纯胶胶料一般是指不含填料的胶料。例如配方中仪加最低用量的硫化剂及防老剂的基础配方就是一种纯胶配方的胶料。
纯胶胶料配方的越野轮胎用补胎片,在基部缓冲层胶和上缓冲层胶中添加有效用量的双酰亚胺,以减少在修补和使用过程中减少纯胶胶料的硫化返原。在这种应用中,双酰亚胺的效果比其它硫化返原抑制剂显著。
纯胶胶料配方的越野轮胎的补胎片发明领域越野轮胎的补胎片使用多层帘布,这些帘布一般埋置于纯胶缓冲层中。这些补片贴在轮胎的内腔(如果从轮胎的外面修补损伤,则用胶塞)。该补片要么就地硫化,要么先在贴补片前进行部分硫化,然后再用纯胶或者胶粘剂粘附到内腔上。对于越野轮胎,由于转速较慢和成本较高,所以,设计这些补片的目的是连相当大的洞也进行修补。这些越野轮胎用于各种各样的商业设备、施工设备和开挖设备上。
发明背景轮胎如果是用于高速车辆,那么,只有非常小的洞才予以修补。其原因在于:高速行驶时,轮胎爆破或者漏气所引起的问题是多种多样的。与轮胎爆破有关的危险随着运转速度的降低而减少,而且更换特种越野轮胎会增加费用,所以,越野轮胎穿孔相当大按惯例也要修补。洞较大的越野轮胎可以采用这样的方法进行修补:在轮胎里面贴上经过帘布增强的补片,并在轮胎的外部塞上胶塞。已经使用过各种构型的多层帘布增强层(与纯胶层结合使用)来修补轮胎。
发明概述本发明披露的是补胎片,该补胎片的纯胶胶料中添加有双酰亚胺化合物。该化合物所起的作用是:一是在对补胎片进行硫化(交联)的过程中有助于防止橡胶产生硫化返原;二是在轮胎使用(转动)期间把补胎片的纯胶组分的生热和硫化返原减少到最小程度。产生生热和硫化返原可能会在靠近轮胎与补胎片界面的高应力部位造成橡胶组件破坏。该补片一般包含至少两层增强帘布、一层未硫化的基部缓冲层胶和一层未硫化的上缓冲层胶。其中,增强帘布涂覆有纯胶胶料,一层一层地叠合成一个帘布层组件。基部缓冲层胶位于补片的下面,与轮胎的表面接合;上缓冲层胶位于补片的另一面,与基部缓冲层胶相对。基部缓冲层胶和上缓冲层胶把帘布层组件包覆,而且通常是在超出帘布层组件边缘的地方接合。基部缓冲层胶和/或上缓冲层胶的纯胶胶料最好是含有大约0.1~ 5份双酰亚胺化合物,以稳定纯胶的抗硫化返原性和生热性。帘布层的纯胶胶料也可以含有双酰亚胺化合物。1
配方按照配方制备了一种适合用于补片纯胶胶料的试样。然后,通过加入各种用量的抗氧剂和热稳定剂而对材料进行改性。把纯胶胶料放在硫化仪中于127°C(260°F)温度下慢慢硫化了7小时,测量其热稳定性。如果在这7小时的试验期间没有观察到扭矩减小,其热稳定性就视为好。在这7小时期间,无论任何阶段,如果扭矩随着时间的消逝而减小,其热稳定性就视为差。

为了修补越野轮胎,典型的做法是使用补片该补片包含纯胶胶料(至少一种,是否再加一种则随意)、一个帘布层组件、一层未硫化的基部缓冲胶层和一层未硫化的上缓冲胶层(保护层)。其中,帘布层组件包含至少两层增强帘布,这些增强帘布要么是覆胶的,要么是部分或者全部包覆在上述第一种或者第二种纯胶胶料中;基部缓冲胶位于补片的下面,与轮胎的表面接合;上缓冲胶层位于补片的另一面,与基部缓冲胶层相对;基部缓冲胶层和上缓冲胶层把帘布层组件包覆,而且通常是在超出帘布层组件边缘的地方接合。在本发明实施方式中,至少在上缓冲层纯胶胶料(基部缓冲胶层纯胶胶料和第二种纯胶胶料则随意)添加有效用量的双酰亚胺化合物,以减少硫化返原和/或固特里奇屈挠破裂试验中的生热。
基部缓冲层和上缓冲层的纯胶胶料一般配合有烃类硫黄硫化型橡胶、填充剂和硫化剂(帘布层的纯胶胶料则随意)。该纯胶胶料中可以添加常规用量的油、抗氧剂、抗臭氧剂、硬脂酸等,但一般不含纤维增强材料,譬如纤维或者帘线,除非转变成帘布层。该纯胶胶料可以添加有效用量的增粘剂,以便促进该纯胶胶料与自身、纤维或者帘线、以及与硫化轮胎胎体的粘合效果。
可参考第5,503,940号美国专利,因为其中有关于双酰亚胺方面的综述和关于增粘剂方面的专述。增粘剂的含量约为2~ 25份为好。炭黑含量约为20~70份为好,约为30~55份则更好。按照ASTMD-3849方法测定,炭黑的平均极限粒径小于285nm为好,小于60nm则更佳。该纯胶胶料可以用任何炼胶设备进行混炼,譬如本伯里密炼机、多辊开炼机等。在混炼过程中,最好是把热敏性硫化剂推迟到橡胶温度低于硫化剂活化温度时再添加。一般来说,是把该纯胶胶料做成胶片(例如采用压延法),厚度约为0.015~ 0.500英寸(约0.04~1.3cm)。
该纯胶胶料中的橡胶可以是制造轮胎用的任何常规烃类橡胶,譬如将含有4~10个碳原子的共轭二烯进行聚合(是否与含有8~12个碳原子的乙烯基取代芳族单体进行共聚则随意)而得到的橡胶。这样的橡胶包括天然橡胶、丁苯橡胶(SBR)、聚丁二烯橡胶、聚异戊二烯橡胶。EPDM橡胶(三元乙丙橡胶)或者各种丁基橡胶也可以与其它橡胶并用。
上缓冲层和基部缓冲层中使用的纯胶胶料最好添加有双酰亚胺,以防止硫化返原和在固特里奇屈挠破裂试验中的生热。基部缓冲层和帘布层的形状与轮胎的内表面相匹配,这样可容易地将二者粘合在一起。在越野轮胎特有的大负荷作用下,轮胎在转动过程中会屈挠,所以,基部缓冲层承受许多应力。在转动过程中,这些应力会致使能量以热的形式耗散到缓冲层中。除非把缓冲层胶料配制成能够抗硫化返原的胶料,否则会由于橡胶的传热系数低,该热量会聚集在缓冲层中并导致硫化返原。硫化返原是交联橡胶中的化学键断裂,会导致交联橡胶组分中承载聚合物链减少,并导致胶料软化。如果硫化返原到了极致,就会成为一种没有承载聚合物链的液体橡胶,且不能保持原来交联橡胶的形状。
帘布层包含一种增强帘布或者增强带和一种胶料,譬如纯胶胶料。该增强帘布可以用胶料包覆,也可用纯胶胶料(与缓冲层的纯胶胶料类似)进行压延挂胶,从而把帘布部分或者全部包覆在橡胶中。该帘布层可以是任何高模量材料,譬如纤维、帘线、织物或者非织物、钢丝、带子等等。帘布层纤维可以是尼龙、聚酯、聚酰胺等。帘布层厚度不受限制,但通常约为0.018~0.025英寸(约0.05~0.06cm)。帘线最好是采用纬线或者其它适宜手段(譬如胶粘剂)来保持成并排排列的纵向帘线。在贴合帘布层时,帘布层常常是按90°角贴合,用至少两层帘布一层接一层地贴合成一个帘布层组件。常常是一个帘布层组件由6层或者更多帘布层构成以赋予刚度和强度。一个补片中可以使用两个或者更多帘布层组件。补片中的多个帘布层组件常常由纯胶胶料分隔开。帘布层被部分或全部包覆在胶料(层)中以后,可以用任何橡胶硫化设备进行部分硫化。采用帘布层的目的是为了赋予一个统一的结构,这个结构具有充足的强度来弥补轮胎中的损伤。
当一个帘布层组件中有许多层帘布层时,这些帘布层可以用压辊进行压合。最好是把补片中由于对帘布层和纯胶缓冲层进行贴合而可能会产生的空气全部排除掉。在贴补片时,也可以用压辊将补片压合到轮胎上。补片的大小可以因轮胎受到的损伤大小和被修补轮胎的类型而异。
补片通常是贴在轮胎的内部或内层胶区域。可以从损伤的外面塞上胶塞,以便填补来自外面的任何空隙。然后,放在模具或者硫化罐中对补片进行加热硫化。最好是在升温硫化期间把补片牢靠地固定就位,以便让它与轮胎的胎体粘合牢固。如果压力施加得太高,那么,在补片硫化期间,纯胶层可能会过度变形。
补片的硫化方法一般是让热量从补片的顶部进入,使热量通过轮胎而让补胎片的底层得到硫化。补片可以用轮胎硫化模具或者翻胎模具进行硫化。平板硫化机可以把补片压贴在轮胎的损伤处。可以在压力作用下把补片加压固定就位,然后,可以把整个总成(即轮胎、补片和夹具)放置在硫化罐中。补片越厚,花费的硫化时间固然越长,因为要花费更长时间让热量经补片外面的橡胶流到补片里面的帘布层,以便硫化里面的帘布层。
在制作越野轮胎补胎片的过程中,一般步骤包括下列四步:
a)配制纯胶胶料(至少一种,是否再加一种则随意);
b)用上述第一种或者第二种纯胶胶料涂覆至少两层增强帘布(可以将至少两层增强帘布压延到一层纯胶层中);
c)将第一层帘布贴合在第二层帘布上形成一个帘布层组件;
d)把该帘布层组件安置在未硫化的上缓冲层胶与基部缓冲胶层之间。然后,可以在超出该帘布层组件边缘的地方随意把上缓冲层胶和基部缓冲胶层接合。补片也可以用压辊压合到自身上或者压合到轮胎胎体上作为修补过程的一部分。帘布层可以先进行部分硫化,然后再包封在上缓冲层胶与基部缓冲层胶之间。两帘布层之间可以再夹纯胶层。1
本词条内容贡献者为:
王宁 - 副教授 - 西南大学纯胶胶料
图文简介
纯胶胶料一般是指不含填料的胶料。例如配方中仪加最低用量的硫化剂及防老剂的基础配方就是一种纯胶配方的胶料。纯胶胶料配方的越野轮胎用补胎片,在基部缓冲层胶和上缓冲层胶中添加有效用量的双酰亚胺,以减少在修补和使用过程中减少纯胶胶料的硫化返原。在这种应用中,双酰亚胺的效果比其它硫化返原抑制剂显著。
- 来源: 科普中国科学百科
- 上传时间:2018-06-19
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