CN100465217C - 高弹力轮胎及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于轮胎中的一种高弹力轮胎及制备方法。其技术特征是由胎面和胎心通过硫化模具热合固接构成，胎面和胎心主要由天然橡胶附配的各种附料通过塑炼工步、混炼工步、细炼温胶工步、胶棒成型工步制造而成。本发明具有弹力大，重量轻，不怕撞击，抗振性、负载性好、耐磨、缓冲性好、耐老化、抗冲击性能强的优点，完全克服了现有的免充气轮胎的缺陷，是现有免充气轮胎的换代产品，尤其适用在工具车以及各种车辆(自行车、三轮车、手推车、运转车)上使用。

Description

高弹力轮胎及制备方法
所属领域
本发明属于轮胎领域，尤其是一种高弹力轮胎及制备方法。
背景技术
鉴于充气轮胎有怕扎、漏气、爆裂等多种形式的缺陷，因此免充气轮胎应运而生。目前市场上的免充气轮胎为实心轮胎，即整个轮胎无论胎面、胎心采用同一种材料直接一体制作出来，虽则克服了充气轮胎的一些缺陷，但由于这类轮胎是一体实心的，由此而出现了体积重，弹性低，耗力大等难以克服的问题，并且这类实心轮胎的材料主要由再生橡胶制作，耐磨性、缓冲性、耐老化性等指标均不能满足市场需要、尤其是工具车或者其他车辆(自行车、三轮车、手推车、运转车)轮胎的需要。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种体积轻、弹性好、耐磨且免充气的高弹力轮胎及制备方法。
本发明的目的是这样实现的：
该高弹力轮胎，由胎面和胎心通过硫化模具热合固接构成，其中胎心的组成成分及重量百分比为：
天然橡胶           31.0～33.0
天然乳胶           9.4～9.8
轻钙               37.8～39.0
碳黑               4.7～4.9
氧化锌             1.7～1.9
硫磺               0.7～0.8
防老甲             0.5～0.7
硬脂酸             0.9～1.1
促进剂             0.09～0.11
发泡剂             3.1～3.3
尿素               1.5～1.7
凡士林             4.5～4.9
胎面的组成成分及重量百分比为：
天然橡胶           45.8～49.2
丁苯胶              6.0～6.5
高苯乙烯            3.0～3.3
聚氯乙烯糊树脂      3.0～3.3
碳黑                18.4～18.9
氧化锌              3.0～3.3
硫磺                1.2～1.6
硬脂酸              0.6～0.8
防老剂4010#         0.4～0.6
防老剂D             0.4～0.6
固马龙              1.8～2.0
凡士林              12.0～13.1
促进剂DM            0.4～0.6
促进剂D             0.3～0.4
在所述的胎心所构成的组成成分中还可添加的附料的组成成分及重量百分比为：白油膏          1.4～1.7
在所述的胎面所构成的组成成分中还可添加的附料的组成成分及重量百分比为：
硬脂酸锌            0.5～0.6
硬脂酸钡            0.5～0.6
白碳黑              5.4～5.6
石蜡                0.8～0.9
松香                0.4～0.5
氧化镁              1.6～1.7
所述的发泡剂可为下述的其中一种，发泡剂为碳酸盐类的碳酸氢钠、碳酸铵、碳酸氢铵，亚硝基化合物的N，N’-二甲基、N’-二亚硝基对苯二甲酰胺，有机发泡剂的对甲苯磺酰肼类、双磺酰肼类、对-对-磺酰肼二苯醚类，偶氮化合物类的偶氮二甲酰胺、改性偶氮二甲酰胺、偶氮二甲酸钡。
该高弹力轮胎的制备方法包括胎心制备工艺、胎面制备工艺和成品的组合制备工艺：
一、胎心制备工艺
胎心的制备工艺包括天然橡胶的塑炼工步、混炼工步、细炼温胶工步、胶棒成型工步构成，具体的制备方法为：
1.天然橡胶的塑炼工步：
a.将天然橡胶(采用国产1号天然橡胶)按配比称重后切块，在开放式炼胶机上炼胶，要求炼胶机的滚距为1～1.5mm，前滚滚温不高于50～55℃，后滚滚温不高于55～60℃，每次通薄均用倒换方法将橡胶填入炼胶机，共通薄11～13次；
b.放开滚距为7～8mm，将橡胶填入炼胶机，用左右四把刀法捣炼3～5次，橡胶形成7～8mm厚的橡胶片；
c.橡胶下片，用水冷法在水温10℃左右的水槽中冷却20分钟；
d.提出橡胶片，在橡胶片的上下面打上滑石粉，停放8小时待用；
e.再重复a～d工步二次，即塑炼共三次，达到橡胶片的可塑度为0.55～0.60即可，橡胶片码放进入混炼工步；
2.混炼工步
a.将炼胶机的滚距设定在1～1.5mm，设定前滚滚温不高于40～45℃，后滚滚温不高于45～50℃，然后将塑炼工步处理的橡胶片填入炼胶机上炼胶，按配比填加乳胶，通薄3次；
b.将橡胶填入炼胶机，通薄一次后即按重量配比在橡胶片上填加由氧化锌、促进剂、硬脂酸、防老甲、固马龙的混合物，然后按配比填加凡士林，直到橡胶片将上述填加的药剂均匀融入；
c.按配比在橡胶片上填加轻钙和碳黑的混合物，直至将该两种药剂均匀融入橡胶片；
d.按配比在橡胶片上填加发泡剂、硫磺和尿素的混合物，并在这些药剂均匀融入橡胶片后通薄3次；
e.放开炼胶机的滚距为7～8mm，用左右四把刀法捣炼3～5次，橡胶形成7～8mm厚的橡胶片；
f..橡胶下片，用水冷法在水温10℃左右的水槽中冷却20分钟；
g.提出橡胶片，在橡胶片的上下面打上滑石粉，停放8小时待用；
3.细炼温胶工步
a.将炼胶机的滚距设定在3～4mm，设定前滚滚温不高于40～45℃，后滚滚温不高于45～50℃，然后将混炼工步处理的橡胶片填入炼胶机上软化温胶，并使橡胶片上下表面光滑平整；
b.设定滚距为1～1.5mm，填入橡胶片并以打三角包或者倒换方向填入，通薄4～5次；
c.设定滚距4～5mm，橡胶片下条，此时形成50mm宽、4～5mm的橡胶条；
4.胶棒成型工步
a.胶棒成型需要在挤出机上成型，挤出机的机筒、机头、口型等部位需要通蒸汽加热，其中机筒要求达到35～40℃，机头要求达到40～50℃，口型要求达到60～70℃；
b.将上一工步的橡胶条直接充分填入挤出机的机筒，该橡胶条经机头后经口型出料，即胶棒；
c.根据需要，采用角度为45°坡口切割胶棒，在每一胶棒的坡口处涂抹汽油，再用铁刷起毛，停放五分钟连粘，形成一封闭的圆棒环即胎心成品待用。
二、胎面制备工艺
1.天然橡胶的塑炼工步
胎面按照胎心的塑炼工步进行，只是在塑炼第三段时要求前滚滚温和后滚滚温需要达到60～70℃。其他与胎心的塑炼工步相同；
2.混炼工步
a.将炼胶机的滚距设定在1～1.5mm，设定前滚滚温不高于40～45℃，后滚滚温不高于45～50℃，然后将塑炼工步处理的橡胶片填入炼胶机上炼胶，通薄3次；
b.将橡胶填入炼胶机，通薄一次后即按重量配比在橡胶片上填加由氧化锌、促进剂DM、促进剂D、硬脂酸、防老剂D、防老剂4010#、固马龙的混合物，然后按配比填加凡士林，直到橡胶片将上述填加的药剂均匀融入；
c.按配比在橡胶片上填加丁苯胶、高苯乙烯、聚氯乙烯糊树脂和碳黑、白碳黑的混合物，将这些药剂均匀融入橡胶片，通薄3次；
d.其他步骤与胎心混炼工步的e～g相同；
3.细炼温胶工步
与胎心的细炼温胶工步相同，最终生产出胎心的成品。
三、组合制备工艺
1.将胎面的接口卷压在胎心的内圆上，保持胎面的外圆面光滑平整；
2.将胎面与胎心的组合体置于硫化成型胎上，硫化指标为3.5mpa x 20分钟；
3.硫化合模油压100mpa并上下合模放汽三次即成成品轮胎。
此外，在制备胎心的混炼工步的d项中在填加发泡剂、硫磺和尿素的混合物中也可按配比添加白油膏；在制备胎面的混炼工步的b项中在填加由氧化锌、促进剂DM、促进剂D、硬脂酸、防老剂D、防老剂4010#、固马龙的混合物中也可同时按配比增加石蜡、松香、硬脂酸锌、硬脂酸钡和氧化镁。
本发明的优点和积极效果是：
1.胎心是主要由天然橡胶合成发泡所构成的高分子气体海绵发泡体，其具体构成组分比较简单，工艺步骤比较合理，物理性能和化学性能指标优异，所制作的胎心弹力大，重量轻，不怕撞击，抗振性、负载性好；
2.胎面主要由天然橡胶、聚氯乙烯糊树脂和高苯乙烯以及其他附料合成，具有耐磨、缓冲性好、耐老化、抗冲击性能强的优点，完全符合工具车以及其他车辆轮胎的各项理化技术指标；
3.在硫化加热过程中使用各种性能的发泡剂，可以实现构成的橡胶海绵无论闭孔或者开孔的各种孔径大小的需要，产生出各种功能的免充气橡胶轮胎。
4.胎心和胎面通过硫化模具进行热压合成，可使所形成的轮胎品质优异，完全克服了现有的免充气轮胎的缺陷，是现有免充气轮胎的换代产品。此外，本产品在胎面内环面上可压制胎耳，可以使轮胎安稳地卧在车圈槽中，这种结构的轮胎尤其适用在工具车及其他车辆(自行车、三轮车、手推车、运转车)轮胎的需要。
具体实施方式
本发明的高弹力力车轮胎胎由胎面和胎心构成，
胎心的组成成分及含量百分比为：
天然橡胶         31～33
天然乳胶         9.4～9.8
轻钙             37.8～39.0
碳黑             4.7～4.9
氧化锌           1.7～1.9
硫磺             0.7～0.8
防老甲           0.5～0.7
硬脂酸           0.9～1.1
促进剂           0.09～0.11
发泡剂           3.1～3.3
尿素             1.5～1.7
凡士林           4.5～4.9
白油膏           1.4～1.7。
上述的发泡剂可为下述的其中一种，发泡剂为碳酸盐类的碳酸氢钠、碳酸铵、碳酸氢铵，亚硝基化合物的N，N’-二甲基、N’-二亚硝基对苯二甲酰胺，有机发泡剂的对甲苯磺酰肼类、双磺酰肼类、对-对-磺酰肼二苯醚类，偶氮化合物类的偶氮二甲酰胺、改性偶氮二甲酰胺(AC-K)、偶氮二甲酸钡。所述的各种发泡剂均为市场上的常规产品。
发泡剂是在硫化加热过程中能产生大量的气体，从而使制品成为多孔结构的专用助剂，是制造橡胶海绵制品(开孔或者闭孔的胎心)和微孔橡胶芯的必备助剂。
对于需要获得开孔结构的胎心，可以采用无机发泡剂如碳酸盐类的碳酸氢钠、碳酸铵、碳酸氢铵以及偶氮化合物类的偶氮二甲酰胺、改性偶氮二甲酰胺(AC-K)、偶氮二甲酸钡等发泡剂；需要获得闭孔结构的胎心，可以采用亚硝基化合物的N，N-二甲基、N’-二亚硝基对苯二甲酰胺以及有机发泡剂的对甲苯磺酰肼类、双磺酰肼类、对-对-磺酰肼二苯醚类等发泡剂。
胎面的组成成分及含量百分比为：
天然橡胶            45.8～49.2
丁苯胶              6.0～6.5
高苯乙烯            3.0～3.3
聚氯乙烯糊树脂      3.0～3.3
碳黑                18.4～18.9
氧化锌              3.0～3.3
硫磺                1.2～1.6
硬脂酸              0.6～0.8
防老剂4010#         0.4～0.6
防老剂D             0.4～0.6
固马龙              1.8～2.0
凡士林              12.0～13.1
促进剂DM            0.4～0.6
促进剂D             0.3～0.4
硬脂酸锌            0.5～0.6
硬脂酸钡            0.5～0.6
白碳黑              5.4～5.6
石蜡                0.8～0.9
松香                0.4～0.5
氧化镁          1.6～1.7
该高弹力轮胎的制备方法包括胎心制备工艺、胎面制备工艺和组合制备工艺，下面具体详述：
一、胎心制备工艺
胎心的制备工艺由天然橡胶的塑炼工步、混炼工步、细炼温胶工步、胶棒成型工步构成，具体的制备方法为：
1.天然橡胶的塑炼工步：
a.将天然橡胶(采用国产1号天然橡胶)按配比称重后切块，在开放式炼胶机上炼胶，要求炼胶机的滚距为1～1.5mm，前滚滚温不高于50～55℃，后滚滚温不高于55～60℃，每次通薄均用倒换方法将橡胶填入炼胶机，共通薄11～13次；
b.放开滚距为7～8mm，将橡胶填入炼胶机，用左右四把刀法捣炼3～5次，橡胶形成7～8mm厚的橡胶片；
c.橡胶下片，用水冷法在水温10℃左右的水槽中冷却20分钟；
d.提出橡胶片，在橡胶片的上下面打上滑石粉，停放8小时待用。
e.再重复a～d工步二次，即塑炼共三次，达到橡胶片的可塑度为0.55～0.60即可，橡胶片码放进入混炼工步。
2.混炼工步
a.将炼胶机的滚距设定在1～1.5mm，设定前滚滚温不高于40～45℃，后滚滚温不高于45～50℃，然后将塑炼工步处理的橡胶片填入炼胶机上炼胶，按配比填加乳胶，通薄3次；
b.将橡胶填入炼胶机，通薄一次后即按重量配比在橡胶片上填加由氧化锌、促进剂、硬脂酸、防老甲、固马龙的混合物，然后按配比填加凡士林，直到橡胶片将上述填加的药剂均匀融入；
c.按配比在橡胶片上填加轻钙和碳黑的混合物，将该两种药剂均匀融入橡胶片；
d.按配比在橡胶片上填加发泡剂、硫磺和尿素的混合物(也可按配比增加白油膏)，在这些药剂均匀融入橡胶片后通薄3次；
e.放开炼胶机的滚距为7～8mm，用左右四把刀法捣炼3～5次，橡胶形成7～8mm厚的橡胶片；
f..橡胶下片，用水冷法在水温10℃左右的水槽中冷却20分钟；
g.提出橡胶片，在橡胶片的上下面打上滑石粉，停放8小时待用。
3.细炼温胶工步
a.将炼胶机的滚距设定在3～4mm，设定前滚滚温不高于40～45℃，后滚滚温不高于45～50℃，然后将混炼工步处理的橡胶片填入炼胶机上软化温胶，并使橡胶片上下表面光滑平整；
b.设定滚距为1～1.5mm，填入橡胶片并以打三角包或者倒换方向填入，通薄4～5次；
c.设定滚距4～5mm，橡胶片下条，此时形成50mm宽、4～5mm的橡胶条。
4.胶棒成型工步
a.胶棒成型需要在挤出机上成型，挤出机的机筒、机头、口型等部位需要通蒸汽加热，其中机筒要求达到35～40℃，机头要求达到40～50℃，口型要求达到60～70℃；
b.将上一工步的橡胶条直接充分填入挤出机的机筒，该橡胶条经机头后通过口型出料，即胶棒；
c.根据需要，采用角度为45°坡口切割胶棒，在每一胶棒的坡口处涂抹汽油，再用铁刷起毛，停放五分钟连粘，形成一封闭的圆棒环即胎心的成品待用。
二、胎面制备工艺
1.天然橡胶的塑炼工步
胎面按照胎心的塑炼工步进行，只是在塑炼第三段时要求前滚滚温和后滚滚温需要达到60～70℃。其他与胎心的塑炼工步相同，在此不在赘述。
2.混炼工步
a.将炼胶机的滚距设定在1～1.5mm，设定前滚滚温不高于40～45℃，后滚滚温不高于45～50℃，然后将塑炼工步处理的橡胶片填入炼胶机上炼胶，通薄3次；
b.将橡胶填入炼胶机，通薄一次后即按重量配比在橡胶片上填加由氧化锌、促进剂DM、促进剂D、硬脂酸、防老剂D、防老剂4010#、固马龙的混合物(也可同时按配比增加石蜡、松香、硬脂酸锌、硬脂酸钡和氧化镁)，然后按配比填加凡士林，直到橡胶片将上述填加的药剂均匀融入；
c.按配比在橡胶片上填加丁苯胶、高苯乙烯、聚氯乙烯糊树脂和碳黑、白碳黑的混合物，将这些药剂均匀融入橡胶片，通薄3次；
d.其他步骤与胎心混炼工步的e～g相同。
3.细炼温胶工步
与胎心的细炼温胶工步相同，最终生产出胎面成品。
三、组合制备工艺
1.将胎面的接口卷压在胎心的内圆上，保持胎面的外圆面光滑平整；
2.将胎面与胎心的组合体置于硫化成型胎上，硫化指标为3.5mpa 20分钟；
3.硫化合模油压100mpa并上下合模放汽三次即成成品轮胎。
构成高弹力轮胎的各组成成分均是市售的符合国家标准的产品，并且各自体现其自身的功能，没有特殊的技术要求和说明；炼胶机和挤出机也为现有的产品，在此不再赘述。
根据上述制备方法所制备的免充气橡胶轮胎，通过技术指标的检测，其胎心的物理性能指标为：
密度(g/cm2)       0.345           拉伸强度(mpa)         5.8
扯断伸长率(％)    580             回弹力                45
压缩永久变形(85℃*25％*22h)       57.2
粘附强度(KN/M)    1.9             低温脆性(℃)          -45℃不断。
通过技术指标的检测，其胎面(包括胎侧)的物理机械性能指标为：
拉伸强度(Mpa)       18.5
扯断伸长率(％)      530
硬度(邵式)          58
300％定伸强力(Mpa)  4.2
扯断永久变形(％)    20
比重(MA/M3)         1.253。

Claims (3)

1.一种高弹力轮胎，由胎面和胎心构成，其特征在于：胎心的组成成分及对于胎心的重量百分比为：
天然橡胶                        31.0～33.0
天然乳胶                        9.4～9.8
轻钙                            37.8～39.0
碳黑                            4.7～4.9
氧化锌                          1.7～1.9
硫磺                            0.7～0.8
防老甲                          0.5～0.7
硬脂酸                          0.9～1.1
促进剂                          0.09～0.11
发泡剂                          3.1～3.3
尿素                            1.5～1.7
凡士林                          4.5～4.9；
与胎心通过硫化模具热合固接的胎面的组成成分及对于胎面的重量百分比为：
天然橡胶             45.8～49.2
丁苯胶               6.0～6.5
高苯乙烯             3.0～3.3
聚氯乙烯糊树脂       3.0～3.3
碳黑                 18.4～18.9
氧化锌               3.0～3.3
硫磺                 1.2～1.6
硬脂酸               0.6～0.8
防老剂4010#          0.4～0.6
防老剂D              0.4～0.6
固马龙               1.8～2.0
凡士林               12.0～13.1
促进剂DM             0.4～0.6
促进剂D              0.3～0.4。
2.根据权利要求1所述的高弹力轮胎，其特征在于：在所述的胎心所构成的组成成分中还能够添加的附料的组成成分及相对于胎心的重量百分比为：
白油膏              1.4～1.7。
3.根据权利要求1所述的高弹力轮胎，其特征在于：所述的发泡剂为下述的其中一种，碳酸盐类的碳酸氢钠、碳酸铵、碳酸氢铵，有机发泡剂的对甲苯磺酰肼类、双磺酰肼类，偶氮化合物类的偶氮二甲酰胺、改性偶氮二甲酰胺、偶氮二甲酸钡。
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