电子辐照预硫化技术在轿车子午线轮胎中的应用.docxVIP

轮胎工业２０１２年第３２卷７５０电子辐照预硫化技术在轿车子午线轮胎中的应用王玉海，周天明（赛轮股份有限公司，山东青岛２６６５００）摘要：电子辐照预硫化技术正逐渐受到国内轮胎行业及橡胶工业的认可和重视。通过电子辐照轮胎半成品部件，可有效改善橡胶性能，使其强度明显提高，以保持轮胎半成品部件形状和尺寸稳定性，在成型和硫化过程中可使胶料受力均匀、膨胀一致。应用电子辐照预硫化后，半成品厚度可减薄，从而减小材料用量和轮胎质量，达到降低滚动阻力、节约油耗和减少污染气体排放、改善环境的目的。关键词：电子辐照预硫化；电子加速器；辐照剂量；轿车子午线轮胎；物理性能中图分类号：Ｏ６４４．２；Ｕ４６３．３４１＋．４文献标志码：Ｂ文章编号：１００６－８１７１（２０１２）１２－０７５０－０５近年来国外电子加速器已经应用于电线电缆、热皱材料、新材料的制造以及污水处理等多项产业，并且产生了巨大的经济效益。国内电子加速器在电线电缆等应用领域也已经形成规模经济。其中辐照交联电线电缆２０１０年达到了４０亿元。轮胎辐照预硫化技术的研究在国外始于２０世纪５０年代末［１］。２０世纪７０年代，法国米其林、德国大陆公司等世界著名轮胎制造商纷纷在轮胎生产中使用了辐照预硫化技术。在２０世纪八九十年代，欧美轮胎制造商开始大量应用该技术，目前日本的普及率已达到９１％［２］。目前国外没有一家轮胎厂公布电子辐照预硫化技术。所有使用电子加速器的厂家对工作现场都是封锁的，可以查到的资料都是一般介绍性的，并没有轮胎厂的应用数据。我公司自２００９年开始电子辐照预硫化在轮胎中应用的研发工作，经过研发团队的共同努力，已经获得了大量的基础数据，目前已经掌握了电子辐照预硫化应用于轮胎制造的核心技术。电子辐照预硫化轮胎半成品部件可有效改善橡胶性能，使其强度明显提高，能保持轮胎半成品部件形状和尺寸稳定性，在成型和硫化过程中胶料受力均匀、膨胀一致，且应用电子辐照预硫化后，半成品厚度可减薄，从而减少材料用量，减轻轮胎质量，达到降低滚动阻力、节约油耗和减少污染气体排放、改善环境的目的。电子加速器在制造行业的应用将为企业带来可观的经济效益。设备概况轮胎电子辐照设备由软控股份有限公司和无锡爱邦辐射技术有限公司联合开发研制。其中加速器、自屏蔽体由无锡爱邦辐射技术有限公司配套；冷却风机、臭氧排放风机、电控系统及其他生产线辅助配套线由软控股份有限公司设计制造。１电子加速器结构原理电子加速器结构原理如图１所示。电子加速１．１作者简介：王玉海（１９７５—），男，宁夏银川人，赛轮股份有限图１电子加速器结构原理公司高级工程师，学士，主要从事轮胎新材料及基础研究工作。第１２期王玉海等．电子辐照预硫化技术在轿车子午线轮胎中的应用７５１器的主要组成部分功能如下。（１）电子枪。灯丝单独电源供电，并与高压直流电源高压端连接，高压端为负电压，灯丝电压最低，灯丝由发电机单独供电，灯丝加热后产生电子。（２）电子加速管。电子加速管的材料为硬玻璃材料，并镶嵌多级环形电极，在环形电极外侧，接有柱形电阻。每个相邻的加速极之间形成一个电子透镜，将电子聚焦并加速。（３）扫描线圈。在加速管下方，通过线圈的电压为交变的锯齿波，形成交变磁场，拉动电子束往复摆动，完成扫描过程。（４）真空泵。真空泵分为３级。根据真空室的状态，启用不同的真空泵。（５）高压直流电源。电子流从高压电源负极到电子枪，由电子枪发射至被辐照材料形成回路。（６）自屏蔽防护。高能电子在轰击到任何固体时都会产生射线，Ｘ射线具有较强的穿透能力，为了防止射线的外泄，加速器外部设有一个屏蔽室。屏蔽室采用钢板与铅板复合制成，可有效地阻止Ｘ射线外漏。（７）辐照材料为轮胎成型的胶片。经过加速的电子束，速度已经接近光速。金属膜窗口为钛膜或铝膜。高速运动的电子穿过金属膜，从真空状态进入大气空间，并最终打在胶片上。试验理论支持和技术方案２理论支持２００５年日本单胎平均耗胶量为７．４９ｋｇ，美国为７．９７ｋｇ，而中国则为１０．５０ｋｇ。节约橡胶资源、实现轮胎轻量化是国内轮胎行业需要共同面对的问题。根据已有的理论基础，通过辐照轮胎胎体帘布层或内衬层部件，一方面使辐照预硫化后半成品部件在成型和硫化过程中胶料受力均匀、膨胀一致，在后续生产工艺中保持部件形状和尺寸稳定性，限制内衬层胶料在硫化过程中异常流动，防止内衬层胶料渗透到胎体帘布中，从而降低成品轮胎胎里露线外观不良率；另一方面可适当减小半成品厚度，降低材料成本，同时减小轮胎质量，达到降低滚动阻力、节约油耗和减少污染气体排放、改善环境的目的。经过电子辐照后，橡胶的大分子链在外部电子的轰击下断裂，被打断的每一个断点成为自由基，自由基不稳定，相互之间重新组合，重新组合后由原来的链状分子结构变为三维网状的分子链结构，这个过程称为辐照交联。经过辐照后形成网状分子链结构，胶片拉伸强度