電子輻照加速器輻射加工廣泛應(yīng)用于制造業(yè)，尤其是汽車工業(yè)，采用輻射加工制品大幅度地改善了汽車安全性和燃油效率。輻射加工涉及到的制品包括輻射交聯(lián)電線電纜、熱縮材料、發(fā)泡材料、電子元器件和子午線輪胎等。本文重點介紹電子輻照加速器在子午線輪胎生產(chǎn)中的應(yīng)用情況。
一、電子輻照加速器在輪胎生產(chǎn)中的應(yīng)用
子午線輪胎由于燃油效率高，從石油危機(jī)以來已得到更加廣泛的應(yīng)用。子午線輪胎由許多部件組成，包括胎面、胎體、帶束層、內(nèi)襯層、胎圈和胎側(cè)。在輪胎成型和最后硫化過程中保持每一個部件的精度是非常重要的。但是胎體在成型和硫化時由于受到很大的作用力，往往會產(chǎn)生變形和流動，使胎體膠料厚度減小和分布不均勻。由于有時織物簾線會透入內(nèi)襯層，普通輪胎工藝采用厚膠層克服這一問題。新工藝應(yīng)用電子輻照加速器對胎體進(jìn)行輻射加工，使之在輪胎成型和硫化過程中保持穩(wěn)定的形狀和尺寸。輻射使橡膠分子交聯(lián)，而電子輻照加速器可以精確控制交聯(lián)度。由于發(fā)生了交聯(lián)，胎體在硫化前的強(qiáng)度提高了。因此當(dāng)需要較大的力使已膨脹變形的部件進(jìn)一步擴(kuò)張時，膠料的膨脹是均勻的。目前，子午線輪胎輻射加工生產(chǎn)技術(shù)在日本應(yīng)用已相當(dāng)普遍，但在國內(nèi)才剛剛起步。
二、電子輻照加速器和輻射反應(yīng)
用電子輻照加速器輻射加工胎體是一種簡單方法，生產(chǎn)時胎體在電子輻照加速器的電子束窗口下通過即可。
目前已有幾種型號的電子輻照加速器商品化，并被用作工業(yè)加工的輻射源。電視機(jī)射線管是一種低能電子加速器，它具有電子加速器的所有部件，如電子槍和掃描磁鐵。電子槍的超熱鎢絲表面上產(chǎn)生電子云。用電子槍（陰極）與電視屏和電子加速器窗口（陽極）之間的強(qiáng)電場將電子加速到極高速。電視機(jī)上應(yīng)用的電場強(qiáng)度為25kV，它足以在熒光屏上產(chǎn)生圖像。而工業(yè)電子加速器電場的強(qiáng)度在0.1～10MeV的范圍內(nèi)，以便能更強(qiáng)烈地加速電子，使之通過電子束窗口的金屬箔輻射材料。
電子束有足夠的能量來激勵材料分子并從材料中發(fā)射出電子。離子化和勵磁反復(fù)進(jìn)行，直至輻射能降至低于分子的離子化能。離子、電子和激勵的分子經(jīng)歷進(jìn)一步反應(yīng)并產(chǎn)生聚合物自由基和其它反應(yīng)產(chǎn)物。聚合物自由基經(jīng)過重組形成三維網(wǎng)絡(luò)（交聯(lián)）。
三、輻射加工對胎體的作用
用電子輻照加速器輻射加工后，膠料發(fā)生了交聯(lián)，門尼粘度和拉伸強(qiáng)度均隨輻射劑量加大而提高。通常，輻射加工使膠料表面粘性降低。
將輻射加工后的胎體與其它未經(jīng)輻射加工的部件通過成型工藝制成胎坯，在高溫和高壓下硫化。由于胎體未硫化時的強(qiáng)度從1MPa提高到5MPa,胎坯成型時的加工性能獲得改善。
由于硫磺硫化膠的性能主要取決于多硫鍵的結(jié)構(gòu)，因此輻射交聯(lián)對于硫化膠的拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長率沒有多大影響。但是，胎體硫化前強(qiáng)度提高改善了輪胎的質(zhì)量，減少了輪胎殘次品。此外，采用輻射工藝還減少了胎體厚度和NR/SR并用比，縮短了輪胎硫化時間。
四、新工藝的成本優(yōu)勢分析
輪胎廠采用電子輻照加速器可使每條輪胎的成本降低。轎車輪胎胎體簾布層附膠厚度從1.2mm降至1.0mm，一般電子輻照加速器輻射加工轎車輪胎胎體的線速度為26m2/min。一套電子加速器輻照裝置（0.5～0.7MeV，50kW），以設(shè)備利用率75%、年開工5760h（16h•d-1×360d•a-1）、輻射劑量40kGy計算，每年可輻射加工19440T橡膠，相當(dāng)于每年可生產(chǎn)1000萬條胎體。每條輪胎節(jié)省的成本取決于輪胎產(chǎn)量、胎體厚度、NR/SR并用比和硫化時間的減幅。如果輪胎年產(chǎn)量為500萬條，每條輪胎節(jié)省成本0.5美元，6個月內(nèi)就可收回初始投資。
五、結(jié)論
輪胎胎體輻射加工的優(yōu)點可以歸納如下：
1、改善子午線輪胎質(zhì)量：厚度均勻，平衡性更好。
2、節(jié)省材料：胎體減��；減小NR用量，增大SR用量。
3、節(jié)省能源：縮短硫化時間。
本工藝方法也適用于子午線輪胎的其它部件。
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