CN103450516A - 一种橡胶轮胎胎面及其混炼工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种橡胶轮胎胎面及其混炼工艺，该胎面胶包括以下重量份的组分：天然橡胶70-110、丁苯橡胶0-15、胎面胶粉5-20、硬脂酸1.5-2.5、硫黄粉1-2、白炭黑2-18、炭黑12-15、芳烃油2-30、氧化锌1-8、防老剂4-7、松焦油1-4、促进剂1-4、抗返原剂0.2-1、粘合剂2-5；采用三段混炼工艺，本发明能够提高轮胎胎面的耐磨性、抗撕裂性能和抗崩花掉块性能。
Description
技术领域
本发明属于轮胎制造技术领域，具体涉及一种橡胶轮胎胎面及其混炼工艺。
背景技术
作为汽车重要组成部分的汽车轮胎，是汽车承受重力、传递牵引力、制动力、转向力以及承受路面反作用力的重要部件，其质量好坏，直接涉及人身财产安全。
国际上习惯把小汽车轮胎分成乘用车胎(Passenger Car Tire) 和轻卡胎(LightTruck Tire)，另外就是货车和巴士胎(Truck&Bus Tire) ；而根据轮胎工艺结构的不同，又分成斜交胎(Bias) 和子午胎(Radil)，而子午胎又分为全钢和半钢两种，大体上9.00 以上规格的货车、巴士子午胎称全钢子午线轮胎，9.00 规格以下的货车、巴士胎和小汽车子午胎称半钢子午线轮胎。
一般说来，目前我国小汽车轮胎全部使用半钢子午胎，而子午胎又分不必使用内胎的( 也就是俗称的真空胎) 和用内胎的，由于真空胎的结构适应高速行驶，它的无内胎使它在行驶中即使被扎破小口时，充气不会瞬间跑光，有利于驾驶员掌控避险，其安全性较高，所以目前的小汽车轮胎基本都是用真空子午胎。
高性能轮胎对操控性和安全性来说都是一项很值得投资的项目，如果能够好好照顾轮胎将会使轮胎的性能得以持续维持在最佳状态，并且增加轮胎的寿命。
轮胎所使用的橡胶材质对轮胎的循迹性有着决定性的影响。胶质软的摩擦系数就高，橡胶分子也对地面有更佳的附着力，整体的循迹性将会提升。但这只有在轮胎还没有过热时才成立，因为不同的轮胎都有不同的工作温度范围，和最佳的工作温度。软质的轮胎虽有较佳的循迹性但是磨耗也比较快，因此轮胎材质的选用真可说是一门艺术，不但要考虑抓地力还要考虑轮胎的过热临界点，更要考虑磨耗。在泥沙路面使用越软的材质通常可得到最快的速度，但是在柏油、水泥这种硬质路面来说，磨耗又是个令人头痛的问题。
材质的选择必须考虑轮胎的荷重、工作温度以及磨耗。对一般道路用胎来说，通常会选用较硬的材质是必须的，一方面是为了高速公路上的需要，一方面是为了轮胎寿命的考虑。
橡胶作为轮胎生产中的主要原料，影响着汽车轮胎的品质。橡胶或橡胶制品在加工、贮存和使用过程中，由于受到各种外界因素的作用，而逐步失去原有的优良性能，以致到最后丧失了使用价值。因此要针对橡胶的耐磨性和老化性进行改进和设计，创造一种防老化性好，耐磨性能高，能延长汽车轮胎使用寿命且安全系数更高的轮胎胎面。
发明内容
本发明的目的就是针对上述存在的缺陷而提供一种橡胶轮胎胎面及其混炼工艺。本发明能够提高轮胎胎面的耐磨性、抗撕裂性能和抗崩花掉块性能。提高了成品轮胎的使用寿命，成本低。
本发明的一种橡胶轮胎胎面及其混炼工艺技术方案为，该橡胶轮胎胎面包括以下重量份的组分：天然橡胶 70-110、丁苯橡胶 0-15、胎面胶粉 5-20、硬脂酸 1.5-2.5、硫黄粉 1-2、白炭黑2-18、炭黑 12-15、芳烃油 2-30、氧化锌 1-8、防老剂4-7、松焦油 1-4、促进剂1-4、抗返原剂0.2-1、粘合剂 2-5。
所述炭黑为炭黑N330或炭黑N220。
防老剂包括10-90%的防老剂RD、10-90%的防老剂4020、1-90%的防老剂3100和20-60%的B型微晶蜡。
促进剂由1-90%的促进剂DM和1-90%的促进剂CZ组成。
抗返原剂为PK900。
所述粘合剂为石油类增粘树脂。
所述的一种橡胶轮胎胎面的混炼工艺，采用三段混炼工艺，
第一段：将天然橡胶和丁苯橡胶，与胎面胶粉、硬脂酸、芳烃油、防老剂、松焦油、部分白炭黑和炭黑、送入密炼机，混炼得到一段母炼胶；
第二段：将一段母炼胶与剩余白炭黑和炭黑、氧化锌进行混炼，得到二段母炼胶；
第三段：将二段母炼胶与硫黄粉、抗还原剂和促进剂进行混炼得到终炼胶。
第一段具体为：将丁苯橡胶和天然橡胶在烘胶房烘至温度30℃至40℃，粉碎成胶块，与胎面胶粉、硬脂酸、芳烃油、防老剂、松焦油、部分白炭黑和炭黑、送入密炼机，混炼温度100-160度，压力180 Bar，转子转速50rpm，混炼时间20秒-1 分钟得到一段母炼胶。
第二段具体为：将一段母炼胶与剩余白炭黑和炭黑、氧化锌进行混炼，混炼温度100-150度，压力180 Bar，转子转速50rpm，混炼时间30秒-1 分钟得到二段母炼胶。
第三段具体为：将二段母炼胶与硫黄粉、抗还原剂和促进剂进行混炼，混炼温度95-105度，压力165 Bar，转子转速20rpm，混炼时间20秒-2 分钟得到终炼胶。
本发明的有益效果为：
丁苯橡胶是丁二烯与苯乙烯的无规共聚物。其物理机构性能，加工性能及制品的使用性能接近于天然橡胶，有些性能如耐磨、耐热、耐老化及硫化速度较天然橡胶更为优良，可与天然橡胶及多种合成橡胶并用，提高性能。
胎面胶粉是指用废旧轮胎胎面经物理粉碎至一定细度得到的胶粉。在胶料中掺用一定量的胎面胶粉可以改善胶料的流动性压延、压出速度快、半成品外观缺陷少，同时对胶料的疲劳强度、耐屈挠、抗龟裂、抗裂口增长有贡献。同时，加入胶粉可以相应减少材料成本。
白炭黑与炭黑相比，表面积更高，粒子更细，表面高极性，使用白炭黑可提高胶料的定伸应力、撕裂强度、减少崩花现象，改善抗屈挠疲劳性能、降低生热。同时炭黑N330或炭黑N220的耐磨性能好，与白炭黑配合，可进一步降低轮胎的滚动阻力，提高胎面的耐磨性和抗撕裂性能。因轿车胎行驶速度高，为提高其稳定性，适当提高胎面的硬度，因而适当调整了炭黑及硫黄的用量。
促进剂DM 硫化速度中等、硫化平坦性好，适用于大多数通用橡胶，在浅色胶料中无污染、不褪色。促进剂CZ焦烧安性好、硫化速度快、硫化胶模量高，适用范围广，在EPDM中是活性最高的次磺酰胺促进剂。促进剂DM与促进剂CZ并用，具有诱导期长及硫化速度快的特点，诱导期长，保证胶料硫化时在模腔内能充分流动，同时在正硫化温度下以可快速完成硫化反应、增进粘合反应。
导致子午线轮胎使用过程中产生老化的主要因素有：热氧老化、臭氧老化、疲劳老化及光氧老化。本发明使用了3种化学防老剂和一种物理防老剂：6PPD又称防老剂4020，具有极好动态防护臭氧能力，即使在低浓度下抗屈挠、抗臭氧性能优良。TMQ又称防老剂RD，是常用的高效抗氧剂，对高温氧化及金属钝化有长效抑制作用。DTPD又称防老剂3100，分子量大、迁移速度较慢，防护作用时间长，与4020并用，以弥补后期防护作用不足，同时抗金属毒性比4020好，没有使用4020等防老剂轮胎外观变红的缺陷。物理防老剂选用B型微晶蜡，微晶蜡熔点高，迁移速度慢，结晶小而均匀，蜡膜与橡胶结合牢固，屈挠性好，成膜后防护性能优良。对静态臭氧龟裂的防护有效。与化学抗臭氧剂配合使用有协同作用，效能提高，提高了耐日光及臭氧老化性能。同时保证胶料在轮胎模腔内能充分流动，使树脂化反应与硫化同步进行，即产生共硫化，形成理想的互联网络结构。
抗返原剂选用PK900，在硫黄交联键返原处插入新的热稳定C-C交联键以减少由硫化返原引起的胶料物理性能的损失。不论是过硫、高温硫化还是高温使用所产生的返原均可形成新的交联键。PK900在硫化初始阶段不发生反应，因而不影响焦烧及硫化时间。
本发明能够提高轮胎胎面的耐磨性、抗撕裂性能和抗崩花掉块性能。提高了成品轮胎的使用寿命，成本低。
具体实施方式：
为了更好地理解本发明，下面用具体实例来详细说明本发明的技术方案，但是本发明并不局限于此。
实施例１
本发明的一种橡胶轮胎胎面包括以下重量份的组分：
天然橡胶100 丁苯橡胶 10
胎面胶粉 10 硬脂酸 2
硫黄粉 1.4 白炭黑14
炭黑N220 12 芳烃油 6
氧化锌 2 防老剂6
松焦油 1 促进剂1.3
抗返原剂0.2 粘合剂 3。
天然橡胶为烟胶片。
所述防老剂包括30%防老剂RD、30%的防老剂4020、30%的防老剂3100和10%的B型微晶蜡。
促进剂由50%的促进剂DM和50%的促进剂CZ组成。
抗返原剂为PK900。
所述粘合剂为石油类增粘树脂。
该橡胶轮胎胎面的混炼工艺，采用三段混炼工艺：
第一段：将丁苯橡胶和天然橡胶在烘胶房烘至温度35℃，粉碎成胶块，与胎面胶粉、硬脂酸、芳烃油、防老剂、松焦油、部分白炭黑和炭黑，送入密炼机，混炼温度145度，压力180 Bar，转子转速50rpm，混炼时间40秒得到一段母炼胶。
第二段：将一段母炼胶与剩余白炭黑和炭黑、氧化锌进行混炼，混炼温度130度，压力180 Bar，转子转速50rpm，混炼时间1 分钟得到二段母炼胶。
第三段：将二段母炼胶与硫黄粉、抗还原剂和促进剂进行混炼，混炼温度100度，压力165 Bar，转子转速20rpm，混炼时间1分钟得到终炼胶。
实施例2
本发明的一种橡胶轮胎胎面包括以下重量份的组分：
天然橡胶110 丁苯橡胶 10
胎面胶粉 20 硬脂酸 2.5
硫黄粉 2 白炭黑18
炭黑 15 芳烃油 26
氧化锌 7 防老剂7
松焦油 3 促进剂3
抗返原剂0.9 粘合剂 5。
天然橡胶为氯化天然橡胶。
炭黑为炭黑N220。
所述防老剂包括10%防老剂RD、20%的防老剂4020、62%的防老剂3100和8%的B型微晶蜡。
促进剂由90%的促进剂DM和10%的促进剂CZ组成。
抗返原剂为PK900。
所述粘合剂为石油类增粘树脂。
该橡胶轮胎胎面的混炼工艺，采用三段混炼工艺：
第一段：将丁苯橡胶和天然橡胶在烘胶房烘至温度30℃，粉碎成胶块，与胎面胶粉、硬脂酸、芳烃油、防老剂、松焦油、部分白炭黑和炭黑，送入密炼机，混炼温度140度，压力180 Bar，转子转速50rpm，混炼时间30秒得到一段母炼胶。
第二段：将一段母炼胶与剩余白炭黑和炭黑、氧化锌进行混炼，混炼温度120度，压力180 Bar，转子转速50rpm，混炼时间40秒得到二段母炼胶。
第三段：将二段母炼胶与硫黄粉、抗还原剂和促进剂进行混炼，混炼温度101度，压力165 Bar，转子转速20rpm，混炼时间120秒得到终炼胶。
实施例3
本发明的一种橡胶轮胎胎面包括以下重量份的组分：
天然橡胶90 丁苯橡胶 0
胎面胶粉 15 硬脂酸 1.5
硫黄粉 1.7 白炭黑16
炭黑 13 芳烃油 11
氧化锌 3 防老剂5
松焦油 4 促进剂1.5
抗返原剂0.4 粘合剂 3。
天然橡胶为烟胶片、白绉胶片、颗粒胶、胶清绉片、氯化天然橡胶的混合物。
所述炭黑为炭黑N330。
所述防老剂包括20%防老剂RD、20%的防老剂4020、56%的防老剂3100和4%的B型微晶蜡。
促进剂由40%的促进剂DM和60%的促进剂CZ组成。
抗返原剂为PK900。
所述粘合剂为石油类增粘树脂。
该橡胶轮胎胎面的混炼工艺，采用三段混炼工艺：
第一段：将丁苯橡胶和天然橡胶在烘胶房烘至温度40℃，粉碎成胶块，与胎面胶粉、硬脂酸、芳烃油、防老剂、松焦油、部分白炭黑和炭黑，送入密炼机，混炼温度150度，压力180 Bar，转子转速50rpm，混炼时间20秒得到一段母炼胶。
第二段：将一段母炼胶与剩余白炭黑和炭黑、氧化锌进行混炼，混炼温度120度，压力180 Bar，转子转速50rpm，混炼时间1 分钟得到二段母炼胶。
第三段：将二段母炼胶与硫黄粉、抗还原剂和促进剂进行混炼，混炼温度98度，压力165 Bar，转子转速20rpm，混炼时间20秒得到终炼胶。
实施例4
本发明的一种橡胶轮胎胎面包括以下重量份的组分：
天然橡胶70 丁苯橡胶 8
胎面胶粉 5 硬脂酸 1.5
硫黄粉 1 白炭黑2
炭黑12 芳烃油 11
氧化锌 1 防老剂 4.5
松焦油 1.5 促进剂1.3
抗返原剂0.5 粘合剂 2。
天然橡胶为颗粒胶。
炭黑为炭黑N330。
所述防老剂包括50%防老剂RD、10%的防老剂4020、30%的防老剂3100和10%的B型微晶蜡。
促进剂由20%的促进剂DM和80%的促进剂CZ组成。
抗返原剂为PK900。
所述粘合剂为石油类增粘树脂。
该橡胶轮胎胎面的混炼工艺，采用三段混炼工艺：
第一段：将丁苯橡胶和天然橡胶在烘胶房烘至温度35℃，粉碎成胶块，与胎面胶粉、硬脂酸、芳烃油、防老剂、松焦油、部分白炭黑和炭黑，送入密炼机，混炼温度135度，压力180 Bar，转子转速50rpm，混炼时间20秒得到一段母炼胶。
第二段：将一段母炼胶与剩余白炭黑和炭黑、氧化锌进行混炼，混炼温度115度，压力180 Bar，转子转速50rpm，混炼时间55秒得到二段母炼胶。
第三段：将二段母炼胶与硫黄粉、抗还原剂和促进剂进行混炼，混炼温度102度，压力165 Bar，转子转速20rpm，混炼时间1分钟得到终炼胶。
实施例5
本发明的一种橡胶轮胎胎面包括以下重量份的组分：
天然胶105 丁苯橡胶 15
胎面胶粉 18 硬脂酸 2
硫黄粉 1 白炭黑11
炭黑 13 芳烃油 14
氧化锌 1 防老剂 4
松焦油 1 促进剂 1
抗返原剂0.2 粘合剂 3。
天然橡胶为烟胶片。
所述炭黑为炭黑N220。
所述防老剂包括35%防老剂RD、55%的防老剂4020、8%的防老剂3100和2%的B型微晶蜡。
促进剂由70%的促进剂DM和30%的促进剂CZ组成。
抗返原剂为PK900。
所述粘合剂为石油类增粘树脂。
该橡胶轮胎胎面的混炼工艺，采用三段混炼工艺：
第一段：将丁苯橡胶和天然橡胶在烘胶房烘至温度35℃，粉碎成胶块，与胎面胶粉、硬脂酸、芳烃油、防老剂、松焦油、部分白炭黑和炭黑，送入密炼机，混炼温度145度，压力180 Bar，转子转速50rpm，混炼时间20秒得到一段母炼胶。
第二段：将一段母炼胶与剩余白炭黑和炭黑、氧化锌进行混炼，混炼温度140度，压力180 Bar，转子转速50rpm，混炼时间30秒得到二段母炼胶。
第三段：将二段母炼胶与硫黄粉、抗还原剂和促进剂进行混炼，混炼温度100度，压力165 Bar，转子转速20rpm，混炼时间1分钟得到终炼胶。
实施例6
本发明的一种橡胶轮胎胎面包括以下重量份的组分：
天然橡胶100 丁苯橡胶 3
胎面胶粉 20 硬脂酸 2
硫黄粉 1.4 白炭黑3
炭黑12 芳烃油 6
氧化锌 2 防老剂6
松焦油 1 促进剂1.3
抗返原剂0.2 粘合剂 3。
天然橡胶为烟胶片。
所述防老剂包括30%防老剂RD、30%的防老剂4020、30%的防老剂3100和10%的B型微晶蜡。
促进剂由1-90%的促进剂DM和1-90%的促进剂CZ组成。
抗返原剂为PK900。
所述粘合剂为石油类增粘树脂。
该橡胶轮胎胎面的混炼工艺，采用三段混炼工艺：
第一段：将丁苯橡胶和天然橡胶在烘胶房烘至温度35℃，粉碎成胶块，与胎面胶粉、硬脂酸、芳烃油、防老剂、松焦油、部分白炭黑和炭黑，送入密炼机，混炼温度145度，压力180 Bar，转子转速50rpm，混炼时间40秒得到一段母炼胶。
第二段：将一段母炼胶与剩余白炭黑和炭黑、氧化锌进行混炼，混炼温度130度，压力180 Bar，转子转速50rpm，混炼时间1 分钟得到二段母炼胶。
第三段：将二段母炼胶与硫黄粉、抗还原剂和促进剂进行混炼，混炼温度100度，压力165 Bar，转子转速20rpm，混炼时间20秒得到终炼胶。
实施例7
邵氏硬度用于测量物体受压变形程度或抗刺穿能力，邵氏硬度为邵A 硬度；抓着性能用于表征物体与接触面的摩擦性能，本发明中抓着性能用于表征橡胶与路面的摩擦性能，抓着性能用摩擦指数表示，摩擦指数越高代表抓着性能越高，抓着性能是由荷兰VMI 厂家生产的型号为LAT100 的磨耗试验机进行检测。老化性能测试按照GB/T3511《硫化橡胶或热塑性橡胶直接自然气候老化试验方法》。
根据JIS K6259 测量耐臭氧性。将条状试验片在进行30% 的动态拉伸的同时在40℃下暴露至浓度为50pphm 的臭氧。目视鉴别经过24 小时后样品的状况( 是否发生裂纹)。
将实施例1-6得到的每种橡胶组合物制备试验片，其性能参数请见表1。
表1
。
从以上的检测数据中可以看出，本发明能够提高轮胎胎面的耐磨性、抗撕裂性能和抗崩花掉块性无裂能。提高了成品轮胎的使用寿命，成本低。
Claims (10)
1.一种橡胶轮胎胎面，其特征在于，包括以下重量份的组分：天然橡胶 70-110、丁苯橡胶 0-15、胎面胶粉 5-20、硬脂酸 1.5-2.5、硫黄粉 1-2、白炭黑2-18、炭黑 12-15、芳烃油 2-30、氧化锌 1-8、防老剂4-7、松焦油 1-4、促进剂1-4、抗返原剂0.2-1、粘合剂 2-5。
2. 根据权利要求1所述的一种橡胶轮胎胎面，其特征在于，所述炭黑为炭黑N330或炭黑N220。
3. 根据权利要求1所述的一种橡胶轮胎胎面，其特征在于，所述防老剂包括10-90%的防老剂RD、10-90%的防老剂4020、1-90%的防老剂3100和20-60%的B型微晶蜡。
4. 根据权利要求1所述的一种橡胶轮胎胎面，其特征在于，促进剂由1-90%的促进剂DM和1-90%的促进剂CZ组成。
5. 根据权利要求1所述的一种橡胶轮胎胎面，其特征在于，抗返原剂为PK900。
6. 根据权利要求1所述的一种橡胶轮胎胎面，其特征在于，所述粘合剂为石油类增粘树脂。
7. 如权利要求1所述的一种橡胶轮胎胎面的混炼工艺，其特征在于，采用三段混炼工艺，
第一段：将天然橡胶和丁苯橡胶，与胎面胶粉、硬脂酸、芳烃油、防老剂、松焦油、部分白炭黑和炭黑、送入密炼机，混炼得到一段母炼胶；
第二段：将一段母炼胶与剩余白炭黑和炭黑、氧化锌进行混炼，得到二段母炼胶；
第三段：将二段母炼胶与硫黄粉、抗还原剂和促进剂进行混炼得到终炼胶。
8.根据权利要求7所述的混炼工艺，其特征在于，第一段具体为：将丁苯橡胶和天然橡胶在烘胶房烘至温度30℃至40℃，粉碎成胶块，与胎面胶粉、硬脂酸、芳烃油、防老剂、松焦油、部分白炭黑和炭黑、送入密炼机，混炼温度100-160度，压力180 Bar，转子转速50rpm，混炼时间20秒-1 分钟得到一段母炼胶。
9. 根据权利要求7所述的混炼工艺，其特征在于，第二段具体为：将一段母炼胶与剩余白炭黑和炭黑、氧化锌进行混炼，混炼温度100-150度，压力180 Bar，转子转速50rpm，混炼时间30秒-1 分钟得到二段母炼胶。
10. 根据权利要求7所述的混炼工艺，其特征在于，第三段具体为：将二段母炼胶与硫黄粉、抗还原剂和促进剂进行混炼，混炼温度95-105度，压力165 Bar，转子转速20rpm，混炼时间20秒-2 分钟得到终炼胶。
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