CN102134336A

CN102134336A - 含液体异戊二烯橡胶的轮胎三角胶组合物及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN102134336A
Application number: CN2011100623865A
Authority: CN
Inventors: 苏忠铁; 王学瑞; 宋江红; 沈建农; 张春生; 吴来春
Original assignee: Hangzhou Zhongce Rubber Co Ltd
Current assignee: Zhongce Rubber Group Co Ltd
Priority date: 2011-03-16
Filing date: 2011-03-16
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2031-03-16
Also published as: CN102134336B

Abstract

本发明涉及轮胎制造领域，尤其涉及轮胎三角胶组合物及其制备方法和应用。含液体异戊二烯橡胶的轮胎三角胶组合物，该组合物由以下的组分按重量份数混炼构成：天然橡胶85~97、液体异戊二烯橡胶3~15、炭黑65~75、硫化剂和硫化促进剂4～8；其它加工助剂。本发明可以充分保证部件的挺性防止加工过程中的变形；并且焦烧时间较长可以保证胶料具有更高的加工安全性。采用本发明的全钢载重子子午线轮胎可以在结构不变的前提下，保证硬三角胶胶料主要物理机械性能、部件尺寸稳定性、工艺粘性不降低的前提下，降低压出升温高、提高生产效率、降低工艺损耗等。

Description

含液体异戊二烯橡胶的轮胎三角胶组合物及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及轮胎制造领域，尤其涉及轮胎三角胶组合物及其制备方法和应用。

背景技术

大型全钢工程胎其组成的部件过于宽大和厚度又厚，给其部件加工带来很大的麻烦，生产效率低、尺寸稳定性差、加工温度过高、焦烧、喷霜、不粘、工艺损耗大等。这是各大轮胎公司生产加工过程中一直致力解决的目标。工艺设计上多以如下方式开发和应用：增加大型挤出/压出/压延设备——增加投资和扩大占用场地等，或分成几部分挤出/压出/压延后再复合成成型所需的一体部件、或缠绕式复合——生产效率低、部件尺寸稳定性差、复合界面污染、不粘等，或降低胶料粘度（配方中增加软化剂用量或增加混炼段次强行降低粘度）提高加工工艺通过性——但部件挺性差、成型等工艺加工变形较大、生产效率低等。在全钢工程胎生产技术领域，实现高的加工工艺通过性和生产效率是生产加工过程中一直追求的目标。

全钢工程胎三角胶芯一般由上部软三角胶和下部硬三角胶按一定比例和特有设计形状的复合界面组成，其作为主要的承载负荷和驱动轮胎行驶的功能用途，在轮胎运行中受到强烈的机械剪切作用，所有从设计上和实际轮胎使用损坏分析上表明该部位对轮胎使用性能具有的显著影响。众所周知，复合三角胶［由软三角胶（在上面）和硬三角胶（在下面）组成］处于刚性（即模量）极高的胎体钢丝帘线、钢丝圈以及柔软的胎侧之间的三角区域，直接或间接与它们接触，从轮胎性能上要求模量从极高的钢丝圈与胎体钢丝帘线/钢包过渡到柔软的（即模量很低）胎侧部位。所以保证其部件尺寸符合设计要求、工艺稳定性以及成型定位精度等都应重点考虑。

发明内容

为了解决全钢载重子午胎三角胶芯尺寸符合设计要求、工艺稳定性以及成型定位精度等技术缺陷，本发明的第一个目的是提供一种含液体异戊二烯橡胶的轮胎三角胶组合物，本发明的第二个目的是提供一种上述含液体异戊二烯橡胶的轮胎三角胶组合物的制备方法，本发明的第三个目的是一种上述含液体异戊二烯橡胶的轮胎三角胶组合物的应用。采用了本发明的含液体异戊二烯橡胶的轮胎三角胶组合物可以在结构不变的前提下，保证硬三角胶胶料主要物理机械性能性能、部件尺寸稳定性、工艺粘性不降低前提下，降低压出升温高、提高生产效率、降低工艺损耗等。

为了实现上述的第一个目的，本发明采用了以下的技术方案：

含液体异戊二烯橡胶的轮胎三角胶组合物，该组合物由以下的组分按重量份数混炼构成：

天然橡胶 85~97 液体异戊二烯橡胶 3~15 炭黑 65~75；

硫化剂和硫化促进剂4～8；

其它加工助剂。

作为优选，所述的天然橡胶为90~97份，液体异戊二烯橡胶3~10份。

作为优选，所述的其它加工助剂包括工艺油、液体橡胶或增粘树脂中的一种或多种以及活化剂、防老剂和补强树脂。

作为再优选，所述的工艺油采用高芳烃油，按重量份数高芳烃油为0～2份，增粘树脂采用koresin超级增粘树脂或叔丁基酚醛增粘树脂，增粘树脂为0～2份。

作为优选，所述的活化剂采用硬脂酸和氧化锌，硬脂酸为1～4份，氧化锌为3～8份，防老剂为1～3份，补强树脂为5～15份。

作为优选，所述的其它加工助剂还包括防焦剂，防焦剂为0～0.2份。

作为优选，所述的硫化剂采用不溶性硫磺，不溶性硫磺为3～6份，硫化促进剂为2.0～4.0份，其中硫化促进剂包括橡胶促进剂HMT，橡胶促进剂HMT为0.5～1.5份。

本发明中生胶主要选择天然橡胶，因其综合性能好（强力高、生热低、工艺粘性好等）；同时加入少量液体异戊橡胶（一般在3～10phr），液体异戊橡胶具有与天然橡胶分子相同的单体，即同属于不饱和橡胶，所以可以用常规硫磺硫化体系硫化，保证与天然橡胶相近的胶料物理机械性能，又因其分子量较小呈现液体的特性又具有增塑剂/增粘剂的作用，明显改善加工工艺性能——提高炭黑等填料的分散、降低加工过程中的生热、提高成型部件粘着性等；如果液体异戊橡胶用量过多会使胶料物理机械性能下降明显。炭黑一般选用HAF系列，如65～75phrN375，保证胶料强力、模量和炭黑分散性。因液体异戊橡胶具有增塑剂/增粘剂的作用，所以工艺油（高芳烃油较好）和增粘树脂类增塑剂/增粘剂可以取消或减量加入，即保证胶料的物理机械性能损失较少，又能保证加工中的高分散、低生热和好的粘着性。

为了实现上述的第二个目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种上述的含液体异戊二烯橡胶的轮胎三角胶组合物的混炼方法，该方法包括以下的步骤：

（1）第一段混炼：加入天然橡胶、液体异戊二烯橡胶压坨保持10～30s，再加入65%~75%炭黑压坨混炼到120～130℃，加入其它加工助剂压坨混炼到150～170℃排胶，开炼机上薄通两次出片；

（2）第二段混炼：加入一段混炼胶和余下的填充补强材料压坨保持40～50s，提坨清扫，再压坨混炼到150～160℃排胶，开炼机上薄通两次出片；

（3）第三段混炼：加入二段混炼胶和硫化剂以及促进剂压坨保持40～50sec，提坨清扫，再压坨保持20～40s，提坨清扫，再压坨混炼到100～110℃排胶，开炼机上薄通两次出片。

作为进一步的改进，上述各段混炼胶料间隔加工时间不小于4小时。保证胶料充分松弛和分散，有利于后续加工操作。

本发明中配方填充补强材料用量较大，使用不少于三段工艺生产；因加入液体异戊橡胶，天然橡胶可以不塑炼，既保证胶料的强伸性能又能保证填料的分散；其它配料最好在炭黑加入后再加入，既保证炭黑的分散、与橡胶的充分结合又可以防止被炭黑吸附影响其使用效果。

为了实现上述的第三个目的，本发明采用了以下的技术方案：

全钢工程胎，该轮胎的硬三角胶采用上述任一一个技术方案所述的含液体异戊二烯橡胶的轮胎三角胶组合物。

本发明由于采用了上述的技术方案，配方与通用配方在加工性能中门尼粘度相当，可以充分保证部件的挺性防止加工过程中的变形；并且焦烧时间较长可以保证胶料具有更高的加工安全性。在物理机械性能上差异不大，但其压缩生热较低——延缓轮胎热累积破坏，耐老化性能保持率较高——提高使用寿命，高温性能保持率较高——保证轮胎运行过程中生热导致该部位胶料性能下降而影响轮胎使用性能。同时配方成本也有所降低。采用本发明的全钢载重子子午线轮胎可以在结构不变的前提下，保证硬三角胶胶料主要物理机械性能性能、部件尺寸稳定性、工艺粘性不降低前提下，降低压出升温高、提高生产效率、降低工艺损耗等。

具体实施方式

下面结合通用硬三角配方和实施例对本发明进行详细的说明。

	通用硬三角配方	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
						天然橡胶	100	98	97	95	90
液体异戊橡胶		2	3	5	10
						N375炭黑	65	65	67	70	75
高芳烃油	3.5	3	3	1
						硬脂酸	2	2.0	2.5	2.5	2.5
氧化锌	4	4.5	5.0	5.5	6.0
						防老剂	2	2.0	2.5	2.5	3
补强树脂	10	10	12	13	15
						超级增粘树脂	3	2
HMT	1.1	1	1.2	1.3	1.5
						不溶性硫磺	4	4	4.0	4.0	3.5
促进剂	2.2	2.2	2.3	2.5	2.6
						防焦剂	0.2		0.1	0.1	0.1

从各实施例配方的测试数据如下:

	通用硬三角配方	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
						门尼粘度	75	76	75	74	74
焦烧时间min	10.5	11.2	11.4	11.8	11.5
						100%定伸应力Mpa	7.8	7.7	7.6	7.3	7.2
扯断强度Mpa	19.5	19.8	19.6	18.5	18
						扯断伸长率%	250	273	265	246	240
邵氏硬度ShA	89	90	90	89	88
						压缩生热℃	43	41.2	41.4	41.6	40.5
老化后100%定伸应力Mpa	11	10.8	10.5	10.1	9.8
						老化后扯断强度Mpa	14.5	15.0	15.2	14.7	14.5
老化后扯断伸长率%	135	142	141	144	140
						耐老化性能保持率%	40	42	43	43	42
高温100%定伸应力 Mpa	4.5	4.4	4.6	4.6	4.5
						高温扯断强度Mpa	14.5	14.9	14.6	13.9	13.8
高温扯断伸长率%	270	263	267	268	265
						高温性能保持率%	80	85	88	87	86

从配方示例可以看出，专利配方与通用配方在加工性能中门尼粘度相当，可以充分保证部件的挺性防止加工过程中的变形；并且焦烧时间较长可以保证胶料具有更高的加工安全性。在物理机械性能上差异不大，但其压缩生热较低——延缓轮胎热累积破坏，耐老化性能保持率较高——提高使用寿命，高温性能保持率较高——保证轮胎运行过程中生热导致该部位胶料性能下降而影响轮胎使用性能。同时配方成本也有所降低。

上述的各实施例的制备工艺如下：

（1）第一段混炼：加入天然橡胶、液体异戊二烯橡胶压坨保持20s，再加入65%~75%炭黑压坨混炼到125℃，加入其它加工助剂压坨混炼到160℃排胶，开炼机上薄通两次出片；

（2）第二段混炼：加入一段混炼胶和余下的填充补强材料压坨保持45s，提坨清扫，再压坨混炼到155℃排胶，开炼机上薄通两次出片；

（3）第三段混炼：加入二段混炼胶和硫化剂以及促进剂压坨保持45sec，提坨清扫，再压坨保持30s，提坨清扫，再压坨混炼到105℃排胶，开炼机上薄通两次出片。

上述各段胶料间隔加工时间最好不小于4小时，保证胶料充分松弛和分散，有利于后续加工操作。

Claims

1.含液体异戊二烯橡胶的轮胎三角胶组合物，其特征在于该组合物由以下的组分按重量份数混炼构成：

天然橡胶 85~97 液体异戊二烯橡胶 3~15 炭黑 65~75；

硫化剂和硫化促进剂4～8；

其它加工助剂。

2.根据权利要求1所述的含液体异戊二烯橡胶的轮胎三角胶组合物，其特征在于：天然橡胶为90~97份，液体异戊二烯橡胶3~10份。

3.根据权利要求1或2所述的含液体异戊二烯橡胶的轮胎三角胶组合物，其特征在于：其它加工助剂包括工艺油、液体橡胶或增粘树脂中的一种或多种以及活化剂、防老剂和补强树脂。

4.根据权利要求3所述的含液体异戊二烯橡胶的轮胎三角胶组合物，其特征在于：工艺油采用高芳烃油，按重量份数高芳烃油为0～2份，增粘树脂采用koresin超级增粘树脂或叔丁基酚醛增粘树脂，增粘树脂为0～2份。

5.根据权利要求3所述的含液体异戊二烯橡胶的轮胎三角胶组合物，其特征在于：活化剂采用硬脂酸和氧化锌，硬脂酸为1～4份，氧化锌为3～8份，防老剂为1～3份，补强树脂为5～15份。

6.根据权利要求1或2所述的含液体异戊二烯橡胶的轮胎三角胶组合物，其特征在于：其它加工助剂还包括防焦剂，防焦剂为0～0.2份。

7.根据权利要求1或2所述的含液体异戊二烯橡胶的轮胎三角胶组合物，其特征在于：硫化剂采用不溶性硫磺，不溶性硫磺为3～6份，硫化促进剂为2.0～4.0份，其中硫化促进剂包括橡胶促进剂HMT，橡胶促进剂HMT为0.5～1.5份。

8.一种权利要求1或2所述的含液体异戊二烯橡胶的轮胎三角胶组合物的混炼方法，其特征在于该方法包括以下的步骤：

9.根据权利要求8所述的含液体异戊二烯橡胶的轮胎三角胶组合物的混炼方法，其特征在于：各段混炼胶料间隔加工时间不小于4小时。

10.全钢工程胎，其特征在于：该轮胎的胎硬三角胶采用权利要求1或2所述的含液体异戊二烯橡胶的轮胎三角胶组合物。