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电子辐照加速器在轮胎预硫化加工中的应用

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  辐射加工是利用Co-60源或电子辐照加速器产生的高能电子束来制备新材料的技术,是一种既不污染环境又节省能源的新型加工技术。

  日本的辐射加工技术起始于20世纪60年代初期,从开始生产辐射交联耐热电缆,逐步扩展到其他产品并形成了相当规模的产业链。目前应用的主要技术为辐射交联、辐射裂解、辐射固化、辐射接枝聚合等,涉及的产品包括轮胎、电线电缆、热缩材料、发泡材料、PTFE固体润滑剂、电池隔膜等,其中应用最普及的是轮胎辐照加工

  轮胎是现代社会与国防军事必不可少的产品,随着中国汽车工业和交通运输业的高速发展,中国轮胎工业取得了长足的进步,世界轮胎75强里中国大陆轮胎企业已有18家(不包括外资企业),同时也吸引了世界大轮胎公司纷纷进入中国合资办厂。国外大轮胎公司将轮胎部分构件采用电子束预硫化处理,达到提高轮胎成品率和降低成本的目的。日本有六家大的轮胎公司,其中5家采用电子辐照加速器预硫化工艺,共安装了23台电子加速器,而我国在此方面才刚开始起步。

一、原理

  辐射硫化技术主要用于子午线轮胎各部件的预硫化,如气密层、胎体、带束层、胎侧等组件。轮胎构件采用电子辐照加速器预硫化工艺,目的是改善它的生胶强度和稳定织物帘线、钢丝帘线或者纯生胶组件。在竞争激烈的轮胎工业中,电子辐照加速器预硫化显示出了提高轮胎成品率和降低成本的优点。电子辐照加速器预硫化第二个优点是速度快,可以精确控制硫化程度,这是其他硫化方法作不到的。

  辐射硫化和常规硫化差异在于发生硫化时的温度。辐射硫化发生在常温,而常规硫化发生在高温。对于结晶天然橡胶,它的形态取决于温度。在常温下天然橡胶存在结晶区和无定形区。辐射交联发生在无定形区,因此,它的C-C交联键集中在无定形区。在高温时,天然橡胶完全处于无定形态,因此交联键无规分布在整个橡胶中。使用电子束橡胶交联在常压状态下20~30℃时仅需3秒;而常规硫化在12个大气压下150℃时,交联仍需要10分钟。

  胶料生胶强度(抗形变能力)随着吸收剂量增加而增加,胎体中的帘线在成型和硫化过程中发生位移和露线的可能性大大减少,提高了轮胎的成品率,同时恢复率也随着剂量的增加而增加,即尺寸稳定性增加,导致了原材料用量的减少,原材料用量的减少是通过减少厚度来实现的,减少厚度可达原厚度的10~22%,降低了成本,同时整个轮胎的重量减轻,可达到省油的目的。

二、电子辐照加速器

  世界轮胎厂采用的电子辐照加速器为500KeV~800KeV,剂量范围在30~80KGy,处理材料厚度为0.9~2.0mm。目前日本轮胎厂采用的是500KeV、150mA(75mA×2)的自屏蔽加速器。它是日本在1994年研制成功的。因为它的体积小,可安置在流水线中,可以单独使用,也可以与压延机联机使用。

三、实验胎性能

  目前,国内已有厂家经过研究试验,所完成的辐照预硫化子午线轮胎近期通过国家轮胎检测中心测试。检测内容包括:①耐久性试验(GB/T4502-1998):累计100小时,行使里程8000km。检验结束时轮胎未损坏;②高速性能测试(GB/T7034-1998);③高速后外缘尺寸变化。此次实验,用厚度减少10%的辐照胎体层与辐照带束层组装成轮胎,规格为165/70R13、83T,都符合国家标准。

四、结束语

  我们通过将胎体层厚度减少10%后,组装成的轮胎仍能保持原来的性能,值得指出的是,10%减少是比较保守的,因为有的构件可以减少到20%左右。在天然橡胶价格飞涨的情况下,这对竞争激烈的轮胎厂来讲,成本的降低和成品率的提高是至关重要的。综上所述,电子辐照加速器预硫化在我国轮胎工业中存在很大发展空间。

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