一种橡胶轮胎及其生产工艺

技术领域

本发明涉及轮胎生产工艺领域，具体是一种橡胶轮胎及其生产工艺。

背景技术

轮胎是在各种车辆或机械上装配的接地滚动的圆环形弹性橡胶制品。通常安装在金属轮辋上，能支承车身，缓冲外界冲击，实现与路面的接触并保证车辆的行驶性能。轮胎常在复杂和苛刻的条件下使用，它在行驶时承受着各种变形、负荷、力以及高低温作用，因此必须具有较高的承载性能、牵引性能、缓冲性能。同时，还要求具备高耐磨性和耐屈挠性，以及低的滚动阻力与生热性。世界耗用橡胶量的一半用于轮胎生产，可见轮胎耗用橡胶的能力。在轮胎生产技术中，硫化是极其关键的设备。

例如公开号为CN115109356A的专利公开了一种耐高温过氧化物硫化氟橡胶及其制备方法。该橡胶由下述质量份的原料制成：氟橡胶生胶100份、补强剂20～30份、吸酸剂3份、引发剂1～3份、交联剂1～10份、多功能助剂0.1～2份。

上述发明通过改善混炼工艺和硫化工艺，增加其他助剂的易混程度，同时防止胶料在硫化过程中污染模具；在硫化阶段该助剂可以增加硫化程度，在使用过程中遇到热氧老化的情况下增加性能稳定性，且只需少量加入即起效显著，配方简单且无毒环保。但是其硫化温度高，且硫化的时间长达12h。

因此，我们有必要对这样一种方法进行改善，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种橡胶轮胎及其生产工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种橡胶轮胎，包括以下质量组分的物质：丁腈橡胶5-15份、标准橡胶SCR WF 55-65份、丁苯橡胶25-35份、高苯乙烯橡胶HS-860 5-15份、碳酸钙15-25份、碳酸镁5-15份、碳黑25-35份、陶土5-10份、促进剂0.5份、硫磺1.5-4份、防老剂0.5份。

一种橡胶轮胎生产工艺，包括以下步骤：

S1、配料：将丁腈橡胶、标准橡胶SCR WF、丁苯橡胶、高苯乙烯橡胶HS-860按照比例并投入粉碎机中进行混合；

S2、密炼：将橡胶和称重好的各种粉料按照一定的顺序人工投料至密炼机中，在不超过130℃的环境下密炼30min；密炼过程中由于摩擦作用，胶温不断变化，密炼开始时仅约50-60℃，随着各组分的加入，温度不断上升，热胶时可达120-130℃；

S3、开炼：采用开炼机机械应力的方法将橡胶由强韧的弹性状态转变为柔软、降低生胶分子量和粘度以提高其可塑性，并获适当的流动性，从而满足后续加工的需要的过程；

S4、预成型：经开炼后的橡胶通过压延机生产出所需形状的橡胶坯料，大小、厚薄均匀；

S5、硫化：将橡胶放入模具中在硫化机内加热成型，在不超过150℃(一般在120-150℃范围内)下平板硫化机压制成片，在模具中电加热成型，使橡胶大分子由线型结构转变为网状结构，从而使橡胶物理机械性能以及其他性能得到明显改善；

S6、修边、装配：经硫化后的轮胎人工清除边角，并与塑料轮毂装配成型，最后卷取入库。

进一步的，所述步骤S2中：

S2.1、将丁腈橡胶、标准橡胶SCR WF、丁苯橡胶、高苯乙烯橡胶HS-860密炼0.5-5min；然后加入30-45％碳酸钙、碳酸镁、碳黑和陶土混炼0.5-5min，再加入促进剂、防老剂混炼0.5-5min；

S2.2、加入20-40％碳酸钙、碳酸镁、碳黑和陶土混炼0.5-2min；

S2.3、加入剩余碳酸钙、碳酸镁、碳黑、陶土以及促进剂、防老剂混炼，排胶，冷却，滤胶，收片，得一段料，其中排胶为待混炼的温度达到125℃后进行；

S2.4、将一段料放置8小时以上，密炼，待温度达到60℃时加入硫磺混炼，排胶，待温度达到90℃冷却收片。

进一步的，所述步骤S5中：橡胶硫化包括三个阶段：

S5.1、烧焦阶段(硫化诱导期)：控制硫化机内加热温度为138-180℃，加热1-3分钟，加热温度比一般常规硫化工艺时所用的温度高出15-25％，压力达0.16-0.2Mpa；

S5.2、热硫化阶段(预硫化阶段)：硫化机不在加热，保压，此时由于轮胎在这一阶段吸收热量，故温度会下降，当温度下降到低于设定温度10℃时，开启加热，当温度超过设定温度10℃时，停止加热，继续保压，反复间断地通入180-220℃加热使之在胶囊内循环，维持2-6分钟，预硫化结束；设定温度值低于加热温度15-25％，为90-127℃；

S5.3、平坦硫化阶段(正硫化阶段)：停止加热，保压7-45分钟，温度下降20％-35％，至60-100℃。

进一步的，所述步骤S4中压延机后续接料装置，来承接后续的橡胶坯料出料，压延机后续接料装置包括机架和接料结构；所述机架整体呈矩形，机架的顶部设有工作台，工作台的顶部设有接料结构，接料机构外围设有机壳，机壳用于对接料机构的防护作用；所述接料结构包括上下对称设置的上支架组和下支架组，上支架组和下支架组均为两块前后对称设置的矩形板，且同一组内的矩形板之间通过连接杆固定连接；所述上支架组的左右两端分别转动连接有上从动辊和上主动辊；上从动辊和上主动辊之间设有上输送带；所述下支架组的左右两端分别转动连接有下从动辊和下主动辊；下从动辊和下主动辊之间设有下输送带。

再进一步的，所述上从动辊、上主动辊、下从动辊和下主动辊均通过转轴与各自对应的矩形板转动连接，其中转轴的两端通过轴承与矩形板转动连接。

再进一步的，所述上支架组和下支架组之间的距离可以调节，以适应挤出的不同规格的橡胶坯料，上支架组和下支架组之间的距离调节通过高度调节装置来实现，其中高度调节装置包括两根导轴，导轴的底部固定安装在工作台的顶部且位于上支架组和下支架组的后侧；上支架组和下支架组的后侧均固定安装有轴承座，轴承座内设有直线轴承，直线轴承滑动套设在导轴上；

其中导轴的顶部还固定安装有顶板，顶板与工作台之间转动设有螺杆，且螺杆的顶部还固定安装有手轮；螺杆上设有两组螺纹段，分别为上螺纹段和下螺纹段，上螺纹段和下螺纹段的旋向相反，上支架组和下支架组的后侧还分别固定安装有上传动螺母和下传动螺母，上传动螺母和下传动螺母分别与上螺纹段和下螺纹段对应设置。

再进一步的，所述顶板位于机壳的顶部；使得手轮位于机壳的外部。

再进一步的，压延机后续接料装置还包括驱动设备，其中驱动设备包括驱动电机和减速器，其中驱动电机驱动连接减速器，驱动电机和减速器均固定安装在电机安装板上，电机安装板上则固定安装在机架上，所述减速器的输出轴上固定安装有蜗杆，其中蜗杆穿出工作台，上主动辊和下主动辊的转轴上的蜗轮分别与蜗杆啮合；同时上主动辊和下主动辊上的转轴的后端均穿出矩形板并在后端端部固定安装有蜗轮。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、本发明通过采用高苯乙烯橡胶HS-860，结合苯乙烯含量高，机械性能优良；本发明采用将碳酸钙、碳酸镁和陶土复配，对橡胶的增硬、补强效果、以及绝缘性能显著增强；

二、本发明中的硫化阶段大量减少了轮胎硫化过程中加热时间，提高生产率和产量，也提高设备利用率；由于正硫化阶段开始后再没有热量补充，使得轮胎不会进入过硫化阶段，有效的防止了过硫化造成轮胎发生焦烧现象，轮胎质量明显提高，

三、通过蜗轮和蜗杆传动，使得电机这种大重量部件，可以不安装在上支架组和下支架组，提高上支架组和下支架组的稳定，同时由于上支架组和下支架组会上下位移，而蜗轮只要在水平方向上不远离蜗杆，蜗轮在蜗杆的高度位置，并不会影响蜗轮和蜗杆的传动效果；

四、本发明投入使用时，经开炼后的橡胶通过压延机生产出所需形状的橡胶坯料，经过接料结构有序出料，工人可以在原理压延机出料口的位置有序接收物料，且橡胶坯料经过接料结构温度会降低，也不会烫伤工人。

附图说明

图1为一种橡胶轮胎及其生产工艺的工艺示意图。

图2为压延机后续接料装置的结构示意图。

图3为压延机后续接料装置的正视图。

图4为压延机后续接料装置的侧视图。

图5为压延机后续接料装置中接料结构的结构示意图。

图6为压延机后续接料装置中高度调节装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种橡胶轮胎，包括丁腈橡胶、标准橡胶SCR WF、丁苯橡胶、高苯乙烯橡胶HS-860、碳酸钙、碳酸镁、碳黑、陶土、促进剂、防老剂、硫磺；

实施例1、一种橡胶轮胎，包括以下质量组分的物质：丁腈橡胶5份、标准橡胶SCRWF 55份、丁苯橡胶25份、高苯乙烯橡胶HS-860 5份、碳酸钙15份、碳酸镁5份、碳黑25份、陶土5份、促进剂0.5份、硫磺4份、防老剂0.5份。

实施例2、一种橡胶轮胎，包括以下质量组分的物质：丁腈橡胶10份、标准橡胶SCRWF 60份、丁苯橡胶30份、高苯乙烯橡胶HS-860 10份、碳酸钙20份、碳酸镁10份、碳黑30份、陶土5份、促进剂0.5份、硫磺4份、防老剂0.5份；

实施例3、一种橡胶轮胎，包括以下质量组分的物质：丁腈橡胶15份、标准橡胶SCRWF 65份、丁苯橡胶35份、高苯乙烯橡胶HS-860 15份、碳酸钙125份、碳酸镁15份、碳黑235份、陶土10份、促进剂0.5份、硫磺4份、防老剂0.5份。

实施例4、一种橡胶轮胎，包括以下质量组分的物质：丁腈橡胶5份、标准橡胶SCRWF 55份、丁苯橡胶35份、高苯乙烯橡胶HS-860 15份、碳酸钙15份、碳酸镁5份、碳黑25份、陶土5份、促进剂0.5份、硫磺4份、防老剂0.5份。

实施例5、一种橡胶轮胎，包括以下质量组分的物质：丁腈橡胶15份、标准橡胶SCRWF 65份、丁苯橡胶25份、高苯乙烯橡胶HS-860 5份、碳酸钙15份、碳酸镁5份、碳黑25份、陶土5份、促进剂0.5份、硫磺4份、防老剂0.5份。

实施例6、一种橡胶轮胎，包括以下质量组分的物质：丁腈橡胶10份、标准橡胶SCRWF 60份、丁苯橡胶20份、高苯乙烯橡胶HS-860 5份、碳酸钙15份、碳酸镁5份、碳黑25份、陶土5份、促进剂0.5份、硫磺4份、防老剂0.5份。

对比例1、一种橡胶轮胎，包括以下质量组分的物质：丁腈橡胶10份、标准橡胶SCRWF 65份、丁苯橡胶20份、碳酸钙15份、碳酸镁5份、碳黑25份、陶土5份、促进剂0.5份、硫磺4份、防老剂0.5份。

对比例2、一种橡胶轮胎，包括以下质量组分的物质：丁腈橡胶10份、标准橡胶SCRWF 60份、丁苯橡胶20份、高苯乙烯橡胶HS-860 5份、碳酸钙15份、碳酸镁5份、碳黑25份、促进剂0.5份、硫磺4份、防老剂0.5份。

如图1所示，一种橡胶轮胎生产工艺，包括以下步骤：

S1、配料：将丁腈橡胶、标准橡胶SCR WF、丁苯橡胶、高苯乙烯橡胶HS-860按照比例并投入粉碎机中进行混合。

S2、密炼：将橡胶和称重好的各种粉料按照一定的顺序人工投料至密炼机中，在不超过130℃的环境下密炼30min。密炼过程中由于摩擦作用，胶温不断变化，密炼开始时仅约50-60℃，随着各组分的加入，温度不断上升，热胶时可达120-130℃。

具体的，在上述步骤S2中：

S2.1、将丁腈橡胶、标准橡胶SCR WF、丁苯橡胶、高苯乙烯橡胶HS-860密炼0.5-5min；然后加入30-45％碳酸钙、碳酸镁、碳黑和陶土混炼0.5-5min，再加入、促进剂、防老剂混炼0.5-5min；

S2.2、加入20-40％碳酸钙、碳酸镁、碳黑和陶土混炼0.5-2min；

S2.3、加入剩余碳酸钙、碳酸镁、碳黑、陶土以及促进剂、防老剂混炼，排胶，冷却，滤胶，收片，得一段料，其中排胶为待混炼的温度达到125℃后进行；

S2.4、将一段料放置8小时以上，密炼，待温度达到60℃时加入硫磺混炼，排胶，待温度达到90℃冷却收片。

本发明通过采用高苯乙烯橡胶HS-860，具有高的乙烯含量，机械性能优良；本发明采用将碳酸钙、碳酸镁和陶土复配，对橡胶的增硬、补强效果、以及绝缘性能显著增强；

S3、开炼：采用开炼机机械应力的方法将橡胶由强韧的弹性状态转变为柔软、降低生胶分子量和粘度以提高其可塑性，并获适当的流动性，从而满足后续加工的需要的过程。

S4、预成型：经开炼后的橡胶通过压延机生产出所需形状的橡胶坯料，大小、厚薄均匀。

S5、硫化：将橡胶放入模具中在硫化机内加热成型，在不超过150℃(一般在120-150℃范围内)下平板硫化机压制成片，在模具中电加热成型，使橡胶大分子由线型结构转变为网状结构，从而使橡胶物理机械性能以及其他性能得到明显改善。该工序会产生非甲烷总烃、二硫化碳等废气。硫化机采用软帘围合，废气收集后经催化氧化+活性炭吸附处理后通过15m高排气筒(3#)排放。

众所周知，硫化是指橡胶的线性大分子通过化学交联而构成三维网状结构的化学变化过程，经过流过，橡胶由塑性的混炼胶变成高弹性或硬质的交联橡胶；

在工业上，从硫化工艺控制角度考虑可以将硫化曲线分为四个阶段：烧焦阶段、热硫化阶段、平坦硫化阶段和过硫化阶段；其中烧焦阶段对应着硫化反应中的诱导期，热硫化阶段对应硫化反应中的交联反应阶段，平坦硫化阶段对应硫化反应中网络形成的前期，此时交联反应已经基本完成，继而发生交联键的重排和裂解等反应；过硫化阶段则对应硫化反应中网络形成的后期，存在交联键的重排、交联键和链段的热裂解反应。

具体的，所述步骤S5中：橡胶硫化包括三个阶段：

S5.1、烧焦阶段(硫化诱导期)：控制硫化机内加热温度为138-180℃，加热1-3分钟，加热温度比一般常规硫化工艺时所用的温度高出15-25％，压力达0.16-0.2Mpa；

S5.2、热硫化阶段(预硫化阶段)：硫化机不在加热，保压，此时由于轮胎在这一阶段吸收热量，故温度会下降，当温度下降到低于设定温度10℃时，开启加热，当温度超过设定温度10℃时，停止加热，继续保压，反复间断地通入180-220℃加热使之在胶囊内循环，维持2-6分钟，预硫化结束；设定温度值低于加热温度15-25％，为90-127℃；

S5.3、平坦硫化阶段(正硫化阶段)：停止加热，保压7-45分钟，温度下降20％-35％，至60-100℃。

本方案中的硫化阶段大量减少了轮胎硫化过程中加热时间，提高生产率和产量，也提高设备利用率；由于正硫化阶段开始后再没有热量补充，使得轮胎不会进入过硫化阶段，有效的防止了过硫化造成轮胎发生焦烧现象，轮胎质量明显提高，

S6、修边、装配：经硫化后的轮胎人工清除边角，并与塑料轮毂装配成型，最后卷取入库。

橡胶轮胎生产工艺所采用的设备包括粉碎机、冷却塔、密炼机、压延机、硫化机；无转子硫化仪、橡胶强力试验机用于检测。

同时，在步骤S4中压延机后续接料装置，来承接后续的橡胶坯料出料，如图2-6所示，压延机后续接料装置包括机架1和接料结构2；

所述机架1整体呈矩形，机架1的顶部设有工作台101，工作台101的顶部设有接料结构2，接料机构2外围设有机壳3，机壳3左右两端开口设置，机壳用于对接料机构2的防护作用；

所述接料结构2包括上下对称设置的上支架组201和下支架组202，上支架组201和下支架组202均为两块前后对称设置的矩形板，且同一组内的矩形板之间通过连接杆203固定连接；

所述上支架组201的左右两端分别转动连接有上从动辊204和上主动辊205。上从动辊204和上主动辊205之间设有上输送带206；

所述下支架组202的左右两端分别转动连接有下从动辊207和下主动辊208。下从动辊207和下主动辊208之间设有下输送带209；

值得注意的，在本方案中，上从动辊204、上主动辊205、下从动辊207和下主动辊208均通过转轴210与各自对应的矩形板转动连接，其中转轴210的两端通过轴承与矩形板转动连接；

同时上主动辊205和下主动辊208上的转轴210的后端均穿出矩形板并在后端端部固定安装有蜗轮211；

在本方案中，上支架组201和下支架组202之间的距离可以调节，以适应挤出的不同规格的橡胶坯料，上支架组201和下支架组202之间的距离调节通过高度调节装置4来实现，其中高度调节装置4包括两根导轴401，导轴401的底部固定安装在工作台101的顶部且位于上支架组201和下支架组202的后侧；上支架组201和下支架组202的后侧均固定安装有轴承座402，轴承座402内设有直线轴承，直线轴承滑动套设在导轴401上；

其中导轴401的顶部还固定安装有顶板403，顶板403与工作台101之间转动设有螺杆404，且螺杆404的顶部还固定安装有手轮405；螺杆404上设有两组螺纹段，分别为上螺纹段406和下螺纹段407，上螺纹段406和下螺纹段407的旋向相反，上支架组201和下支架组202的后侧还分别固定安装有上传动螺母408和下传动螺母409，上传动螺母408和下传动螺母409分别与上螺纹段406和下螺纹段407对应设置；

通过转动手轮带动螺杆404转动，由于上螺纹段406和下螺纹段407的旋向相反即可驱动上支架组201和下支架组202之间远离或接近。

再进一步的，所述顶板403位于机壳3的顶部；使得手轮3位于机壳3的外部；便于工人操作。

在本方案中，还设有驱动设备5，其中驱动设备5包括驱动电机501和减速器502，其中驱动电机501驱动连接减速器502，驱动电机501和减速器502均固定安装在电机安装板503上，电机安装板503上则固定安装在机架1上，所述减速器502的输出轴上固定安装有蜗杆504，其中蜗杆504穿出工作台101，上主动辊205和下主动辊208的转轴210上的蜗轮211分别与蜗杆504啮合。

通过蜗轮和蜗杆传动，使得电机501这种大重量部件，可以不安装在上支架组201和下支架组202，提高上支架组201和下支架组202的稳定，同时由于上支架组201和下支架组202会上下位移，而蜗轮只要在水平方向上不远离蜗杆，蜗轮在蜗杆的高度位置，并不会影响蜗轮和蜗杆的传动效果。

本方案投入使用时，经开炼后的橡胶通过压延机生产出所需形状的橡胶坯料，经过接料结构2有序出料，工人可以在原理压延机出料口的位置有序接收物料，且橡胶坯料经过接料结构2温度会降低，也不会烫伤工人。

测试结果如表1所示。

表1实施例性能测试结果

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。