼温度为110-130℃，得到密炼胶料；(2)将密炼胶料放入开炼机中进行混炼，混炼温度为80-90℃、时间为15-25分钟，开炼机出料得到10mm厚、50mm宽的胶片；胶片自然冷却至室温。密炼和开炼过程中，对于配合剂结团、炭黑团聚、胶豆出现未采取措施，不利于胶料均匀性的提高；密炼和开炼总时间较长，生产效率低。

发明内容

本发明提供一种轮胎硫化胶囊胶料的制备方法，在密炼过程中加入滤胶工艺，避免配合剂、炭黑的结团，利于其在生胶中均匀分散，解决上述技术问题。

具体技术方案是一种轮胎硫化胶囊胶料的制备方法，轮胎硫化胶囊的组分包括：生胶、补强填充剂、活性剂、加工助剂、硫化剂；该轮胎硫化胶囊组分中，生胶是丁基橡胶；补强填充剂包括：炭黑、乙炔炭黑、石墨和三氧化二铝；活性剂是氯丁橡胶；加工助剂包括：硬脂酸、石蜡；硫化剂包括硫化树脂和硫磺；

制备方法包括以下步骤：

S1、通过上辅机向密炼机中加料，先加入1/2生胶，再加入活性剂、加工助剂和1/2补强填充剂，然后加入剩下的1/2生胶，控制密炼机中的第一转子和第二转子同步转动，密炼机中温度为100-110℃，密炼2-4min，排出胶料，排胶温度为100-110℃；

S2、S1中排出的胶料进入到滤胶机中进行滤胶，经过滤胶排出的胶料再次加入到密炼机中；

S3、当S2中的胶料再次加入到密炼机中时，通过上辅机添加剩下的1/2补强填充剂到密炼机中，控制密炼机中的第一转子和第二转子同步转动，密炼机中温度为135-145℃，密炼1-2min，排出胶料，排胶温度为140-150℃；

S4、S3或S41中排出的胶料进入到滤胶机中进行滤胶，进行S41或S42；

S41、经过滤胶排出的胶料加入到密炼机中密炼1-2min再排胶，进行S4；

S42、经过滤胶排出的胶料加入到开炼机中，控制开炼机的温度为80-90℃，加入硫化剂，混炼2-5min后，将开炼机中的胶料输送至压片机中压出胶片，待用；

轮胎硫化胶囊胶料的制备方法所使用的轮胎硫化胶囊胶料制备系统，包括：上辅机用于称量物料、辅助加料，上辅机位于密炼机的上方；密炼机用于生胶、补强填充剂、活性剂和加工助剂的混炼，密炼机的加料斗连接着上辅机的出口，密炼机的出口与滤胶机的进口连接；滤胶机使胶料内部的胶豆、团聚的填充剂破碎分散；滤胶机的出口分别与密炼机的加料斗和开炼机的进口连接；开炼机对胶料进一步混炼；压片机将不规则的胶料压成片状，压片机的进口与开炼机的出口连接；上辅机、密炼机、滤胶机、开炼机和压片机分别与控制器连接。上辅机、密炼机、滤胶机、开炼机、压片机及控制器在使用中连接电气动力设备，这是设备应用中的公知常识，在本发明中不作详细说明。

进一步，生胶100份，补强填充剂30-60份，活性剂6-8份，加工助剂3-5份，硫化剂2-6份。

进一步，补强填充剂中，炭黑、乙炔炭黑、石墨和三氧化二铝之间的配比是(1-2)：(2-4)：(1-2):1。

进一步，加工助剂中，硬脂酸和石蜡之间的配比是1：(1-2)。

进一步，硫化剂中，硫化树脂和硫磺之间的配比是(1-3)：1。

进一步，所述的轮胎硫化胶囊胶料制备系统中的密炼机，外侧有密炼机外壳体，内部有密炼室，密炼室内侧有第一转子和第二转子，在密炼室的上方有上顶栓，上顶栓的中间是中空腔体，内部有底部刚性连接下压锤的上顶栓控杆；上顶栓的中部一侧开有开口向上的加料斗，密炼室的底部有卸料阀，在密炼机外壳体上设有卸料门，卸料门位于靠近滤胶机的一侧；

滤胶机的前端是齿轮泵，齿轮泵内部有相互啮合的第一齿轮和第二齿轮，齿轮泵靠近密炼机的一侧设有旋转门，在远离密炼机的一侧设有排料口，排料口连接着排料管道，排料管道的内部安装着滤网，在排料管道的末端放置接料箱，带有提升斗的提升机，一端置于接料箱中，另一端延伸至密炼机的加料斗处。

进一步，密炼机中的第一转子和第二转子是同步转子，利于均匀升温。

在本发明中，在密炼阶段进行分段加料，S1中，先对1/2生胶进行塑炼，密炼室空间有限，加入一半，可操作性大；塑炼增大丁基橡胶的可塑性，利于后续的活性剂、加工助剂和1/2补强填充剂的混入，与后加的剩下1/2生胶相容性提高，能够较快形成一体，后半生胶能够很好的保持长链特性。S2中进行滤胶，将成团的、未分散的配合剂、炭黑进行强迫分散，而且，密炼过程中，温度高，发生剪切作用，胶料内部存在应力，在滤胶机中进行一次热量散失、链段松弛。滤胶后再回到密炼机中，添加剩下的1/2补强填充剂，进行密炼-滤胶，保证后加入的补强填充剂在胶料中均匀分散。炼胶过程中温度参数的控制，与配方本身、工艺步骤密切相关；本发明的制备方法，能够在较短时间实现胶料的均匀混炼。

其中，混炼就是按照胶料配方规定的配合剂的比例，将生胶和各种配合剂通过橡胶设备混合在一起，并使各种配合剂均匀地分散在生胶之中。胶料进行混炼的目的就是要获得物理机械性能指标均匀一致，符合配方规定的胶料性能指标，以利于下工艺操作和保证成品质量要求。

当补强填充剂完全加入后，是否需要进行“密炼-滤胶”，或者说进行几次“密炼-滤胶”的操作，是与最初原料的等级相关的，如果配合剂或者补强填充剂颗粒均匀、粒度适当，可以由S4直接进入到S42中；而如果配合剂或者补强填充剂的粗粒子多、易结团和易凝胶，那么需要额外进行1-5次的“密炼-滤胶”操作。对于混炼效果的检测，可以对加工出的胶片进行相关的力学性能检测进行宏观确定。

与现有技术相比，本发明中的有益效果，

1)对部分生胶进行塑炼，增大丁基橡胶的可塑性，利于后续的活性剂、加工助剂和补强填充剂的混入；

2)生胶分段加入，易于相容和保持生胶的长链特性；补强填充剂分段加入，并分别进行滤胶操作，能够提高混炼效率，增加其均匀性；

3)密炼机和滤胶机，合理布置，使“密炼-滤胶”形成一个循环工艺，在密炼中间过程，进行滤胶，在初期将成团的、未分散的配合剂、炭黑进行强迫分散，有效提高混炼效果、缩短时间、提高生产效率。

附图说明

图1为本发明中一种轮胎硫化胶囊胶料的制备方法的轮胎硫化胶囊胶料制备系统的结构示意图；

图2为本发明中轮胎硫化胶囊胶料制备系统中密炼机和滤胶机的结构示意图；

图3为本发明中轮胎硫化胶囊胶料制备系统中密炼机和滤胶机的另一状态的结构示意图。

1、上辅机，2、密炼机，3、滤胶机，4、开炼机，5、压片机，6、控制器；

201、密炼机外壳体，202、密炼室，203、第一转子，204、第二转子，205、上顶栓，206、上顶栓控杆，207、下压锤，208、加料斗，209、卸料阀，210、卸料门；

301、齿轮泵，302、第一齿轮，303、第二齿轮，304、旋转门，305、排料口，306、排料管道，307、滤网，308、接料箱，309、提升机，310、提升斗。

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。

一种轮胎硫化胶囊胶料的制备方法，该轮胎硫化胶囊组分中，丁基橡胶100份，炭黑6-13份，乙炔炭黑12-27份，石墨6-13份，三氧化二铝3-12份，硬脂酸1-2.5份，石蜡1.5-3.4份，硫化树脂1-4.5份，硫磺0.5-3份，氯丁橡胶6-8份。

制备方法包括以下步骤：

S1、通过上辅机1向密炼机2中加料，先加入1/2生胶，再加入活性剂、加工助剂和1/2补强填充剂，然后加入剩下的1/2生胶，控制密炼机2中的第一转子203和第二转子204同步转动，密炼机2中温度为100-110℃，密炼2-4min，排出胶料，排胶温度为100-110℃；

S2、S1中排出的胶料进入到滤胶机3中进行滤胶，经过滤胶排出的胶料再次加入到密炼机2中；

S3、当S2中的胶料再次加入到密炼机2中时，通过上辅机1添加剩下的1/2补强填充剂到密炼机2中，控制密炼机2中的第一转子203和第二转子204同步转动，密炼机2中温度为135-145℃，密炼1-2min，排出胶料，排胶温度为140-150℃；

S4、S3或S41中排出的胶料进入到滤胶机3中进行滤胶，进行S41或S42；

S41、经过滤胶排出的胶料加入到密炼机2中密炼1-2min再排胶，进行S4；

S42、经过滤胶排出的胶料加入到开炼机4中，控制开炼机4的温度为80-90℃，加入硫化剂，混炼2-5min后，将开炼机4中的胶料输送至压片机5中压出胶片，待用。

轮胎硫化胶囊胶料的制备方法所使用的轮胎硫化胶囊胶料制备系统，包括：上辅机1用于称量物料、辅助加料，上辅机1位于密炼机2的上方；密炼机2用于生胶、补强填充剂、活性剂和加工助剂的混炼，密炼机2的加料斗208连接着上辅机1的出口，密炼机2的出口与滤胶机3的进口连接；滤胶机3使胶料内部的胶豆、团聚的填充剂破碎分散；滤胶机3的出口分别与密炼机2的加料斗208和开炼机4的进口连接；开炼机4对胶料进一步混炼；压片机5将不规则的胶料压成片状，压片机5的进口与开炼机4的出口连接；上辅机1、密炼机2、滤胶机3、开炼机4和压片机5分别与控制器6连接。上辅机1、密炼机2、滤胶机3、开炼机4、压片机5及控制器6在使用中连接电气动力设备，这是设备应用中的公知常识，在本发明中不作详细说明。

进一步，所述的轮胎硫化胶囊胶料制备系统中的密炼机2，外侧有密炼机外壳体201，内部有密炼室202，密炼室202内侧有第一转子203和第二转子204，在密炼室202的上方有上顶栓205，上顶栓205的中间是中空腔体，内部有底部刚性连接下压锤207的上顶栓控杆206；上顶栓205的中部一侧开有开口向上的加料斗208，密炼室202的底部有卸料阀209，在密炼机外壳体201上设有卸料门210，卸料门210位于靠近滤胶机3的一侧；

滤胶机3的前端是齿轮泵301，齿轮泵301内部有相互啮合的第一齿轮302和第二齿轮303，齿轮泵301靠近密炼机2的一侧设有旋转门304，在远离密炼机2的一侧设有排料口305，排料口305连接着排料管道306，排料管道306的内部安装着滤网307，在排料管道306的末端放置接料箱308，带有提升斗310的提升机309，一端置于接料箱308中，另一端延伸至密炼机2的加料斗208处。密炼机2中的第一转子203和第二转子204是同步转子。

实施例1-6，其中实施例1和2配方相同、3和4配方相同、5和6配方相同，具体配方如表1，按重量份计。制备步骤和所使用的轮胎硫化胶囊胶料制备系统参照本发明的技术方案，制备步骤中的工艺条件存在不同。

表1 实施例1-6的配方

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6
							丁基橡胶/份	100	100	100	100	100	100
炭黑/份	12	12	8	8	13	13
							乙炔炭黑/份	24	24	20	20	20	20
石墨/份	12	12	8	8	13	13
							二氧化二铝/份	12	12	5	5	10	10
硬脂酸/份	1.6	1.6	1	1	2.5	2.5
							石蜡/份	3.2	3.2	2	2	2.5	2.5
硫化树脂/份	1	1	4	4	3	3
							硫磺/份	1	1	2	2	3	3
氯丁橡胶/份	6	6	7	7	8	8

实施例1的工艺条件：S1中，密炼机2中温度为100℃，密炼4min，排出胶料，排胶温度为100℃；S3中，密炼机2中温度为135℃，密炼2min，排出胶料，排胶温度为140℃；在加料完成后，S4滤胶后直接进入到S42步骤，S42中，控制开炼机4的温度为80℃，加入硫化剂，混炼5min后，将开炼机4中的胶料输送至压片机5中压出胶片，待用。

实施例2的工艺条件：S1中，密炼机2中温度为100℃，密炼4min，排出胶料，排胶温度为100℃；S3中，密炼机2中温度为135℃，密炼2min，排出胶料，排胶温度为140℃；在加料完成后，S4滤胶后先进入到S41再密炼一次后，进入到S4滤胶再进入到S42步骤；S41、经过滤胶排出的胶料加入到密炼机2中密炼2min再排胶，进行S4；S42中，控制开炼机4的温度为80℃，加入硫化剂，混炼5min后，将开炼机4中的胶料输送至压片机5中压出胶片，待用。

实施例3的工艺条件：S1中，密炼机2中温度为105℃，密炼3min，排出胶料，排胶温度为105℃；S3中，密炼机2中温度为140℃，密炼2min，排出胶料，排胶温度为145℃；在加料完成后，S4滤胶后直接进入到S42步骤，S42中，控制开炼机4的温度为85℃，加入硫化剂，混炼4min后，将开炼机4中的胶料输送至压片机5中压出胶片，待用。

实施例4的工艺条件：S1中，密炼机2中温度为105℃，密炼3min，排出胶料，排胶温度为105℃；S3中，密炼机2中温度为140℃，密炼2min，排出胶料，排胶温度为145℃；在加料完成后，S4滤胶后先进入到S41再密炼一次后，进入到S4滤胶再进入到S42步骤；S41、经过滤胶排出的胶料加入到密炼机2中密炼2min再排胶，进行S4；S42中，控制开炼机4的温度为85℃，加入硫化剂，混炼4min后，将开炼机4中的胶料输送至压片机5中压出胶片，待用。

实施例5的工艺条件：S1中，密炼机2中温度为110℃，密炼2min，排出胶料，排胶温度为110℃；S3中，密炼机2中温度为145℃，密炼1min，排出胶料，排胶温度为150℃；在加料完成后，S4滤胶后直接进入到S42步骤，S42中，控制开炼机4的温度为90℃，加入硫化剂，混炼5min后，将开炼机4中的胶料输送至压片机5中压出胶片，待用。

实施例6的工艺条件：S1中，密炼机2中温度为110℃，密炼2min，排出胶料，排胶温度为110℃；S3中，密炼机2中温度为145℃，密炼1min，排出胶料，排胶温度为150℃；在加料完成后，S4滤胶后先进入到S41再密炼一次后，进入到S4滤胶再进入到S42步骤；S41、经过滤胶排出的胶料加入到密炼机2中密炼1min再排胶，进行S4；S42中，控制开炼机4的温度为90℃，加入硫化剂，混炼5min后，将开炼机4中的胶料输送至压片机5中压出胶片，待用。

对比例1参照CN104441539B中的实施例3，具体如下：胶囊胶料的配方为：丁基橡胶98-102重量份、氧化锌4.96-5.04重量份、硬脂酸0.9996-1.0004重量份、硫化树脂7.35-7.65重量份、N220炭黑44.1-45.9重量份、N550炭黑29.4-30.6重量份、蓖麻油4.96-5.04重量份和稳定剂0.735-0.765重量份，该组分经过密炼步骤、开炼步骤和挤出步骤得到胶囊胶料，该胶囊胶料的生产可参照专利：201210304436.0。a、通过机筒加热装置将螺杆挤出机的机筒温度加热到54-55℃，通过机头加热装置将螺杆挤出机的机头温度加热到64-65C，通过挤出口加热装置将螺杆挤出机的挤出口温度加热到74-75℃；b、关闭螺杆挤出机的机筒加热装置、机头加热装置与挤出口加热装置，并迅速往螺杆挤出机的机筒内投入胶囊胶料，同时对螺杆挤出机的机筒、机头与挤出口进行匀速降温，每3小时降温幅度控制在6℃，启动挤出螺杆，挤出压力控制在12Mpa，挤出螺杆将胶囊胶料从机筒挤向机头最后从挤出口挤出片状胶料，片状胶料的出片速度控制在3m/min；c、将片状胶料挂在料架上自然冷却至室温，得到轮胎硫化胶囊。在专利：201210304436.0中，胶囊胶料的生产过程：(1)将丁基橡胶98-102份、氧化锌4.96-5.04份、硬脂酸0.9996-1.0004份、硫化树脂7.35-7.65份、N220炭黑44.1-45.9份、N550炭黑29.4-30.6份、蓖麻油4.96-5.04份和稳定剂0.735-0.765份倒入密炼机中进行密炼，密炼时间为15-20分钟，密炼温度为110-130℃，得到密炼胶料；(2)将密炼胶料放入开炼机中进行混炼，混炼温度为80-90℃、时间为15-25分钟，开炼机出料得到10mm厚、50mm宽的胶片；胶片自然冷却至室温。

对按照实施例1-6和对比例1的方法制备的胶片，在平板硫化机上进行硫化，胶片厚度4mm，硫化温度为185℃，硫化时间20min，放置24h后，制样并进行力学性能测试。

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℃；检测设备采用台湾高铁科技股份有限公司的GT-TCS-2000拉力试验机。

测试结果见表2。

表2 实施例1-6和对比例1制作出的胶片的力学性能测试数据表

根据表2，可以看出，相对于对比例1中制备的胶片，采用本发明中的技术方案制备的胶片在拉伸强度、扯断伸长率、撕裂强度等性能上有明显提高；实施例1-6中密炼及混炼时间在15min左右，而对比例1密炼和混炼总时间在30-45min。也就是说，采用本发明中的技术方案，可以在较短的时间内制备出力学性能更优的轮胎硫化胶囊胶料，提高了胶片的质量和生产效率。

将实施例1-6分成三组，即实施例1和2、实施例3和4、实施例5和6来看，在配方相同时，工艺步骤中进行一次额外的“密炼-滤胶”过程，得到的胶片在拉伸强度、扯断伸长率、撕裂强度等性能上有明显提高。滤胶过程能够改善配合剂的分散，提高胶料混炼效果。

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。