[發明專利]一種輪胎膠料硫化體系的設計方法

有效

• 申請號: 201410258813.0
• 申請日: 2014-06-11
• 公開（公告）號: CN104050365B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發明（設計）人: 楊建;王國林;周海超;張建;梁晨
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種輪胎膠料硫化體系的設計方法。

背景技術

輪胎是由多層橡膠、橡膠簾線復合材料組成的圓環形彈性制品，各層作用不同，其膠料配方硫化體系也不同。為了提高輪胎硫化效率，需要合理匹配輪胎中不同膠料的硫化體系。橡膠硫化體系包括硫化劑、促進劑、活性劑和防焦劑等，通過硫化體系的調整其可以在一定范圍內相對獨立地控制橡膠密度、比熱容、導熱系數、活化能和頻率因子等參數。

硫化是輪胎制造的最后一道工序，決定其最終性能。輪胎內部復雜的硫化反應使得硫化特性參數分布具有明顯的不均勻性和時變性，而且影響輪胎硫化的因素眾多，導致輪胎膠料硫化體系設計具有盲目性。尤其是在面對多層厚斷面子午線輪胎等復雜硫化對象時，很難合理匹配內部不同膠料之間的硫化體系。

發明內容

針對現有技術中存在不足，本發明提供了一種輪胎膠料硫化體系的設計方法。

本發明是通過以下技術手段實現上述技術目的的。

一種輪胎膠料硫化體系的設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一步，統計輪胎中常用橡膠材料的熱物性參數、硫化動力學參數，確定熱物性參數、硫化動力學參數的變化范圍；

第二步，建立輪胎硫化過程數值模型，其中溫度場與硫化反應場之間為順序耦合關系，靠近鋼模一側的橡膠均定義為同一種材料M1、靠近水囊一側的橡膠定義為另一種材料M2；

第三步，分別對熱物性參數、硫化動力學參數進行正交試驗，所述熱物性參數、硫化動力學參數取其變化范圍的最大值、最小值和中間值，響應指標為輪胎工程正硫化時間；

第四步，根據第三步的實驗結果確定工程正硫化時間與熱物性參數、硫化動力學參數的關系圖，計算熱物性參數、硫化動力學參數的極差，并根據實驗結果確定熱物性參數、硫化動力學參數對正硫化時間的影響主次順序；

第五步，根據熱物性參數、硫化動力學參數對正硫化時間的影響主次順序，選取主要影響因素，根據工程正硫化時間與該主要影響因素的關系圖，調整該主要因素的數值來設計硫化體系。

優選地，所述熱物性參數包括導熱系數λ、比熱容c、密度ρ，所述硫化動力學參數包括頻率因子A₂和活化能E₁或活化能與氣體常數比值E₁/R。

優選地，所述第一步中所述導熱系數λ的變化范圍為0.2～0.35W/(m*℃)，比熱容c的變化范圍為1～2.5kJ/kg，密度ρ的變化范圍為1078～1266kg/m³。

優選地，所述第四步中，所述熱物性參數對正硫化時間的影響主次順序為：材料M1的導熱系數λ₁>材料M1的比熱容c₁>材料M1的密度ρ₁>材料M2的比熱容c₂>材料M2的導熱系數λ₂>材料M2的密度ρ₂。

優選地，所述第四步中，所述硫化動力學參數對正硫化時間的影響主次順序為：材料M2的E₁’/R>材料M1的E₁/R>材料M1的A₂>材料M2的A₂’。

本發明采用上述技術方案，具有以下有益效果：

(1)減小輪胎膠料硫化體系設計盲目性，實現輪胎中不同膠料間硫化體系之間的合理匹配，提高輪胎硫化效率；

(2)采用現代設計理論與方法，進行輪胎膠料硫化體系的匹配設計，減少開發費用、縮短研發周期。

(3)輪胎斷面越厚、膠料層數越多，本發明所述的方法越有效。

附圖說明

圖1為11.00R20子午線輪胎硫化系統示意圖。

圖2為工程正硫化時間與熱物性六因素之間的關系圖。

圖3為工程正硫化時間與硫化動力學四因素之間的關系圖。

附圖標記說明如下：

1-硫化系統，2-第一金屬模具，3-輪胎，4-第二金屬模具，5-水囊，6-耐磨層，7-鋼絲圈，8-加強層，9-墊膠，10-過渡膠，11-胎體層，12-內襯層，13-胎側，14-肩部墊膠，15-胎冠，16-帶束層，17-胎冠基部膠。

具體實施方式

下面結合附圖以及具體實施例對本發明作進一步的說明，但本發明的保護范圍并不限于此。