轮胎胶囊隔离剂

作者：蓝星有机硅 Stefan BREUNIG

欢迎访问e展厅 展厅 3 橡胶/轮胎展厅 天然橡胶, 橡胶颗粒, 硫化硅橡胶, 硅胶, 热塑性弹性体, ... 轮胎生产需经硫化机加热硫化，金属模具用于轮胎外表面花纹的成型，可伸缩胶囊用于轮胎内表面的成型，充气的胶囊会对金属模具之间的生胎产生压力。 在金属模具与轮胎外表面的接触面，会用到模具脱模剂，例如，复杂花纹设计的冬季轮胎，粘性较大的胎面胶配方，等等。在大多数情况下，现代的胎面胶设计已不需要用到模具脱模剂。 在生胎与胶囊的接触面，隔离剂就显得非常重要了，没有胶囊隔离剂，硫化时，生胎气密层的橡胶和胶囊就会粘在一起。 根据不同工厂的工艺安排，胶囊隔离剂可以喷涂在生胎的内侧或者胶囊表面。一些工厂使用单次脱模的隔离剂，也有些工厂使用多次脱模的隔离剂。 蓝星有机硅开发了一系列的隔离剂产品以满足不同客户的需求。蓝星有机硅新一代的多次胶囊隔离剂可以让轮胎生产商提高生产效率，例如减少硫化次品率，减少胶囊处理频率等。 胶囊隔离剂 目前有三种类型的胶囊隔离剂：单次隔离剂，多次隔离剂和半永久型隔离剂。普通的单次隔离剂为非反应型，喷涂在生胎气密层，没有保护胶囊的功效。可反应型的单次隔离剂含有反应基团，可使隔离剂薄膜黏附在胶囊表面，从而保护胶囊免受物理和化学的损坏。 多次隔离剂每喷涂一次可以脱模2~12条轮胎。当喷涂在生胎气密层后，在硫化过程中隔离剂会转移到胶囊表面，并且留存，从而保证后续轮胎的硫化脱模，在一个脱模周期中不需要再次喷涂隔离剂。当达到最佳脱模次数后，需要再次喷涂生胎以补充隔离膜。这样做的好处是，隔离剂喷涂在生胎上，不会在硫化机台的周围残留隔离剂。 半永久型的多次隔离剂直接应用在胶囊表面，由于含有反应基团，可有效增加脱模的次数。最高脱模次数可达到24次，这意味着普通轿车胎生产商每个班只需要喷涂2次。在胶囊喷涂的过程中，隔离剂可能会滴落在模具上，所以在进行这一步的时候需要保护模具不被污染到。 多次隔离剂是怎么样工作的？ 一条轮胎的生产要经过很多步骤，最后一步是生胎的硫化成型。如果这一步失败，就会损失很多的价值。因此，一款高效的隔离剂能提供最佳的硫化条件。 多次隔离剂喷涂在生胎的气密层，气密层与可伸缩胶囊接触。生胎被放入硫化机加热硫化，外模闭合，胶囊充气膨胀。在胶囊充气膨胀过程中，隔离剂需要发挥润滑性和排气性。 隔离剂的润滑性或者滑动性确保硫化过程中胶囊在生胎内保持居中位置，这对于制造完美匀称的轮胎非常重要。同时这也有助于避免胶囊扭曲等缺陷。对于生胎/胶囊尺寸不匹配的情况特别重要。对由于多次伸缩而老化变大的胶囊，润滑性也有助于优化硫化时胶囊处于最适合的位置。低摩擦阻力的隔离剂膜可形成有效的润滑作用。 排气性也是一个重要的性能参数。一种优秀的隔离剂能提高排气性能。当生胎内的胶囊充气鼓起的时候，会挤压生胎和胶囊之间的空气，这些空气必须被排出，否则会产生“窝气”现象，即在气密层上产生“水泡”。在这些区域，气密层橡胶会变得很薄，甚至不存在。这会导致轮胎充气后在这些地方渗漏。如果气体渗透到胎面层，还可能导致分层现象。 要避免发生这种情况，轮胎制造商们在胶囊的表面设计了一些从胶囊中部到趾口位置的凹槽，在这些凹槽之间还有“橘皮”状的花纹，可将空气导入排气凹槽。要进一步提高排气性能，可用隔离剂膜在胶囊表面增加粗糙的微观结构，这样相当于增加了新的排气槽，能排出多余的“窝气”。 当金属模具闭合，胶囊充气完毕，模内的温度会升至200摄氏度。在这个环节，隔离剂必须能耐高温，并且可以从生胎的气密层转移到胶囊表面。 在隔离剂的配方设计中，耐高温性是很重要的一点，必须避免产品在胶囊或气密层发生降解反应。隔离剂的转移性能也很重要。当隔离剂被喷涂在生胎内侧后，硫化过程中生胎内侧的隔离剂需要转移到胶囊表面。对多次隔离剂产品，转移性能是必须的，因为要确保后续未喷涂的生胎能顺利脱模。蓝星有机硅最新一代的隔离剂产品的隔离膜还能保护胶囊免受腐蚀。 轮胎的硫化是在密闭的硫化机内进行的，胶囊在200摄氏度水蒸气的压力下完全伸开。在这个步骤轮胎不能粘连在胶囊上，隔离剂产生的薄膜有效的隔离了两者。 隔离剂的防粘连作用原理是，在胶囊表面和生胎内侧之间形成持久的隔离膜，这也是隔离剂的主要作用。如果隔离膜有破裂，将会导致轮胎粘连在胶囊上，而将两者分离也会破坏气密层和胶囊。硫化结束后，胶囊收缩，隔离剂的防粘连作用确保胶囊和轮胎的分离。当硫化机的模具打开后，胶囊收缩，轮胎硫化完成。在这一步骤，隔离剂需要足够的滑动性来确保轮胎和胶囊的分离。多次使用隔离剂不是每次都需要喷涂在生胎上的，在整个硫化过程中，如前面所描述的，隔离剂需要在后续未喷涂的生胎上继续起作用，所以隔离剂的持久性非常重要。 隔离剂的持久性决定了该产品的多次脱模效果，也就意味着不需要每条生胎都进行喷涂。喷涂在生胎内侧的隔离剂会转移到胶囊表面，重新覆盖并保留在胶囊表面，在硫化过程中隔离膜会一起硫化成膜，这样就可以不断补充新鲜的隔离剂到胶囊上，后续未喷涂的生胎就可以顺利硫化。隔离剂的持久性越长，需要喷涂的生胎数量就越少，这样可以降低喷涂设备的占用率，在很多工厂，使用多次隔离剂也可以减少额外喷涂设备的支出。 生产效率提升 通常来讲，隔离剂的施工步骤制约着生产周期长短，需要较大的投资来提高生产率。为避免以上问题以及减少投资， 蓝星有机硅公司研发出了最新一代的内喷涂多次隔离剂Lyndcoat® BR 2512。 该产品使得用户在不增加投资的前提下，提高了生产效率。在Lyndcoat® BR 2512的研发阶段， 蓝星有机硅尤其注重耐久性，高排气性和出色的润滑性等性能的结合，并能够减少残次率同时提高胶囊使用寿命。 除以上提高生产效率的优点外，蓝星有机硅还注重在提供同样优秀的性能表现前提下，减少每次使用的隔离剂的用量，从而缩减成本。这样通过减少隔离剂的消耗量，节省仓储空间和内部运输，给用户带来直接的便利。 耐久性与排气性的平衡 市面绝大多数的多次脱模剂的配方都不含有填料，这即是为了将耐久性最大化的做法。大粒径的填料减少了涂层的耐久性，因此喷涂一次可以硫化的轮胎条数也下降了。 然而， 这种做法也有其弊端。不含有填料就无法获得涂层表面的高粗糙度。正是这种表面粗糙才可以提供较好的排气性能。这就是为什么很多情况下，多次或半永久性胶囊隔离剂在窄胎侧的高性能轮胎表现较差，胎肩部位的排气困难。 在上述案例中，轮胎生产商更倾向于使用能提供额外表面粗糙度以保障排气优良的含填料单次脱模剂。 根据图2与图3的测试结果，Lyndcoat® BR 2512在耐久性和排气性上获得了比较好的均衡。如图4所示，是未经处理和用Lyndcoat® BR 2512处理过的胶囊表面（因视觉误差，图片的涂层比实际更厚）。 残次率降低 实验室中的表现评估显示，Lyndcoat® BR 2512脱模次数，滑动效应，排气性提升，涂层柔软度和施工便捷性等方面表现出色。接下来就需要到生产车间进行现场试样。图5总结了Lyndcoat® BR 2512和另外一支无填料多次隔离剂在车间试样中的数据。 因为配方中优秀的填料键合，Lyndcoat® BR 2512的异物缺陷并没有像以为的比无填料胶囊隔离剂更高。窝气缺陷的降低是很明显的，填料提高了胶囊表面的粗糙度，从而有效改善了排气效果。极低的跑偏缺陷显示Lyndcoat® BR 2512提供了出色的滑动效应。 胶囊寿命延长 大多数情况下，多次隔离剂是反应性的有机硅乳液，附着在胶囊表面形成一个很薄的保护性涂层。这个涂层保护胶囊避免来自于橡胶的磨损，氧化以及化学物质迁移。因此，与无填料单次脱模剂相比，Lyndcoat® BR 2512提高了胶囊使用寿命。 为了从始至终保障对胶囊的保护，最好在硫化机台上从一开始就使用一个全新的胶囊。建议全新的胶囊用胶囊隔离剂进行处理，或者形成一层首次保护涂层， 再以后的生产中， 胶囊隔离剂又可以作为生胎内喷涂进行使用。 使用上述方法，可以延长胶囊使用寿命20%。这样就节省了胶囊的成本，更重要的是，减少了硫化机台的停机次数和时间。如图5所示，胶囊泄漏缺陷的下降，说明了Lyndcoat® BR 2512给胶囊赋予了很好的保护。 隔离剂喷涂量 生胎典型的处理方式是多次隔离剂或单次隔离剂。对于PCR而言， 如果是使用喷涂方式， 比较典型的喷涂量为8-15g的乳液。图6比较了若干多次隔离的内喷涂产品的典型涂层重量。 Lyndcoat® BR 2512在极低的喷涂量下有出色的表现，并且很易于喷涂。操作员在喷涂完成涂层颜色呈现白色时，可以目测检查涂层的均匀性。 正确施工的涂层在干燥后是半透明的。 过量的喷涂很容易识别，因为一个正常重量的涂层干燥后是半透明的，而过量喷涂的涂层较厚，且呈现灰色。 总结 一份对市场需求的分析显示了轮胎生产商对提高生产效率的强烈要求。对蓝星有机硅的挑战就是推出一个全新的进行改善过的多次隔离剂，可以让轮胎生产商降低成本，在耐久性，润滑性， 排气性等各项性能间取得均衡，从而带来极低残次率和胶囊寿命的延长。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (11/5/2014)